摘要
火灾自动报警系统是主动防火的核心部分，它直接关系到能否将火灾扑灭在萌芽状态，是实现起火不成灾的关键。它的主要部件有火灾探测器、火灾报警控制器。对于探测器，火灾信号处理算法至关重要，更为科学的算法对减少误报和漏报的具有十分重要的意义。本文论述了火灾自动报警系统的各部分组成，而重点是火灾信号的识别算法。对火灾信号处理算法的研究对于提高火灾探测器乃至整个火灾自动报警系统可靠性的作用是不容置疑的。
早期，针对某些火灾参量，出现众多算法，但对非线性、非结构化的火灾信号，包括趋势算法在内的各种算法仍难以适应千变万化的具体场景。模糊系统与人工神经网络都属于一种数值化的和非数学模型的函数估计和动力学系统，它们都能以一种不精确的方式处理不精确的信息，并获得相对精确的结果。MLP方法是采用MLP对各种传感器信号进行判决处理并报警的火灾探测方法。随着复合探测器的出现，融合多种方法的模糊神经网络算法必将在火灾信息处理中发挥重要作用。
目前，围绕如何更早期地快速而准确地发现火灾，减少火灾损失，在火灾报警及城市联动灭火等各方面的技术都在迅速的发展当中。
目录
1 绪论 (1)
1.1火灾的危害 (1)
1.2燃烧的要素和类型 (1)
1.3 火灾特征及火灾参量 (1)
1.4我国火灾自动报警系统的现状和未来 (2)
2 火灾信号的识别算法 (3)
2.1可变窗特定趋势算法 (3)
2.2智能识别算法 (5)
2.2.1 模糊逻辑在火灾探测中的应用 (5)
2.2.2 神经网络算法 (9)
2.2.3 模糊神经网络算法 (11)
23
1 绪论
1.1火灾的危害
火的应用，让人类取得了巨大的成就，但往往失去控制的火，吞食着人们的生命和财富，破坏了生态环境，这种在时间和空间上失去人为控制，给人类造成灾害的燃烧现象，称为火灾（Fire）。在水灾、旱灾、地震、风灾等众多灾害中，火灾造成的直接损失约为地震的5倍，而发生的频率位居各灾种之首。
据公安部消防局统计，2014年全国共接报火灾39.5万起，死亡1817人，受伤1493人，直接财产损失43.9亿元。刚进入2015年，在1月2日，哈尔滨市北方南勋陶瓷大市场仓库发生火灾，造成了5名消防战士牺牲，14人受伤，549户2000多名居民以及部分的临街商户受灾。1月3日，云南大理州巍山县南诏镇发生火灾，这座始建于明洪武二十三年（1390年），距今已有600多年的历史的拱辰楼被烧坏，造成不可挽回的巨大损失。5月25日20时左右，河南省鲁山县城西琴台办事处三里河村的一个老年康复中心发生火灾，亡38人、伤6人。6月25日凌晨，郑州市西关虎屯小区发生火灾，事故已造成13人死亡、4人受伤。火灾不仅吞食了类的生命和财富，破坏人类赖以生存的环境和社会的稳定，而且是常见、多发、人为因素为主的灾害。
1.2燃烧的要素和类型
燃烧现象，是可燃物与氧化剂发生相互作用的一种氧化还原反应，所以产生火灾的必要条件有可燃物、氧化剂和着火源，这称为燃烧三要素。可燃物发生着火的最低温度称为着火点或燃点。
表1.1 空气中某些可燃物的着火点
燃烧的类型
闪燃：在一定温度下，液体可以蒸发成蒸汽或少量固体如樟脑、聚乙烯、聚苯乙烯等表面上能产生足够的可燃蒸汽，遇到火源能产生一闪即灭的现象。
着火：可燃物质发生持续燃烧的现象。
自燃：可燃物在空气中没有外来火源，靠自热和外热而发生的燃烧现象。
爆炸：由于物质极具氧化或是分解反应产生温度、压力分别增加或是同时增加的现象。
1.3 火灾特征及火灾参量
火灾是失去控制的燃烧现象。燃烧是可燃物与氧化剂作用发生的放热反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟的现象，所以放热、发光和生成新物质是火灾三个主要特征。此外火灾还产生电磁波、亚声波等。表征这些特征的参量称为火灾参量（Fire parameter）。如：烟雾、高温、火焰及气体成分等。
1.4我国火灾自动报警系统的现状和未来
20年前，我国消防报警产品刚刚起步，无论产品技术含量、产品系列完整性、使用性，还是社会影响程度都是相当低的。国外的产品和品牌一统天下，占领中国的大部分市场。2001年12月3日，《强制性产品认证管理规定》发布，消防产品作为强制认证，2005年开始，出台了CCC认证产品各种标准。《中华人民共和国消防法》已由中华人民共和国第十一届全国人民代表大会常务委员会第五次会议于２００８年１０月２８日修订通过，自２００９年５月１日起施行。
改革开放以来，我国的火灾自动报警系统经历了从无到有、从简单到复杂的发展过程，其智能化程度也越来越高。虽然应用的时间并不长，但据不完全统计，准确报警事例已达数千次。从上世纪90年代后期才开始进入快速的发展时期。作为消防行业的一部分，消防自动报警行业是消防行业中技术含金量较高的一部分，并且还是发展最快的一部分，国际上各种消防报警设备我国消防报警行业都已能生产。根据慧聪网及慧聪消防网联合调查显示，目前国内消防自动报警系统的生产厂家超过100家。市场集中度较高，排名前5的企业占到市场整体份额的25%左右，但整体上企业规模仍是以中小企业为主，市场销售规模保持在每年10%-15%的增长率，这说明了消防报警行业仍在成长期。在这一时期，行业内的竞争将刺激优胜劣汰的进程，加速了产品结构、企业结构乃至产业结构的改造和调整，极大地促进消防报警行业的快速发展。
消防自动报警行业未来仍将保持较高的增长速度根据慧聪网预测，2013-2015年，消防报警市场仍将持续较快增长，复合增长率约在20%左右，到2015年市场规模将达到230亿元。
随着现代科技的发展，火灾探测与报警技术也在不断提高。目前我国消防报警产品发展迅速且市场前景可观，随着其弊端的攻克以及技术的进一步完善，必将迎来更加广阔的发展空间。作为一门多专业、多学科的综合性火灾探测与报警技术，近几年得到了迅速发展，向着高可靠、智能化、网络化的超早期火灾探测报警技术发展。
目前具有消防报警产品生产能力的企业有海湾安全技术有限公司、北京利达华信电子有限公司、北大青鸟环宇消防设备股份有限公司、上海松江飞繁电子有限公司、深圳市泛海三江电子有限公司、深圳市泰和安科技有限公司等企业，从整个消防报警市场来看，仍是海湾安全技术有限公司，市场占有率达到13.08%。
火灾报警行业经过市场竞争、国内国际经济环境因素、国家消防标准要求的提高等原因，在全国市场上作为活跃的国内品牌有海湾、利达、青鸟、松江等；在局部市场较为活跃的有久远、泰和安、泛海三江等。进口企业有霍尼韦尔、西门子、爱德华（EST）等。目前市场上，中低端产品国内企业占据垄断地位，国外产品集中在高端产品需求上。整体市场占有率上国内产品不断地在增长。
2 火灾信号的识别算法
火灾探测器利用火灾物理和化学变化过程中的各种特征参量信号的变化规律，实现检测、识别的目的。烟雾、高温等火灾参量信号易受周围环境干扰，电子线路本身往往有电子噪声，为减少误报，就须更好地对这些特征参量设计更好的算法。火灾信号处理算法对于提高火灾探测器乃至整个火灾自动报警系统可靠性的作用是至关重要的。
早期火灾探测器为开关量型火灾探测器，且主要针对火灾某一个物理参量如温度、烟雾等进行检测，当传感器获取数值超过预设的阈值时，则发出报警信号。这种识别算法使得电路简单，易于实现和维护，但抗干扰能力弱，误报率高，主要用的是直观阈值法，包括固定门限检测法、变化率检测法等。后来，人们发现火灾输出信号具有明显的上升或下降的趋势，因此用这种特征对火灾信号进行处理，出现了Kendall-τ趋势算法、复合Kendall-τ趋势算法、特定趋势算法、可变窗特定趋势算法、复合特定趋势算法。这些算法较复杂，探测可靠性更高，但无法定量确定信号变化趋势的急剧程度，变化速率不同的两个信号对应的趋势值很可能相等。为此引入了斜率算法。
此外，火灾信号还具备另外一个特征，即信号变化的相对持续性，这是火灾信号区分于同样具有上升与下降变化趋势的瞬时脉冲等干扰信号的重要判据，因此用这一特点构建了基于持续时间算法的火灾探测器。这就出现了单输入偏置滤波算法，随着多传感器或复合传感器技术的发展，综合处理多个信号复合偏置滤波算法也发展起来了。
火灾的复杂性使得火灾参量是随着空间和时间的变化而变化，很难建立一种或几种数学模型进行精确描述，人工神经网络与模糊系统都属于一种数值化的各非数学模型的函数估计和动力学系统，它们都能以一种不精确的方式处理不精确的信息，并获得相对精确的结果。尤其是将采用模糊与神经网络结合的智能算法，可大大减少火灾探测误报与漏报的可能。
下面两部分内容，其一重点介绍可变窗特定趋势算法，其它趋势算法基本都包含在内了。其二探讨模糊神经网络算法。
2.1可变窗特定趋势算法
如图2.1，曲线为火灾发生时传感器的烟雾或温度的间隔抽样输出信号x(t)，t是离散时间变量。表2.1是图2.1中曲线对应的离散值
X(t)
t
图2.1 某信号的变化趋势特征
t
0 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14
x(t) 1 1.3 1.4 1.6 1.9 2.0
2.3 2.9
2.8 2.5 2.7
3.2 3.8
4.2
5.8
表2.1上图曲线对应的离散值
可见，虽然t=7—10区间信号略有下降，但总体上有明显的上升趋势。Kendall-τ趋势算法最常用，首先求出Kendall-τ值y(n)如下：
∑∑-=-=---=101))()(()(N i N i j j n x i n x u n y
（2.1）
式中，N 是用于观测数据的窗长，u(x)为单位阶跃函数，如式2.2所示。
（2.2）
N 是一个非常重要的参数，它值的选择直接影响信号趋势计算的效果。窗长短，趋势值对信号变化很敏感，窗长短，则计算出的趋势值较平滑。
为了能同时表征并计算信号的正、负两种变化趋势，定义一个符号函数如下式2.3：
(2.3)
为了在趋势计算中让体现阶跃变化的信号，如火灾时剧烈增加的颗粒浓度、温度等，将两个传感器的输出信号x i (h)(i=1,2)进行映射变换，如2.4式
（2.4）
参数k 决定了信号变化的最大（或最小）上升（或下降）速率。综合以上2.3和2.4式，得到复合探测器的Kendall-τ值如下
（2.5）
这里m 1(n)与m 2(n)可以是烟雾与温度信号，也可以是其它信号，多种信号检测增加了可靠性与准确性。以上的趋势检测算法没有考虑信号的稳态值，未能区分信号变化位于稳定值上方还是下方。根据探测器输出在稳态值以上的正趋势或稳态值以下的负趋势进行判断是否发生火灾的算法，称为特定趋势算法。这就有必要引入信号的稳态值（记作RW ），为克服趋势探测器抗干扰较弱的缺点，有必要定义两个新的符号函数sqn1(x)和sqn2(x)
（2.6）
另外，为使趋势计算随信号的不同特征而变化，将窗长N分为两部分，一部分取固定的较小值，以便快速检测到信号，另一部分为变化值，随信号趋势而逐渐增大，需要引入累加函数k(n)
（2.7）式中，st为预警值，u(x)为单位阶跃函数。因此，趋势计算中总的计算窗长为
N′=N+k(n)
下面就是以 N′为窗长的可变窗长特定趋势算法，计算式为：
（2.8）
2.2智能识别算法
火灾的复杂性除了事件的随机性特征，还在于相同的材料在不同的环境下具有不同的着火温度，相同的环境不同的材料，着火条件也不一样，人类的活动以及环境的变化事先也无法确定，所以实际的火灾参量是随着空间和时间的变化而变化着的，很难建立一种或几种数学模型进行精确描述。
模糊系统与人工神经网络都属于一种数值化的、非数学模型的函数估计和动力学系统。利用火灾多种信号作为输入，采用智能算法，可大大减少火灾探测误报与漏报的可能。
2.2.1 模糊逻辑在火灾探测中的应用
1 模糊控制的概述
在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态。换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。
“模糊”是人类感知万物，获取知识，思维推理，决策实施的重要特征。“模糊”比“清晰”所拥有的信息容量更大，内涵更丰富，更符合客观世界。
模糊逻辑控制(Fuzzy Logic Control)简称模糊控制(Fuzzy Control)，是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术。1965年，美国的
L.A.Zadeh创立了模糊集合论；1973年他给出了模糊逻辑控制的定义和相关的定理。1974年，英国的E.H.Mamdani首次根据模糊控制语句组成模糊控制器，并将它应用于锅炉和蒸汽机的控制，获得了实验室的成功。这一开拓性的工作标志着模糊控制论的诞生。
模糊控制实质上是一种非线性控制，从属于智能控制的范畴。模糊控制的一大特点是既有系统化的理论，又有大量的实际应用背景。模糊控制的发展最初在西方遇到了较大的阻力；然而在东方尤其是日本，得到了迅速而广泛的推广应用。近20多年来，模糊控制不论在理论上还是技术上都有了长足的进步，成为自动控制领域一个非常活跃而又硕果累累的分支。其典型应用涉及生产和生活的许多方面，例如在家用电器设备中有模糊洗衣机、空调、微波炉、吸尘器、照相机和摄录机等；在工业控制领域中有水净化处理、发酵过程、化学反
应釜、水泥窑炉等；在专用系统和其它方面有地铁靠站停车、汽车驾驶、电梯、自动扶梯、蒸汽引擎以及机器人的模糊控制。
模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊推理为基础的一种计算机数字控制。它
基于被控系统的物理特性，模拟人的思维方式和人的控制经验来实现的一种智能控制。经典
控制理论对那些复杂、不能精确建立数字模型的被控对象经常是无能为力的，所以很多人一
直在思考，对于这一类被控过程，能否让计算机模拟人的思维方式，接受人的操作规则去进
行控制呢？回答是可能的，模糊控制正式源于这种朴素的思想。
2 模糊控制的结构与算法
模糊控制系统的原理框图如图2-2所示。
图2-2 模糊控制原理框图
可以看出其结构与一般计算机数字控制系统基本类似。只是其控制器为模糊控制器。模
糊控制系统由以下几部分组成：输入输出接口、执行机构、检测装置、被控对象及模糊控制器。模糊控制器是模糊控制系统的核心，也是模糊控制系统区别于其他自动控制系统的主要
标志，下面对模糊控制器三个主要阶段做简要的介绍：
第一，输入模糊化。模糊化是把系统输入的精确量转化为模糊控制器中所需的模糊量的
过程，为了完成输入的模糊化，我们必须知道输入精确值对模糊集的隶属函数（这里不作说明）。模糊集的个数可根据被控对象的不同而不同，例如，可分成正大，正中，正小，零，
负小，负中，负大七种。隶属函数的形状可根据实际情况而定，要求不高的一般可取三角形
或梯形。
第二，模糊推理决策。模糊控制器的主要工作是依据语言规则进行模糊推理决策。因此
在进行模糊规则推理之前，先要指定好语言控制规则。实际上控制规则是根据操作者或专家
的经验知识来确定的，它们也可以在试验过程中不断进行修正和完善。规则的形式很像计算
机程序设计语言常用到的条件语句“IF…THEN…”。模糊控制规则随着模糊控制器的输入输
出维数的不同采用不同的形式。
（1）单输入单输出型：其控制规则为 IF X=A, THEN Y=B。
（2) 多输入单输出型：其控制规则为 IF X1=A1,AND(OR) X2=A2,…AND(OR)XN=AN,THEN Y=B。
（3) 多输入多输出型：IF X1=A1, AND(OR) X2=A2,…AND(OR)XN=AN,THEN Y=B1，AND(OR)Y2=B2,…AND(OR)YN=BN。这里的AND和OR在模糊推理中相应于“交”“并”运算。
第三，逆模糊化。输出逆模糊化就是将语言表达的模糊量恢复到精确的数值，也就是根
据输出模糊子集的隶属度计算出确定的数值。下面介绍三种主要的方法
（1）最大隶属度法：这种方法就是选取模糊子集隶属度最大的元素作为控制量。如果最大点有几个，则取它们的平均值。例如有两个模糊子集分别为26.018.002.013.021.01+++-+-=U ， 28.0110115.022.01+++-+-=U ,在U1中，元素1的隶属度最大，则取u=1为输出量；而在U2中，元素0和1的隶属度都为最大，则取u=(0+1)/2=0.5作为输出量。选择最大隶属度方法简单易行，算法实时性好，但它利用的信息量较少，会引起一定的不确定性。
(2）加权平均法：此法又称重心法，有两种形式。第一种是普通加权平均法，其控制量的精确值u 由下式决定：∑∑===n i i n i i i
u u u u 1
1
)
()(μμ.第二种是算术加权平均法，其控制量的精确值u 由下
式求出: ∑∑===n i i n i i i
k
u k u 1
1
,其中k 的选择可根据实际情况来决定。
（3）取中位法：为了充分利用所有信息，求出将模糊集隶属函数曲线与横坐标之间的面积平分为两等的数，用此数作为逆模糊化的结果。
模糊控制的算法步骤
(1) 根据当前采样得到的系统的输出值，计算所选择的系统的输入变量。
(2) 将输入变量的精确值变为模糊量，即模糊化处理。
(3）根据输入模糊变量及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制模糊量，即进行推理决策。
(4）由上述得到的控制模糊量计算精确的控制量，即模糊化处理。
３ 模糊控制在检测系统中的应用
模糊数学模仿人脑逻辑思维的特点进行分析判断，具有对不确定性，不完全模糊信息的处理能力，能获取并融合多源信息。对于涉及人的自身知识和经验测量问题，传统的检测难以进行，而模糊检测则显示出其独特的优越性。传统的测量通过试验和计算直接给出被测量的数值描述，但在工程实际中会存在不确定性和复杂性，一些重要的信息难以通过传感器直接测出或通过函数关系间接求出，而只能根据人们的先验知识并经过人脑的推理过程才能得出正确的结论。
4 单输入火灾探测信号的模糊处理
使用模糊逻辑方法进行火灾信号处理，首先应定义判断规则。以模糊处理烟雾探测信号为例，模糊逻辑可以对一定时间内的烟雾浓度信号进行火灾和非火灾的判断识别，以控制报警延迟时间，图2-3显示了对某光电烟雾探测器输出信号的延迟时间控制。
图2-3烟感输出信号的延迟时间
为了实现其控制过程，定义输入变量表如表2-2所示。
X 定义
1 减光率从1.0%上升到5.0%
2 从5.0%上升到10.0%（报警）
3 报警前1min的烟雾平均浓度
4 报警前3min的烟雾平均浓度
5 报警前1min内前30s和后30s的平均烟雾浓度差
表2-2 模糊逻辑变量函数
处理过程为：
(1) 首先判断输入信号的大小，根据其大小做出火灾或非火灾的，对于大和小的隶属函数可采用梯形分布。
(2) 做火灾或非火灾的逻辑判断，由输入变量进行模糊逻辑“与”运算，得到输出变量的隶属度，然后对隶属度进行判断，即模糊化处理。
(3）根据输入隶属度确定延迟时间的长短。若隶属度>0.5, 判断为火灾，延迟10s；若隶属度≤0.5，判断为非火灾，延迟20s-50s。
(4）在判断延迟期间，采用非模糊逻辑方法判断，如果输入信号减小，则输出非火灾，如果输入信号增大，则输出火灾。当延迟结束时，输入信号仍维持报警水平，则发出报警信号。
5 复合火灾量算法的模糊处理
设输入烟雾信号为X R(n),温度信号为X T(n)，火灾量计算门限为S RB,对于烟雾信号火灾量计算，有
设温度火灾量计算门限为S TR，考虑到一般使用暖气等人为因素造成的温度变化十分缓慢，因此温度的火灾量计算应该在一段区间内考虑，既有
计算区间条件为，L为区间长度。
对于火灾量大小的判断采用模糊集定义方法，选定烟雾和温度信号火灾量“大”的隶属函数分别如图2-4和2-5所示。图2-4中定义了两种烟雾火灾量隶属函数ρ1ρ2，相当于两级火灾报警处理。
图2-4 烟雾火灾量“大”的隶属函数图2-5 温度火灾量“大”的隶属函数设最后的火灾报警门限为S，模糊逻辑输出：
当经过模糊逻辑运算后所得结果Z(n)超过门限S时，探测器输出火灾警报。
2.2.2 神经网络算法
BP（Back Propagation）网络是一种按误差逆向传播算法训练的多层前馈网络，是目前应用最广泛的神经网络模型之一。BP网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系，而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学习规则是使用最速下降法，通过反向传播来不断调整网络的权值和阈值，使网络的误差平方和最小。BP神经网络模型拓扑结构包括输入层、隐含层和输出层。输入层各神经元负责接收来自外界的输入信息，并传递给中间层各神经元；中间层是内部信息处理层，负责信息变换，根据信息变化能力的需求，中间层可以设计为单隐含层或者多隐含层结构；最后一个隐含层传递到输出层各神经元的信息，经进一步处理后，完成一次学习的正向传播处理过程，由输出层向外界输出信息处理结果。当实际输出与期望输出不符时，进入误差的反向传播阶段。误差通过输出层，按误差梯度下降的方式修正各层权值，向隐含层、输入层逐层反传。周而复始的信息正向传播和误差反向传播过程，是各层权值不断调整的过程，也是神经网络学习训练的过程，此过程一直进行到网络输出的误差减少到可以接受的程度，或者预先设定的学习次数为止。
1 BP神经网络的结构及算法
BP网络可以有多层，但为叙述简捷以三层为例导出计算公式。设BP网络为三层网络，输入神经元以i编号，隐蔽层神经元以j编号，输出层神经元以k编号，示意图如图
2-3所示，其具体形式在下面给出，隐蔽层第j 个神经元的输入为：∑=
i i ji j o w net ，第j 个神经元的输出为)(j j net g o =，输出层第k 个神经元的输入为∑=
j kj k o w net ，相应的输出为)(k k net g o =，式中g 为sigmoid 型函数，g(x)=)(11)(Θ+-+=x e
x g ,式中?为阈值或偏置值。??0则使sigmoid 曲线沿横坐标左移，反之则右移。因此，各神经元的输出应为∑Θ+-+=i j i ji j o w o )))(ex p(1(1、∑Θ+-+=j k j kj k o w o )))
(exp(1(1
图2-3 神经网络结构图
BP 网络学习过程中的误差反向传播过程是通过使一个目标函数（实际输出与希望输出之间的误差平方和）最小化来完成的，可以利用梯度下降法导出计算公式。在学习过程中，设第k 个输出神经元的希望输出为pk t ，而网络输出为pk o ，则系统平均误差为∑∑-=p k
pk pk o t p E 2)(21，为了表示方便，省去下标p ，平均误差可写成∑-=k
k k o t E 2)(21，式中平均误差E 也称为目标函数。 BP 网络的学习算法的具体步骤是：从训练本集中取某一样本，把它的输入信息输入到网络中，由网络正向计算出各层节点的输出，计算网络的实际输出与期望输出的误差，从输入层起始反向计算到第一个隐层，按一定原则向减小误差方向调整网络的各个联接权值，对训练样本集中的每一个样本重复以上步骤，直到对整个训练样本集的误差达到要求为止。 2 BP 网络的优缺点
多层前向BP 网络的优点： 网络实质上实现了一个从输入到输出的映射功能，而数学理论已证明它具有实现任何复杂非线性映射的功能。这使得它特别适合于求解内部机制复杂的问题；网络能通过学习带正确答案的实例集自动提取“合理的”求解规则，即具有自学习能力；网络具有一定的推广、概括能力。虽然BP 网络得到了广泛的应用，但自身也存在一些缺陷和不足，主要包括以下几个方面的问题。一是由于学习速率是固定的，因此网络的收敛速度慢，需要较长的训练时间。对于一些复杂问题，BP 算法需要的训练时
间可能非常长，这主要是由于学习速率太小造成的，可采用变化的学习速率或自适应
输入层 隐蔽层 输出层
的学习速率加以改进。
二是BP算法可以使权值收敛到某个值，但并不保证其为误差平面的全局最小值，这是因为采用梯度下降法可能产生一个局部最小值。对于这个问题，可以采用附加动量法来解决。三是网络隐含层的层数和单元数的选择尚无理论上的指导，一般是根据经验或者通过反复实验确定。因此，网络往往存在很大的冗余性，在一定程度上也增加了网络学习的负担。四是网络的学习和记忆具有不稳定性。也就是说，如果增加了学习样本，训练好的网络就需要从头开始训练，对于以前的权值和阈值是没有记忆的。但是可以将预测、分类或聚类做的比较好的权值保存。
3多层感知
MLP（Multi layer perception）是对各种传感器信号进行判决处理并报警的火灾探测方法。多层感知器常采用BP算法，基于多层感知器(MLP)火灾探测器方案.使得在火灾探测中的信号处理在方法上做了彻底改进，提高了早期发现火灾的能力，实验结果也表明这在火灾自动探测中是一种十分有效的方法.。火灾探测模型如图2-4所示。可见，该系统有３个传感器输入端和３个状态输出端。模型主要由三大部分组成：传感器测量部分，预处理部分和网络识别报警部分。
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目录 1 引言.............................................. 错误!未定义书签。 2 工程概况.......................................... 错误!未定义书签。3火灾自动报警系统设计.............................. 错误!未定义书签。 火灾自动报警系统保护对象分级.................... 错误!未定义书签。 火灾自动报警系统形式的确定...................... 错误!未定义书签。 探测区域和报警区域划分.......................... 错误!未定义书签。 确定火灾探测器的种类、设置部位和数量............ 错误!未定义书签。 火灾探测器种类的选择......................... 错误!未定义书签。 火灾探测器的设置............................. 错误!未定义书签。 手动火灾报警按钮的设置.......................... 错误!未定义书签。 火灾报警控制器和监控系统的选择和系统布线以及工程应用错误!未定义书签。 消防联动控制设计................................ 错误!未定义书签。 火灾应急广播或火灾警报装置设置.................. 错误!未定义书签。4设计体会.......................................... 错误!未定义书签。参考资料............................................ 错误!未定义书签。
数据中心火灾自动报警系统设计要点 发表时间：2019-05-08T10:39:42.920Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：严纪金 [导读] 然后作为一种新型功能的建筑物类型，与其相关的行业规范却未能及时跟上，本文针对其消防模块需求展开探讨。 深圳市地铁集团有限公司广东深圳 518026 摘要：随着社会的发展，科学技术的发展也有了很大的进步。数据中心内不仅有价格昂贵的设备，还存储着重要数据，一旦发生火灾，往往损失巨大。GB50174-2017《数据中心设计规范》13.1.5条明确规定：“数据中心应设置火灾自动报警系统，并应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的有关规定。”火灾自动报警系统对于保障数据中心的安全运行具有重要作用，而火灾自动报警系统的设计是否合理，是其能否有效发挥作用的关键。 关键词：数据中心；火灾自动报警系统；设计要点 引言 在大数据时代、互联网+、工业4.0等行业大环境背景下，数据中心作为支撑这些大数据的物理基础，正在如火如荼的建设中。然后作为一种新型功能的建筑物类型，与其相关的行业规范却未能及时跟上，本文针对其消防模块需求展开探讨。 1数据中心主机房火灾探测器的设置 数据机房的火灾风险主要来自于其内部的电线电缆和各类电气设备，当出现故障、过热甚至短路时，有可能引发火灾。由于主机房普遍采用空调系统，空调产生的气流会大幅稀释烟雾，并使得烟雾难以被探测器探测到，从而造成报警延误或漏报，因此A级、B级机房中宜设置灵敏度更高的吸气式感烟火灾探测器。这一点除了GB50174-2017中有要求，在GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》中也有这方面的要求：第5.4.1条规定在具有高速气流的场所宜选择吸气式感烟火灾探测器。当主机房的吊顶上方和地板下方有可燃物时，吸气式感烟火灾探测器的采样管除了布置在机柜上方外，在地板下部和吊顶上部空间均需布置。为了避免自动灭火系统误动作造成损失，规范要求采用管网式气体灭火系统或细水雾灭火系统的主机房，应同时设置两组独立的火灾探测器。这里所说的“两组”不仅仅是数量上的规定，还隐含着设置两组不同种类火灾探测器的要求。GB50116-20134.4.2条第1款规定：对于气体灭火系统的联动触发信号，其探测器的组合宜采用感烟火灾探测器和感温火灾探测器，且这两类探测器应分别计算保护面积。之所以要同时使用感温火灾探测器作为联动触发信号之一，是为了使系统的工作更加可靠，尽量避免灭火系统误动作造成不必要的损失。 2联动控制 2.1管网式气体灭火系统的联动控制 管网式气体灭火系统的联动控制逻辑较为复杂，在系统接收到第一个触发信号和第二个触发信号后，均需要进行相应的联动控制。系统的第一个触发信号，可以是感烟火灾探测器、其他类型火灾探测器或手动火灾报警按钮。当系统接收到首个联动触发信号后，应启动设置在该防护区内的火灾声光警报器，目的是警示处于防护区域内的人员撤离或采取相应措施。系统的第二个触发信号，应为同一防护区域内的感温火灾探测器、火焰探测器或手动火灾报警按钮（注意：感烟火灾探测器不作为第二个联动触发信号）。当系统接收到第二个联动触发信号后，表示火灾已经发展到一定程度，需要启动气体灭火系统进行灭火。此时的联动控制包括：关闭房间内的风门、风阀，并停止空调机、排风机，切断非消防电源。上述动作完成之后，再开启区域选择电磁阀、启动气体灭火装置，同时启动设置在防护区入口处表示气体喷放的火灾声光警报器从气体灭火系统接收到首次报警信号（可由吸气式感烟探测器发出），到接收到感温火灾探测器发出的报警信号，中间可能间隔较长的时间。工作人员在接收到首次报警信号后，可以立即采取相应措施，采用人工方式将早期火情扑灭。如果火情未能得到控制，专业人员可以果断采取措施人工启动气体灭火系统。 2.2数据中心的消防需求 数据中心应在保护人员的基础上需上升一个层面，进一步做到保护服务器。从保护“人”到保护“服务器”的转变，需要我们进行一定程度的换位思考。假设我们是身处其中的一个个服务器，那么我们需要怎样的外在保护才能做到万无一失？ 化身为一个服务器，那么首先可以分析火灾的来源。在数据中心中，电源由外部市政引来，经过变压器、低压柜、电缆引入机房，再经过列头柜分配至每一个PDU，后通过插座供至服务器。数据机房对室内的温湿度要求极高，均会设置良好的空气调节系统。那么不难判断，主要火灾隐患来自電气火灾，其次是设备自身故障起火，一个需要“防”、一个需要“消”。服务器为精密IT设备，对电源要求极高，甚至一定程度的过载也会大大损失设备寿命，从而造成故障。所以服务器配电的“防”要从根源出发，监控每一路服务器配电线路的温度、电流值，监控每一台服务器的温度，当出现不正常数值时就要进行排查，可能源于某一路电线、可能源于某一个接头，也可能源于服务器配套的散热设备故障等等。 当第一关“防”失守之后，我们需要通过“消”的手段来实现紧急补救。因为对于每一台服务器来说，安全都至关重要。而每一个数据中心中有数以十计、百计、千计的数据机柜，每一个数据机柜中都有十到二十台服务器。仅从房间级灭火来保护服务器显然是不现实的。 那么我们就需要机柜级的火灾灭火系统来实现，火探管灭火系统是其中一个有益尝试，当机柜内某一处发生火灾故障时，可就近进行爆破，喷射灭火介质实现灭火。通过该手段，可以实现把火灾控制在某一个机柜内，以损失十几台服务器的代价，保存机房的其他几千到上万台服务器。可以说是做到的丢车保帅了，那么是否能实现更加精确的控制，能实现不殃其他任何一台服务器呢？这需要我们不断的研究突破。 2.3细水雾灭火系统的联动控制 细水雾灭火系统根据其喷头的形式，可分为开式和闭式系统两大类：开式系统采用开式细水雾喷头，包括全淹没应用方式（向整个防护区内喷放细水雾，保护其内部所有保护对象的系统应用方式）和局部应用方式（向保护对象直接喷放细水雾，保护空间内具体保护对象的系统应用方式）；闭式系统采用闭式细水雾喷头，闭式喷头只有当喷头上的热敏感元件及其密封组件受热脱离喷头主体后才会喷水（雾）。在数据中心的不同区域，可采用不同的系统，例如主机房一般采用全淹没应用的开式系统；柴油发电机房、高压供配电系统区域可采用局部应用的开式系统或闭式预作用系统。针对不同系统形式的细水雾灭火系统，应采取不同的联动控制方式。对于开式系统，只要细水雾系统的报警阀组动作，喷头就会喷放，为了防止误动作，其联动触发信号之一应为感温火灾探测器，这与气体灭火系统要求第二个
火灾自动报警及消防联动控制系统设计说明 1、系统构成： (1)火灾自动报警系统 (2)消防联动控制 (3)火灾应急广播系统 (4)消防直通对讲电话系统 (5)漏电火灾报警系统 (6)大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统） (7)智能消防应急疏散照明指示灯系统 2.系统概况： （1）本工程为一类防火建筑.火灾自动报警的保护等级按特级设置.设控制中心报警系统和消防联动控制系统。 （2）.系统组成:火灾自动报警系统；消防联动控制系统；火灾应急广播系统；消防直通电话对讲系统；漏电火灾报警系统；大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统）；智能消防应急疏散照明指示灯系统。 3.消防控制室: （1）本工程的消防控制室设置在一层西侧，负责本工程全部火灾报警及联动控制系统，设有直接通室外的出口. （2）消防控制室可联动所有与消防有关的设备。 （3）消防控制室的报警联动设备由火灾报警控制主机、联动控制台、CRT显示器、打印机、广播设备、消防直通对讲电话设备、电源设备等组成。 （4）消防控制室可接收感烟、感温、可燃气体等探测器的火灾报警信号及水流指示器、检修阀、压力报警阀、手动报警按钮、消火栓按钮以及消防水炮的动作信号。 （5）消防控制室可显示消防水池、消防水箱水位，显示消防水泵等的电源及运行情况。 4.火灾自动报警系统： （1）本工程采用消防控制室报警控制系统，火灾自动报警系统按四总线设计。 （2）探测器：柴油发电机房、厨房、车库等处设置感温探测器，直燃机房设防爆型可燃气体探测器，其他场所设置感烟探测器。 （3）探测器安装：探测器与灯具的水平净距应大于0.2m；至墙边、梁边或其他遮挡物
火灾自动报警及消防联动系统说明 （以下各条中，凡打“√”者为本工程选用） 一、火灾自动报警系统概况（√） 1、原有火灾自动报警系统 原建筑已设有火灾自动报警系统，已通过消防审核，其中首层、二层局部现改造为百胜餐饮（）必胜客大信餐厅使用。 原建筑火灾自动报警系统保护等级按一级设置，设计依据按GB50116-1998《火灾自动报警系统设计规》执行。 原有火灾自动报警系统包含火灾自动报警系统、消防联动控制系统、火灾应急广播系统、消防直通对讲系统等。 2、本工程火灾自动报警系统（不含应急照明设计） 首层、二层局部现改造为百胜餐饮（）必胜客大信餐厅使用。原自动报警主系统未作变更，于平面只作局部的位置调整。 二、设计依据 本设计系依据：JGJ T16-2008《民用建筑电气设计规》（√），GB50016-2006《建筑设计防火规》（√），GB50045-95（2005年版）《高层民用建筑设计防火规》（），GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规》（√），GB50067-97《汽车库、修车库、停车场设计防火规》（），GB50038-2005《人民防空地下室设计规》（）等有关规以及建设单位和其他专业提供的有关资料。 三、系统组成 火灾自动报警系统（√），消防联动控制系统（√），火灾应急广播
系统（√），消防直通对讲系统（√）； 四、消防控制室 1.具有消防联动功能的火灾自动报警系统的保护对象中应设置消 防控制室。（√） 2.本工程消防控制室设在首层，并设有直接通往室外的出口。（√） 3.本工程消防控制室的报警控制设备由火灾报警控制主机、联动控 制台、CRT显示器、打印机、应急广播设备、消防直通对讲设 备、电源设备等组成。（√） 4.消防控制室可接收感烟、感温、火焰、可燃气体等探测器的火灾 报警信号及水流指示器、检修间、压力报警阀、手动报警按钮、消火栓按钮的动作信号。（√） 5.消防控制室可显示消防水池、消防水箱水位，显示消防水泵的电 源及运行状况。（√）； 6.消防控制室的联动控制器应能按设定的控制逻辑向各相关的受 控设备发出联动控制信号，并按收相关设备的联动反馈信号。 （√） 7.消防控制室的新增火灾自动报警设备应能与原有火灾自动报警 设备联网及兼容，且各受控设备接口的特性参数应与消防联动控 制器发出的联动控制信号相匹配。（√） 8.消防控制室应有相应的竣工图纸、各分系统控制逻辑关系说明、 设备使用说明书、系统操作规程、应急预案、值班制度、维护保 养制度及值班记录等文件资料。（√）
火灾自动报警系统的设计及其重要性 火灾自动报警系统探测火灾隐患，肩负安全防范重任，是智能建筑中建筑设备自动化系统（CBS）的重要组成部分。智能建筑中的火灾自动报警系统设计首先必须符合GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》的要求，同时也要适应智能建筑的特点，合理选配产品，做到安全适用、技术先进、经济合理。 火灾自动报警系统一般分三种形式设计：区域火灾自动报警系统，集中火灾自动报警系统和控制中心报警系统。就智能建筑的基本特点，控制中心报警系统是最适用的方式。 智能建筑中中火灾自动报警系统的设计要点是：根据被保护对象发生火灾时燃烧的特点确定火灾类型；根据所需防护面积部位；按照火灾探测器的总数和其他报警装置（如手报）数量确定火灾报警控制器的总容量；按划分的报警区域设置区域报警控制器；根据消防设备确定联动控制方式；按防火灭火要求确定报警和联动的逻辑关系；最后还要考虑火灾自动报警系统与智能建筑“3AS”（建设设备自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统）的适应性。 1 火灾探测器的设计选配 火灾探测器是火灾自动报警系统对象分为感烟火灾探测器、感温火灾探测器、感光火灾烟温复合式火灾探测器以及气体火灾探测器，按其测控范围又可分为点型火灾探测器和线型火灾探测器两大类。点型火灾探测器只能对警戒范围中某一点周围的温度、烟等参数进行控制，如点型离子感、点型紫光火焰火灾探测器、点型感温火灾探测器等，线型火灾探测
器则可以对警戒范围中某一线路周围烟雾、温度进行探测，如红外光束线型火灾探测器，激光线型火灾探测器，缆式线型感温火灾探测器等.
智能建筑中应以感烟火灾探测器选用为主，个别不宜选用感烟火灾探测器的场所，应该选用感温火灾探测器。 1.2 探测区域探测器设置要点 标准规定：火灾探测区域一般以独立的房间划分探测区域内的每个房间内至少应设置一只探测器。在敞开或封闭的楼梯间、消防电梯前室、走道、坡道、管道井、闷顶、夹层等场所都应单独划分的探测区域，设置相应探测器、内部空间开阔且门口有灯光显示装置的大面积房间可划分一个的探测区域，但其最大面积不能超过1000m2。探测器的设置一般按保护面积确定，每只探测器保护面积和保护半径确定，要考虑房间高度、屋顶坡度、探测器自身灵敏度三个主要因素的影响，但在有梁的顶棚上设置探测器时必须考虑到梁突出顶棚影响 另外，在设置火灾探测器时，还要考虑智能建筑内部走道宽度、至端墙的距离、至墙壁梁边距离、空调通风口距离以及房间隔情况等的影响。 1.3 探测器总数确定 首先确定一个探测区域所需设置的探测器数量，其计算公式为： N=S÷KA 式中：N —探测器数量（只），取整数；
火灾报警系统的施工要点 1、施工准备 1.1施工单位在施工之前都要进行现场勘查，了解现场情况，做到心中有数。 2.2在建设单位的主持之下进行图纸会审，设计单位对施工中的技术重点、难点进行技术性交底。 2、施工技术要点 2.1一般施工要求 2.1.1火灾自动报警系统的安装一定要以消防部门审核通过设计施工图、设备技术文件、设备使用说明书的要求施工。在施工过程中发现设计中有不合理或不符合实际之处，及时提出修改建议，经现场指挥部或业主、设计人员研究决定按修改意见施工。 2.1.2安装过程中为保证质量，按自检、互检和专业施工人员检查相结合的原则，对每道工序进行检查和记录（详见质量保证措施），并以这些检查记录作为工程验收的资料。对于隐蔽工程，在隐蔽前检查合格，甲方监理签字方可隐蔽并及时做好记录交资料员妥善保管。 2.1.3安装过程中所需求的仪器、仪表、量具、衡器等是经计量部门检查的合格产品，以保证施工作为的产品质量是合格的。 2.2电气管路敷设要求
2.2.1配电管，箱、盒的安装管线应按图纸及实际现场按最近线路敷设，水泥保护层面不得少于15mm。并尽量避免三根管路交叉于一点。箱体在墙上应固定牢靠。标高应符合规范要求，接线盒与电管之间必须用黄绿双色线跨接。 2.2.2电管坳弯无折皱和裂缝，管截面椭圆度不大于外径的10％，弯头半径大于6个管径。使用金属软管长度不宜大于1M，特殊情况应有加固措施，两端应用锁母接头固定，并有可靠接地。 2.2.3明配电管，用支架和骑马卡固定，水平及垂直管敷设时，应做到横平竖直。管长在2M时，偏差不得大于3mm。 2.2.4所有钢质电线管均采用丝扣连接，管接头及过路盒应有圆钢跨接对于大于40的点钢管连接处应有套管，连接处管道顺直，焊接严密。管口进入箱盒小于5mm，管口毛刺应用圆锉锉平并用锁母双夹固定。并用管堵，防止异物进入管道。 2.3电缆及配线施工要求 2.3.1管内穿线时应清理管道，清除积水，电线在管道内严禁接头、打结、扭绞等现象。 2.3.2不同系统，不同电压，不同回路的电线严禁穿入同一根管内。 2.3.3穿越时进行分色编号处理以便于识别，同时做好绝缘体测试检查，做好安装记录。测试记录必须由甲方、总
摘要科学技术的飞速发展与进步给人们的生活带来了前所未有的便利，如电力技术的迅猛发展与应用等，使人们的衣食住行条件得到了极大的改善。然而其负面的作用也随之凸显出来，如各种电子产品，易燃装饰材料等我们身边经常接触到的一些普通生活用品，为火灾的发生埋下了巨大的隐患，人们在享受科技带来的便利之外无时不在受到潜在的火灾的威胁。所谓水火无情，为了避免火灾以及减少火灾造成的损失，让人们的生活更加安宁，残酷的现实以及触目惊心的教训要求我们必须设计和完善火灾自动报警系统，提高火灾的预警与早期处理水平，将火灾消灭在萌芽状态，最大限度地减少社会财富的损失。基于此，本文从生活中的实际情况着手，设计了一种适用于多种公共场所的基于单片机的火灾智能报警系统。该火灾报警系统是以AT89C51单片机作为控制中心，接受、处理火灾探测器输出的烟雾浓度信号、温度信号，并进行声光报警。它通过不断的向现场发射巡检信号来监视现场的温度、烟雾浓度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定是否有火灾的发生。 关键词：AT89C51单片机；智能报警；传感器；
目录 第一章绪论 (1) 第二章火灾报警系统及其整体方案设计 (2) 2.1 火灾发生时的特点 (2) 2.2火灾报警系统功能及其类型 (2) 2.3 本系统的总体方案设计 (4) 2.3.1 本设计的研究范围 (4) 2.3.2 系统的硬件总体结构 (4) 2.3.3 系统软件总体结构 (5) 第三章系统的硬件选择与设计 (7) 3.1 主要芯片的选择 (7) 3.1.1 单片机的选择 (7) 3.1.2 模数转换芯片的选择 (8) 3.2 传感器的选择 (6) 3.2.1火灾探测器的分类 (6) 3.2.2 温度探测器的选定 (6) 3.2.3 烟雾传感器的选择 (8) 3.3 各电路模块的设计 (10) 3.3.1单片机外围接口电路 (10) 3.3.2 A/D转换电路 (17) 3.3.3 烟雾信号调理电路 (19) 3.3.4 光报警电路 (12) 3.3.5 声报警电路 (12)
火灾报警系统设计方案 第一章绪论 1.1本课题研究背景 随着我们社会的不断发展，人们的生活、工作以及我们居住的环境愈来愈相对的集中，火灾发生的可能性也变得日益突出，火灾给人们所造成的损失和危害也越来越不可忽视，对广大人民群众的生命财产安全造成了很大的威胁。世界上很多国家都致力于各种各样的火灾报警系统的研究和实验，人们更加重视对火灾发生的及时发现与报警。2011年，我国公安部消防局公布了当年的全国火灾情况，全国共接到报火灾一共125402起，死亡人数一共1106人，受伤人数有572人，直接造成的财产经济损失有18.8亿元。其中，尤其是在节日期间，燃放烟花原因所造成的火灾有所增多，还有建设施工的工地、以及小作坊和小商店等场所火灾发生的数量较多，同时由于用电用火所引起的火灾，在火灾发生总量上仍然占据了比较大的比重。 统计数据显示，全国较大火灾共接报76起，死亡281人，受伤54人，直接财产损失8468.2万元，与2010年相比，死亡人数增加3.3%。全国公司厂房所发生的火灾6779起；居民住宅一共发生了火灾有48548起；而用作仓储场所引起的火灾一共5463起，人口比较集中的场所所发生火灾12471起，因为交通工具事故所造成的火灾13049起；易燃易爆地方事故所发生的火灾407起；城乡火灾总量下降。全国农村一共发生了火灾38469起，死亡349人，受伤154人，造成直接财产损失有39301.3万元。而城市已共引发火灾有43171起，死亡331人，受伤196人，造成的直接财产损失有55330万元；从以上统计数据可以看出，我国火灾情况不容乐观，因此，传统的火灾报警系统已经越来越不适应当今火灾发生的复杂情况了，而传统的火灾报警系统多采用RS-485总线作为通信方式，通信可靠性比较差。所以现在各国更加注重，更加智能、高效、可靠的型、火灾报警控制系统的开发。现代智能高效的火灾报警系统是一个将信号的检测、传输以及控制集于一体的控制系统, 指引了当今智能火灾报警系统的发展方向[1]。
火灾自动报警设计总说明 一.工程概况：本项目位于核心地段，东临商业用地;南侧临路，对面为新建的中低档次的多层集资房和农民自建房; 西侧紧邻新区主干道 ,道路西侧为项目; 北侧路,对面是最大市民休闲广场广场。区域规划为未来市行政中心,市政府、市政广场、体育馆、图书馆、博物馆、银行等公共配套齐全。其中用地面积约为：万平方米，总建筑面积万平方米。 为大型城市综合体，含商业、餐饮、电影院、酒店、公寓等功能，建筑高度小于100米。地下一层为车库、变配电室、冷冻机房、发电机房、电话网络机房,等部分设备房,地下二层为地下车库、联通与移动通信机房、水泵房间等设备房;消防控制室设在一层;商业安保监控机房设置在商业的地下一层;酒店安保监控机房设置在酒店一层；同时在酒店四层分别设置电话、电脑机房专为酒店服务。 二.设计依据： 1.甲方提供的设计任务书、扩初有关批复文件及有关市政条件。 2.国家现行的有关规程、规范： 《工程建设标准强制性条文（房屋建筑部分）》（2002年版） GB50116-98 《火灾自动报警系统设计规范》 GB50045-95 《高层民用建筑设计防火规范》（2005版） GB50016－2006 《建筑设计防火规范》 GB50067-97 《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》
GB50084-2001 《自动喷水灭火系统设计规范》第11章 GB50096-99 《住宅设计规范》（2003年版） GB50368-2005 《住宅建筑规范》（2005年版） JGJ 16-2008 《民用建筑设计规范》 3.建筑、结构、暖通、给排水等专业提供的设计资料。 三.设计范围及内容： 1.火灾自动报警系统。 2.联动控制系统。 3.消防广播系统。 4.消防电话系统。 5.火灾点亮及消防状态下非消防电源切除。 四.火灾自动报警系统设置： 1.本工程火灾自动报警为一级保护对象，采用控制中心报警系统。 2.设置范围：根据火灾自动报警系统设计规范，在地下停车库、商铺、公寓电梯前室、酒店电梯前室、客房、办公室。 3.楼梯间及设备机房等处设置火灾自动报警及联动控制系统。设置消防控制中心，协调管理小区火灾自动报警及联动控制系统。消防控制中心安装报警控制柜、消防联动控制柜、消防广播及消防专用电话系统控制柜。柜体采用柜式（落地安装）。地下室消防水池和屋顶水箱的液位反应到消防控制室。 4.报警系统采用无极性二总线技术，探测器选用智能型，以提高报警的可靠性。其中地下车库停车区设（差定温）感温探测器，分区域由
火灾自动报警系统设计规范解读
《火灾自动报警系统设计规范.GB50116- 》解读 GB50116- 《火灾自动报警系统设计规范》与GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》的区别做了整理，列出了新规范在以往的基础上新增的内容，以方便大家对GB50116- 与GB50116-98之间做出清晰区分。 一、目录 1、增加住宅建筑火灾自动报警系统、可燃气体探测报警系统、电气火灾监控系统相关设计规定。 2、增加道路隧道、油罐区、电缆隧道以及高度大于12米的空间场所火灾自动报警系统相关设计规定。 3、取消第3章系统保护对象分级及火灾探测器设置部位。 4、将原第4章（报警区域和探测区域的划分）、第5章（系统设计）与第6章（消防控制室和消防联动控制）内容合并为新的第3章（系统设计）。 5、增加区域显示器、模块、图形显示装置、火灾报警传输设备或用户信息传输装置等设备设置规定。 二、术语 不再引入区域报警系统、集中报警系统、控制中心报警系统的定义；增加火灾自动报警系统、联动控制信号、联动反馈信号、联动触发信号的定义。 三、基本规定
①3.1一般规定 1、增加火灾自动报警系统使用场所规定：3.1.1火灾自动报警系统可用于人员居住和经常有人滞留的场所、存放重要物资或燃烧后产生严重污染需要及时报警的场所。 2、增加系统中各类设备之间接口通讯协议的强制性规定：3.1.4系统中各类设备之间的接口和通讯协议的兼容性应满足国家有关标准的要求。 3、增加火灾报警控制器地址总数、单回路设备总数、回路设备余量；模块总数、联动回路中设备总数、联动回路设备余量的详细规定。 4、增加隔离器设计相关规定。 5、规定超过100米的建筑中跨避难层应设置独立的火灾报警控制器。 6、规定水泵控制柜、风机控制柜等消防电气控制装置不应采用变频启动方式。 7、规定地铁列车上设置的火灾自动报警系统，应能经过无线网络等方式将列车上发生火灾的部位信息传输给消防控制室。 ②3.2系统形式的选择和设计要求 1、系统形式的选择改为按照报警和联动要求进行选择，原规定中按照系统对象保护等级进行选择（特级、一级、二级）。 2、将图形显示装置和区域显示器设置规定添加至不同形式的火灾自动报警系统中。
1.引言 1.1建筑情况 办公楼内来往人员较多，在其内部还有各种贵重设备、资料、文献等，所以一定要做好防火等工作。建筑面积为347平方米。依据《高层民用建筑防火设计规范》，该建筑为二类建筑，耐火等级为二级。 1.2火灾自动报警系统的作用 火灾自动报警及消防联动系统，作为智能建筑中的一个重要子系统，其重要性是众所周知的。要在智能建筑中创造一个安全舒适的环境，消防安全是其中一个重要的方面。火灾自动报警及消防联动系统，作为火灾的先期预报、火灾的即使扑灭、保障人身和财产安全、起到了不可替代的作用。火灾自动报警系统是人们为了早起发现火灾，而设置在建筑物中或其他场所的一种自动消防设施，是人类同火灾作斗争的有力工具。 2火灾自动报警系统简介 2.1火灾自动报警系统概述 火灾自动报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录发生火灾的时间。 火灾自动报警系统的组成形式多种多样，它的发展目前可分为三个阶段: 1多线制开关量时火灾探测报警系统。 2总线制可寻址开关量式火灾报警系统。 3模拟量传输式只能火灾报警系统。 目前我国已经开始从传统的开关量式火灾报警技术，跨入具有先进水平的模拟量式只能火灾报警技术新阶段，它的系统的误报率降低到最低限度，并大幅度地提高了报警的准确度和可靠性。 目前火灾自动报警系统有智能型。总线型以及综合型等，这些系统部分区域系统或集中系统，可达到对整个火灾自动报警系统进行监视。但是在目前的实际工程当中传统型的区域报警系统、集中报警系统和控制中心系统仍得到广泛的应用。 2.2火灾自动报警系统的组成 火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其他辅助功能的装置组成的火灾报警系统，在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的期间称为触发件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。 3.火灾自动报警系统设计 3.1系统选型 依据《火灾自动报警系统设计规范》将此办公楼定为二级保护对象，根据建筑的实际情况，在楼梯口设置一台楼层显示器，作为区域报警器使用，集中报警控制器及联动控制装置。 我们在本工程的火灾报警系统中采用能美日本原装产品R-22Z智能型系统。根据标书
新《火灾自动报警系统设计规范》25条调整要点 25条调整要点 1、新规范中只有24条为强制性条文，原规范为强制性国家标准（理解为所有条文都是强制性条文）。 2、第3.1.5条：任一台火灾报警控制器所连接的火灾探测器、手报、联动模块等设备总数和地址总数，均不应超过3200点，其中每一总线回路连接设备总数不宜超过200点，且应留有不少于额定容量10%的余量。（新增加内容） 也就是说，每条总线回路最多可连接180个设备（是指连接的设备，不是指编码地址数量）。 注：原规范5.1.2条：火灾报警控制器容量和每一总线回路所连接的火灾探测器和控制模块或信号模块的地址编码总数，宜留有一定余量。3、第3.1.6条：系统总线上应设置短路隔离器，每只总线短路隔离器保护的火灾探测器、手动报警按钮和模块等消防设备总数不应超过32点；总线穿越防火分区时，应在穿越处设置总线短路隔离器。（新增加内容） 也就是说，从弱电井端子箱需要分回路引出报警线路，每条线路上最多串接32个点。穿越防火分区时的线路宜从弱电井单独引出回路。短路隔离器宜集中设置在弱电井接线端子箱内，穿越防火分区处，可暗敷设短路隔离器的过路盒。
4、第3.1.7条：高度超过100m的建筑中，除消防控制室内设置的控制器外，每台控制器直接控制的火灾探测器、手动报警按钮和模块等设备不应跨越避难层。（新增加内容） 也就是说，避难层之间的火灾探测器、手动报警按钮和模块等设备应单独配置火灾报警控制器（笔者理解为同一台报警控制器的输出回路，不应跨越避难层）。 5、第3.1.8条：水泵控制柜、风机控制柜等消防电气控制装置不应采用变频启动方式。（新增加内容） 软启动是否可以，未提及。较好的处理方法是：35KW以下可直接启动，大于35KW宜采用降压启动（星型三角型，应放2根管子到水泵，如为1根管子，管径应放大，要考虑2根电缆或7根电线从控制柜到泵）。 6、第3.2.3条：集中报警系统应由火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾声光警报器、消防应急广播、消防专用电话、消防控制室图形显示装置、火灾警报控制器、消防联动控制器等组成。 也就是说，新规范明确：需要配置图形显示器。 注：原规范5.2.3条：系统中应设置一台集中火灾报警控制器和两台及以上区域火灾报警控制器，或设置一台火灾报警控制器和两台及以上区域显示器。系统中应设置消防联动控制设备。集中火灾报警控制器或火灾报警控制器，应能显示火灾报警部位信号和控制信号，亦可进行联动控制。 7、第3.3.3.3条：电气管道井、通信管道井、电缆隧道、建筑物闷顶、
火灾自动报警系统设计说明 一、设计依据 《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013 二、系统形式 1、本项目采用集中报警系统。 三、消防控制室 1、消防控制室设置在地下车库。 2、系统总结上应设置总线短路隔离器，每只总结短路隔离器保护的火灾探测器、手动火灾报警按钮和模块等消防设备的总数不应超过 32 点;总结穿越防火分区时，应在穿越处设置总结短路隔离器。 3、消防控制室应有相应的竣工图纸、各分系统控制逻辑关系说明、设备使用说明书、系统操作规程、应急预案、值班制度、维护保养制度及值班记录等文件资料。 3、消防控制室内严禁穿过与消防设施无关的电气线路及管路。 4、消防控制室的显示与控制应符合现行国家标准《消防控制室通用技术要求》GB25506的有关规定。 5、消防控制室的信息记录、信息传输应符合现行国家标准《消防控制室通用技术要求》GB25506的有关规定。 四、消防联动控制 1、消防联动控制器应能按设定的控制逻辑向各相关的受控设备发出联动控制信号，并接受相关设备的联动反馈信号。 2、各受控设备接口的特性参数应与消防联动控制器发出的联动控制信号相匹配。 3、消防水泵、防烟和排烟风机的控制设备，除应采用联动控制方式外，还应在消防控制室设置手动直接控制装置。 4、需要火灾自动报警系统联动控制的消防设备，其联动触发信号应采用两个独立的触发装置报警信号的“与”逻辑组合。 5、自动喷水灭火系统、消火栓系统、防烟排烟系统、电梯、火灾警报和消防应急广播系统、消防应急照明和疏散指示系统的消防联动控制应满足《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-2013第4节的有关规定。 6、在确认火灾后应启动建筑内的所有火灾声光警报器；火灾声警报器设置带有语音提示功能时，应同时设置语音同步器。火灾自动报警系统应能同时启动和停止所有火灾声警报器工作。消防应急广播与普通广播或背景音乐广播合用时，应具有 强制切入消防应急广播的功能。 7、消防联动控制器应具有切断火灾区域及相关区域的非消防 电源的功能，当切断正常照明时，应在自动喷淋系统、消火栓 系统动作前切断；还应具有自动打开疏散通道上的由门禁系统 控制的门等的功能；并开启相关区域安全技术防范系统的摄像 机监视火灾现场。 五、火灾警报器与消防应急广播 1、火灾声警报器设置带有语音提示功能时，应同时设置语音 同步器。 2、同一建筑内设置多个火灾声警报器时，火灾自动报警系统 应能同时启动和停止所有火灾声警报器工作。 3、每个报警区域内应均匀设置火灾警报器，其声压级不应小 于60dB，在环境噪声大于60dB的场所，其声压级应高于背景 噪声15dB。 4、扬声器的额定功率不小于3W，在环境噪声大于60dB的场所 设置的扬声器，在其播放范围内最远点的播放声压级应高于背 景躁声15dB。 六、消防专用电话 1、消防专用电话网络应为独立的消防通信系统。 2、消防控制室应设置消防专用电话总机；消防水泵房、配电 间、防排烟机房、消防电梯机房等场所应设置消防专用电话分 机；设有手动火灾报警按钮处应设置消防电话塞孔；消防专用 电话分机应有区别于普通电话的标识。 3、消防控制室应设置可直接报警的外线电话。 七、模块设置 1、模块应设置在金属模块箱中。 2、模块严禁设置在配电（控制）柜（箱）内。 3、本报警区域的模块不应控制其他报警区域的设备。 4、未集中设置的模块附近应有不小于100mm*100mm的标识。 八、供电及接地 1、火灾自动报警系统应设有交流电源和蓄电池备用电源，主 电源采用消防电源，备用电源采用火灾报警控制器和消防联动 控制器自带的蓄电池电源。 2、消防控制室图形显示装置、消防通讯设备等电源由UPS电 源装置供电。蓄电池组的容量应保证火灾报警及联动控制系统 在火灾时满负荷连续工作3h以上。 3、采用公用接地装置，接地电阻值不应大于1欧姆。消防控 制室接地板与建筑接地体之间采用BV-1*25导线连接，并采用 BV-1*4引至各消防电子设备；电子设备的金属外壳、机柜、机 架和金属管、槽等应采用等电位连接。 九、系统布线 1、供电线路、消防联动控制线路应采用450V/750V的耐火铜 芯绝缘线缆，报警总线、消防应急广播和消防专用电话等传输 线路应采用300V/500V阻燃或阻燃耐火铜芯绝缘线缆。 2、线路暗敷时，应采用金属管、可绕（金属）电气导管或B1 级以上的刚性熟料管保护，应并敷设在于保护层厚度不小于 30mm的不燃烧体的结构层内；线路明敷时，应采用金属管、可 绕（金属）电气导管或金属封闭线槽保护。并应采取防火保护 措施；从接线盒、线槽等处引到探测器底座盒、控制设备盒、 扬声器箱的线路均应加金属保护管保护。 3、不同电压等级的线缆不应穿入同一根保护管内，当合用同 一线槽时，线槽内应有隔板分隔。采用穿管水平敷设时，除报 警总线外，不同防火分区的线路不应穿入同一根管内。沿线槽 敷设应采用阻燃耐火型导线，阻燃级别为D级。传输线路应选 择不同颜色的线缆，正极为红色，负极为蓝色或黑色，相同用 途导线的颜色应一致，接线端子应有标号。 十、电气火灾监控系统： 1、剩余电流式电气火灾监控探测器设置在低压配电系统第一 级配电柜（箱）的出线端，在现场取~220V作主电源。探测器 报警值为500mA。电气火灾监控器设置在消防控制室内。 2、功能要求：探测漏电电流、过电流等信号，发出声光信号 报警，报出故障线路地址，监视故障点的变化。储存故障和操 作试验信号且时间不小于十二个月。 十一、其他 1、火灾报警系统应与城市119火灾报警系统联网。 2、设备选择：应采用经国家有关产品质量监督检测单位检验 合格的产品。
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摘要
随着科技的发展，时代的进步，高楼大厦才能追上人类的脚步，伴随着家庭用火、用电量 的增加，所以火灾出现的可能性在持续加大，全国各地几乎每天都有不同情况的火灾在发 生，也正是因为这个原因，用来警示火灾的火灾报警器的地位越来越重要，在各种建筑内 被广泛使用。 该论文的主要研究对象为无线且具备多种功能的火灾报警器，该报警器使用的是利用气体 的传感器 MQ - 2、 ADC0832模数转换器以及温度传感器（型号为 DS18B20 ） ，以及用 STC89C51 作为主要核心进行控制的组件等来使基础功能得以实现。一旦在室内的温度， 或者是一定体积内的燃烧后产生的气体的浓度达到了传感器能够感知的临界值时，火灾警 示器就会通过声音和警示灯来提示可能发生火灾险情，让处于建筑物的人们能够及时逃生。
关键词：气体传感器 MQ-2；火灾报警；51 单片机；智能控制；DS18B20
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ABSTRACT
With the development of science and technology, the progress of The Times, high-rise buildings to catch up with the pace of the human race,Along with the family in the fire, the increase of electricity consumption, and thus the fire frequency is higher and higher, almost all the fire in different regions, Fire alarm and therefore is widely applied to various occasions for warning of fire.This topic research the multi-function wireless fire alarm the STC89C51 as the core controller, using gas sensor MQ - 2, ADC0832 and DS18B20 temperature sensor to realize the basic functions.Through these sensors, when the concentration of combustible gas in the environment or indoor temperature changes, such as system have a corresponding light and sound alarm signals, to prompt the process of fire, let people to save his life.With the development of science and technology, the progress of The Times, high-rise buildings to catch up with the pace of the human race. Key words:MQ-2 gas sensor; fire alarm; MCU51; intelligent control；DS18B20
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建筑中火灾自动报警系统的设计与施工 火灾自动报警系统探测火灾隐患，肩负安全防范重任，是智能建筑中建筑设备自动化系统（CBS）的重要组成部分。建筑中的火灾自动报警系统设计首先必须符合GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》的要求，同时也要适应智能建筑的特点，合理选配产品，做到安全适用、技术先进、经济合理。 火灾自动报警系统一般分三种形式设计：区域火灾自动报警系统，集中火灾自动报警系统和控制中心报警系统。就高层智能建筑的基本特点，控制中心报警系统是最适用的方式。 建筑中火灾自动报警系统的设计要点是：根据被保护对象发生火灾时燃烧的特点确定火灾类型；根据所需防护面积部位，按照火灾探测器的总数和其他报警装置（如手报）数量确定火灾报警控制器的总容量；根据消防设备确定联动控制方式；按防火灭火要求确定报警和联动的逻辑关系；最后还要考虑火灾自动报警系统与智能建筑“ 3AS”（建设设备自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统）的适应性。 火灾自动报警设备设计选型基本要素 无论火灾自动报警系统规模大小、功能需求不同，系统可靠性与误报率都是设备选型的两大基本要素。在满足性能价格比高的前提下，要求尽可高的系统可靠性和尽可能低的的误报率是所有建设单位业主和设计师、安装施工和使用维护者追求的共同目标。从追求卓越的理想角度出发，应优化设计、选用最先进设备产品，优化施工、使用和维
护；但从节省资源的现实角度出发，不妨适当降低追求十分完善的目标期望，选用较佳的设备，却万万不可放松和降低对于系统可靠性和误报率这些基本要求。 火灾自动报警系统可靠性是以真性的测量。换言之，一个火灾报警系统在其使用期限内，对各种条件须做出适当的响应。可靠性是说明一个系统质量的最佳指标。构成火灾自动报警系统可靠性的四大要素为设备、系统设计、系统安装和系统维修。从典型可靠性方程可知，一个系统的可靠性完全取决于系统的设计、组成系统的硬件、系统的安装及维修可靠性因子之积，而设备选型既与设计，又与设备、施工、维护这四个环节都密切有关。下面分别探讨探测器、传输线路和控制器对系统可靠性的影响： 1.瑞士CERBERUS公司以F910火灾探测器为例认为其平均无故障时间（MTBF）为30年，根据大量的工程实践分析，一个火灾探测器MTBF 为30年还是比较符合目前的实际情况。由若干个探测器组成的火灾报警系统，可以看成一个串联系统。若一个探测器出现故障，就可认为系统出现故障。若由几个探测器组成的系统平均无故障时间为单个探测器MTBF的几分之一。例如每个探测器的MTBF为30年计算，100个探测器的小规模系统的Ts=109.5天；500个探测器的中规模系统的Ts=21.9天；1000个探测器的大规模系统Ts=10.95天。系统中火灾探测器的数量越多，则系统的平均无故障时间越短。因此，规模越大的火灾报警系统对火灾探测器可靠性选用要求越高。