城市火災(zāi)探測報警與消防通信新技術(shù)淺探

微電子技術(shù)、探測傳感器技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的飛速發(fā)展，促使城市火災(zāi)探測報警與消防通信技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生了新的變化。其主要特征體現(xiàn)在：火災(zāi)探測報警時間的提前、火災(zāi)探測報警可靠性的提高、特殊場所火災(zāi)的探測報警、火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、消防聯(lián)動控制的智能化、消防通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機(jī)接警指揮管理等。本文多側(cè)面論述了城市火災(zāi)探測報警與消防通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及存在的主要問題，同時提出了火災(zāi)預(yù)報、多信息火災(zāi)探測傳感等新概念。

城市火災(zāi)探測報警與消防通信新技術(shù)是研究和解決即將著火和著火之后的消防問題的一門科學(xué)。用最小的代價，實(shí)現(xiàn)可靠的火災(zāi)探測報警，并且能使火災(zāi)損失降到最低限度，是火災(zāi)探測報警追求的一個重要的性能指標(biāo)和不斷深入研究的難題。為此，人們通過多種渠道研究城市火災(zāi)探測報警與消防通信技術(shù)。它是涉及光學(xué)、電子學(xué)、傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、控制理論、邏輯學(xué)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)、計算機(jī)技術(shù)、燃燒理論等多種學(xué)科的綜合應(yīng)用技術(shù)。

火災(zāi)探測報警時間的提前

一些特殊的重要單位和場所如計算機(jī)中心、電力調(diào)度指揮中心、郵電通信樞紐、圖文檔案信息中心、半導(dǎo)體生產(chǎn)車間、核電站等，在國民經(jīng)濟(jì)和社會生產(chǎn)生活中起著至關(guān)重要的作用。在這些場所內(nèi)的各種電氣、電子設(shè)備、儀器儀表高度集中且處于長期運(yùn)行狀態(tài)，電氣設(shè)備過載、過熱、短路的火災(zāi)隱患較多，一旦發(fā)生火災(zāi)又將給國家造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，給社會帶來重大影響；而易燃易爆場所一旦發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，將難以及時撲救。鑒于這些場所的重要性和特殊性，普通類型的感溫、感煙火災(zāi)探測報警系統(tǒng)已不能滿足需要，必須采用超早期火災(zāi)探測報警技術(shù)。

一些發(fā)達(dá)國家對超早期火災(zāi)探測報警技術(shù)的研究與產(chǎn)品開發(fā)十分重視。早在上世紀(jì)80年代，日本、美國、英國、瑞士、德國、澳大利亞等國已開始進(jìn)行該領(lǐng)域的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)，目前已研究開發(fā)出激光式高靈敏度感煙火災(zāi)探測器、吸氣式高靈敏度火災(zāi)探測報警系統(tǒng)和氣體火災(zāi)探測報警系統(tǒng)等超早期火災(zāi)探測報警產(chǎn)品。這些系統(tǒng)采用激光粒子計數(shù)原理、激光散射原理監(jiān)視被保護(hù)空間，以單位體積內(nèi)粒子增加的多少來判斷是否可能發(fā)生火災(zāi)，可以在火災(zāi)發(fā)生之前的幾小時或幾天內(nèi)，識別潛在的火災(zāi)危險性，實(shí)現(xiàn)超早期火災(zāi)報警。與普通感煙火災(zāi)探測報警系統(tǒng)相比，這種系統(tǒng)的探測靈敏度提高了兩個數(shù)量級甚至更多。但目前，這種技術(shù)還僅限于對煙粒子的探測，在應(yīng)用中還是不同程度地受到了應(yīng)用場所環(huán)境的限制。

利用氣體和氣體成分對火災(zāi)早期階段生成物或構(gòu)成火災(zāi)的要素進(jìn)行探測的火災(zāi)探測技術(shù)研究，也是超早期火災(zāi)探測另一前景看好的研究方面。專家認(rèn)為，在研究超早期火災(zāi)探測技術(shù)的同時，將火災(zāi)探測報警分成火災(zāi)探測報警和火災(zāi)預(yù)報兩個階段，探討新的處理方法和概念，用新的概念引導(dǎo)技術(shù)，會更有力地促進(jìn)超早期火災(zāi)探測技術(shù)的發(fā)展。

特殊場所火災(zāi)探測報警及火災(zāi)探測傳感新技術(shù)

易燃易爆場所一旦爆炸起火，火勢蔓延速度極快，難以控制，人們?yōu)榇藢ｉT開發(fā)研制了在火災(zāi)爆炸事故之前，從可燃?xì)怏w濃度方面進(jìn)行故障和火災(zāi)爆炸危險性等方面預(yù)測的線型可燃?xì)怏w探測報警系統(tǒng)。它采用光學(xué)原理，利用不同氣體光譜特性的差別進(jìn)行氣體濃度探測，從根本上解決了點(diǎn)型可燃?xì)怏w傳感元件穩(wěn)定性差、壽命短等缺陷，用于大面積可燃?xì)怏w探測報警時，性能價格比較高，其原理還可擴(kuò)展用于其他場所氣體泄漏的監(jiān)測。

但是，目前的特殊場所火災(zāi)探測報警還僅限于固定形式的研究，對于移動危險品及化學(xué)災(zāi)害事故的預(yù)測與探測報警的相關(guān)研究尚處于空白階段。

火災(zāi)探測報警系統(tǒng)可靠性的提高

火災(zāi)探測報警系統(tǒng)可靠性的提高首先體現(xiàn)在用智能技術(shù)處理傳感器提供的火災(zāi)信息。人們采用多種火災(zāi)探測算法和復(fù)合多傳感等傳感方式，為判斷火災(zāi)提供了更加充分可靠的信息。

（一）火災(zāi)探測器功能的更新

現(xiàn)代火災(zāi)探測器的最大特征之一就是判別功能和判定決定權(quán)不僅從觀念上分離，而且在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)分別執(zhí)行。早期的判別功能和判定決定權(quán)合二為一，由設(shè)置在探測器中的傳感器件實(shí)現(xiàn)，因而處理問題死板且易受干擾。而現(xiàn)代火災(zāi)探測傳感器的判別功能和判定決定權(quán)由軟件控制，能濾除干擾，識別真假火災(zāi)，提高系統(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)智能判定判斷。

此外，模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)用于火災(zāi)的判別，也可以大大提高火災(zāi)探測的可靠性。一些消防聯(lián)動控制設(shè)備，甚至控制模塊也開始具備智能功能，其判別功能更加細(xì)分，實(shí)行兩級（或多級）判別，以提高火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的性能和可靠性。

（二）多信息技術(shù)的采用

早期的火災(zāi)探測器對于火災(zāi)信息的反應(yīng)是輸出信息“0”或“1”即開關(guān)量，其他信息僅圍繞反映開關(guān)是否正常，能否動作等。而現(xiàn)代火災(zāi)探測器是對火災(zāi)過程進(jìn)行監(jiān)測，有些探測器實(shí)質(zhì)上只起傳感器的作用。因此，其火災(zāi)信息量明顯增加。另一方面，各種單一傳感器提供的火災(zāi)信息均混雜非火災(zāi)信息，給從傳感器提供的火災(zāi)信息上判別火災(zāi)增加了難度，人們于是開始研究基于新型探測原理的傳感器件（如氣體傳感器等）和復(fù)合探測器，對火災(zāi)過程的多參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測,配以智能判別技術(shù)，以達(dá)到減少誤報，提高可靠性的目的。

細(xì)微特征的辨識也是從提供信息角度識別火災(zāi)的一種方法。采用單片機(jī)的智能火災(zāi)探測器，可以打破采樣受控制器控制的被動局面，主動獲取對于識別真假火災(zāi)參數(shù)非常重要的細(xì)微信息。

火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的評估

二十世紀(jì)90年代以來，我國火災(zāi)探測報警產(chǎn)業(yè)化發(fā)展非常迅猛，從事火災(zāi)探測報警產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)已超過100家，年產(chǎn)值達(dá)幾十億元，已經(jīng)成為我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，國外產(chǎn)品也大量進(jìn)入我國市場。我國每年建筑中新安裝的火災(zāi)探測器約200萬只，其中大約80％為帶火災(zāi)探測算法的智能型火災(zāi)探測報警系統(tǒng)產(chǎn)品。由于此類系統(tǒng)依據(jù)探測算法來實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)的判斷，故火災(zāi)探測算法的有效性成為決定系統(tǒng)運(yùn)行性能的關(guān)鍵。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，尚難以對該類產(chǎn)品火災(zāi)探測算法在復(fù)雜多變的環(huán)境條件下及長期運(yùn)行后的性能*估和檢驗(yàn)，只能采用普通型火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的檢驗(yàn)方法對高智能化的火災(zāi)探測報警產(chǎn)品實(shí)行檢驗(yàn)，制約了其效能的充分發(fā)揮。

目前，我國的火災(zāi)探測報警系統(tǒng)主流產(chǎn)品為智能型火災(zāi)探測報警產(chǎn)品。以模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的火災(zāi)探測智能算法正逐漸應(yīng)用在火災(zāi)探測報警系統(tǒng)當(dāng)中，算法的修正、改進(jìn)以及算法的有效性驗(yàn)證等都需要對火災(zāi)探測算法進(jìn)行*估。

但是，火災(zāi)探測算法的*估技術(shù)是一種復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而由于技術(shù)力量、資金投入、研發(fā)周期等多方面的原因，國內(nèi)尚沒有科學(xué)、系統(tǒng)地開展過此項(xiàng)研究工作，嚴(yán)重制約了我國火災(zāi)探測報警行業(yè)產(chǎn)品和質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)步，也影響了我國火災(zāi)探測報警產(chǎn)品技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品市場競爭能力的提高。

火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化

火災(zāi)探測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化是指將計算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)探測報警系統(tǒng)，使控制器之間或探測器之間、系統(tǒng)內(nèi)部之間和系統(tǒng)外部之間通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議交換數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)層次功能設(shè)定、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)用管理、自動報警、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)等功能。網(wǎng)絡(luò)化是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)展的方向，借助它可以解決大型、超大型消防工程控制點(diǎn)多、自動報警困難等問題。

為了對火災(zāi)探測報警系統(tǒng)進(jìn)行有效管理，充分發(fā)揮其作用，對火災(zāi)探測報警系統(tǒng)實(shí)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理是十分重要的。該類產(chǎn)品和技術(shù)已成熟，并在實(shí)際工程中應(yīng)用，效果良好。但是，目前各廠家的火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的通信協(xié)議五花八門，各自獨(dú)立，沒有統(tǒng)一格式，不利于促進(jìn)火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的發(fā)展。因此，隨著火災(zāi)探測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的需求，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。

消防通信計算機(jī)管理

消防通信是城市公共基礎(chǔ)設(shè)施和社會安全保障系統(tǒng)的重要組成部分。我國的消防通信指揮系統(tǒng)，是根據(jù)我國的實(shí)際情況研制開發(fā)的。它利用計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，將消防指揮中心、消防站、火災(zāi)現(xiàn)場和安全送檢單位4個環(huán)節(jié)的主要技術(shù)和裝備聯(lián)系在一起。消防通信指揮系統(tǒng)采用集中受理火災(zāi)報警，直接下達(dá)任務(wù)的方式，代替了普通電話接警方式，并增加了計算機(jī)輔助決策和科學(xué)管理，縮短了調(diào)用滅火預(yù)案、確定行車路線等消防滅火指揮信息的響應(yīng)時間，使火災(zāi)受理程序化、規(guī)范化。

該系統(tǒng)通過監(jiān)控裝置接收火災(zāi)自動報警信號，能實(shí)時顯示報警者的主叫號碼、用戶名稱、地址等相關(guān)信息，通過多種方式快速確定火災(zāi)地點(diǎn)，及時提供失火地點(diǎn)的地理圖形和最佳行車路線等，同時對應(yīng)顯示附近消防站的消防實(shí)力及其他有關(guān)滅火能力。該系統(tǒng)還可根據(jù)火災(zāi)類別、火勢級別、消防實(shí)力、氣象地理環(huán)境、滅火救援戰(zhàn)術(shù)技術(shù)等相關(guān)因素自動和人工編制聯(lián)合出動方案，向各消防站下達(dá)出動命令，大大提升滅火作戰(zhàn)的效能。

消防通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

消防通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)消防通信的重要基礎(chǔ)。上世紀(jì)70、80年代的消防通信是以無線通信設(shè)備為主體構(gòu)成消防通信網(wǎng)絡(luò)，而現(xiàn)代消防通信是由有線、無線設(shè)備和計算機(jī)相結(jié)合構(gòu)成的綜合消防通信網(wǎng)絡(luò)，其內(nèi)容和復(fù)雜程度發(fā)生了巨大變化。

一些發(fā)達(dá)國家在消防通信指揮系統(tǒng)的建設(shè)中，采用地理信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)字程控技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)、自控技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)、圖像傳輸技術(shù)、語音數(shù)字處理技術(shù)、專家系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)，提高系統(tǒng)的科學(xué)化自動化程度。我國目前開發(fā)的城市消防通信指揮系統(tǒng)也基本具備上述技術(shù)功能或留有相應(yīng)接口，以逐步形成城市防災(zāi)救災(zāi)一體化系統(tǒng)。

仿真技術(shù)的應(yīng)用

仿真技術(shù)作為一門新興的應(yīng)用技術(shù)在許多重要領(lǐng)域中發(fā)揮了作用。滅火作戰(zhàn)指揮仿真培訓(xùn)和用仿真技術(shù)研究、分析、制定滅火作戰(zhàn)預(yù)案，對于培訓(xùn)具有現(xiàn)代化滅火作戰(zhàn)素質(zhì)的指戰(zhàn)員，提高滅火效率具有極為重要的意義。目前，適合消防領(lǐng)域的仿真系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)還是空白，我國應(yīng)結(jié)合國情集中相應(yīng)的人力、物力和財力，開展此類研究。