点型感烟探测器的发展与趋势

点型感烟探测器的发展与趋势

卢清雷

北京城建天宁消防有限责任公司 100053

摘要：随着科学技术的不断进步，建筑物结构的复杂化程度越来越高，火灾的发生的情况也越加复杂，对火灾探测技术提出越来越高的要求。本文简述了点型感烟火灾探测器的现状及工程应用中存在的问题，分析展望了点型感烟火灾探测器技术发展的趋势和方向，实现火灾发现早期准确预报。

Abstract: with the continuous progress of science and technology, the complexity of building structure is higher and higher, and the occurrence of fire is more and more complex, which puts forward higher and higher requirements for fire detection technology. This paper briefly describes the current situation of point type smoke fire detector and the existing problems in engineering application, analyzes and prospects the development trend and direction of point type smoke fire detector technology, so as to realize early and accurate fire detection and prediction.

关键词：点型、感烟、火灾探测器

1. 前言

火灾作为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的灾害，对人类生命则产和社会安全构成了极大的威胁。由此引发的重大安全事故比比皆是，所以人类一直也未停止过对它的研究。

2. 火灾探测原理与方法

2.1、火灾探测

火灾探测报警系统本身并不影响火灾发展进程，其主要作用是将火灾迹象通知有关人员，以便人们组织疏散或灭火，延长建筑物可供疏散的时间并通过联动系统启动其他消防设备。在火灾初期阶段，准确探测火情并报警，对于及时组织快速有序疏散、积极有效控制火灾的蔓延、快速灭火和减少火灾损失都具有重要意义。

2.2、火灾探测的基本原理

在火灾的孕育于初期阶段，建筑物内会出现不少特殊现象或征兆，如发热、发光、发声、以及散发出烟尘、可燃气体、特殊气味等。这些特性是物质燃烧过程中发生能量转换的结果，为早期发现火灾，进行火灾探测提供了依据。深入分析火灾早期现象的特征，从中提取出可用于火灾探测的信息是一项极其重要的工作。按照探测元件与探测对象的关系，火灾探测原理可分为接触式和非接触式两种基本类型。

2.2.1、接触式探测

在火灾的初期阶段，烟气是反应火灾特征的主要方面，接触是探测就是利用某种装置直接接触烟气来实现火灾探测的，只有当烟气到达该装置所安装的位置时，感受元件方可发生响应。烟气的浓度、温度、特殊产物的含量都是探测火灾的常用参数。在普通建筑物中应用最多的是点型探测器，它们有一个直径为十厘米的壳体，其内部安装了某种感受烟气浓度、温度或代表燃烧产物的元件，当进入壳体的烟气所具有的浓度或温度达到所用原件设定的危险阈值时便发出报警。在某些特殊场合下，接触式探测也可做成线型。如适宜在电线沟内使用的缆线式感温探测器，它们是根据缆线所在空间环境温度变化来判断火灾的。

2.2.2非接触式探测器主要是根据火焰或烟气的光学效果进行探测的。

由于探测元件不必接触烟气，可以在离火点较远的位置进行探测，所以探测速度较快，适宜探测那些发展较快的火灾，这类探测器主要有光束对射式探测器，感光式探测器和图像式探测器。

3. 火灾探测器

火灾探测器发展到现在己经有了一百多年的历史，从19世纪40年代至20世纪40年代的一百年间，感温探测器一直占据着主导地位，但也只是处于初级阶段。在这期间逐渐出现了定温探测器、差温探测器和差定温组合式探测器。20世纪50年代至70年代期间，出现了感烟火灾探测器。80年代后期，总线制火灾探测器开始兴起，其后又出现了模拟量可寻址技术，给火灾探测技术注入了新的活力，为火灾探测的智能化发展奠定了良好的基础。到90年代开始倡导极早期火灾智能报警系统，它能在火灾发生初期对火灾进行识别并发出报警信号，将火灾抑制在萌芽状态。如今又发展起来的许多新型的火灾探测器，对于火灾探测也越来越准确可靠。探测方式不同，可大致将它们划分为：（1）点型探测器：以探测器为中心点对周围火灾参数进行响应的火灾探测器。目前大部分的火灾探测器属于点型火灾探测器。点型探测器主要有感温探测器和感烟探测器两大类。（2）线型火灾探测器:这种火灾探测器形成一个连续的线路，并对这一连续线路周围的火灾参数进行响应。本文主要探讨点型感烟探测器的发展及趋势。

4. 点型感烟探测器

点型感烟探测器是最经济实用的感烟类火灾探测器，基本满足一般室内场所的火灾探测要求，是目前广泛实用的火灾探测器；日常所见的大多数的室内场所均采用点型感烟火灾探测器（开水房、厨房等湿度、水汽、烟气较重的场所除外）。

感烟探测器分为离子感烟探测器和光电感烟探测器，其原理和性能有所区别。

4.1、离子感烟探测器

离子感烟探测器是根据电离原理进行火灾探测的点型火灾探测器，其利用烟气进入电离室后，烟粒子吸附在离子上，使室内的电离状态发生变化，离子电流减小的原理而制成的。放射性辐射源（镅Am241）产生的辐射，使电离室（即探测腔）内的空气电离，加载电压后，两块电极板之间产生电流。当烟雾粒子进入到此探测腔时，受烟雾粒子的干扰，电流减弱，烟的浓度越大，离子电流减小越明显。通过电子线路处理，探测器一方面发出声光报警信号，同时把信号传送给报警控制器。

4.2、光电感烟探测器

光电感烟探测器是目前最广泛使用的火灾探测器，主要有减光式和散射式两种工作原理。

1. 减光式光电感烟探测器工作原理是检测室内装有发光器件和受光器件，正常情况下，受光器件接收到发光器件发出的一定光量；当发生火灾时，探测器检测室内发光元件的发射光受到烟雾遮挡，使受光元件接收的光量减少，光电流下降，探测器发出报警信号。目前减光式光电感应探测器应用较少。

2. 散光式光感烟探测器工作原理则是在探测器内，正常情况下，发光器件发射的红外光线不会进入受光器件，在火灾发生时，烟雾进入探测器的检测室，由于烟粒子的作用，使发光元件发出的光产生漫反射，漫反射光被受光元件所接收，使受光元件的阻抗发生变化，产生光电流，从而实现了将烟雾信号转换成电信号的功能，受光器件的阻抗与接受的光线强度相关，烟雾浓度升高，散射的光线增强，受光器件阻抗降低，达到设定值时，探测器发出报警信号。散光式光感烟探测器目前应用较广泛。

5. 点型感烟探测器应用场所及使用现状

适宜场所：（1）饭店、旅馆、教学楼、办公楼的厅堂、卧室、办公室、商场、列车载客车厢等。（2）计算机房、通信机房、电影放映室、会议室等。（3）楼梯、走道、电梯机房、车库等。（4）书库、档案库等

不宜选择点型离子感烟探测器场所：（1）相对湿度经常大于95%。（2）气流速度大于5m/s。（3）有大量粉尘、水雾滞留。（4）可能产生腐蚀性气体。（5）正常情况下有烟滞留。（6）产生醇类、醚类、酮类等有机物质。

不宜选择点型光电感烟探测器场所：（1）有大量粉尘、水雾滞留。（2）可能产生蒸汽和油雾。（3）高海拔地区。（4）正常情况下有烟滞留。

离子感烟探测器含有放射性物质（镅Am241），虽然其释放的α粒子穿透性很弱，甚至穿不透一张纸，主要危害是内照射，所以对环境仍具有一定的影响和危害，需要特殊的回收措施，目前已经很少使用。但在高海拔地区，离子感烟探测器具有较强的适应性。

6. 市场现状

在国际市场，火灾报警产品的主流厂家是Honeywell、SIEMENS、UTC、BOSCH、TYCO等。近年来国内消防企业通过加强技术投入，提升产品技术含量，部分依赖进口的先进产品亦逐步实现了国产化，部分产品的主要技术指标已接近或达到国际同类产品的先进水平，部分产品已销往欧美等发达国家。但另一方面，仍有一些消防产品特别是部分附加值较高的高端产品仍存在供应不足或技术水平不高，不能完全满足国内市场需求，需要依赖进口的状况。从而导致部分高端用户，尤其是机场、地铁、大型体育场馆等消防重地仍需购买进口产品。随着我国城镇化的推进，国内消防产品市场仍将在一段时间内呈增长趋势。未来几年，消防产品的产能将稳步上升，国内厂家的资金实力和技术累积将逐步增强，在附加值高的高端市场将更有作为。
7、火灾探测器的发展趋势

随着科学技术的不断发展，火灾探测技术也在不断进步。纵观火灾探测器的发展史，火灾探测器的发展主要有两个方向，一是纵向延伸，发展新的火灾判据、新的火灾识别模式和基于此的火灾探测器或复合探测器；一是横向延伸，基于现有的探测器原理方法与其他技术交叉，通过改进信息采集和处理方法来改进系统性能，多参数/多数据的复合探测器可使火灾探测的时间缩短，实现早期报警。为了提供性能更好的火灾探测器，大型的火灾探测器生产商正不停地研制开发新的探测方法，同时也不断完善和提高现有技术，其最终目标是实现对真实火灾的即时探测，同时使因环境干扰引起的误报降到零，虽然这个目标不可能彻底实现，但我们不能否认，火灾探测技术确实发展迅速。如最新生产的普通型探测器就使用了自动飘移补偿、灵敏度可调和多传感技术，还有其他一些技术如遥控询问和测试技术—一种离开原来开关位置一段距离的远程呼叫技术，有些“标准”的火灾探测器可靠性越来越高，或者说是更适合特殊需要。用无线电广播而不是通过控制盘采用硬连线联络的无线火灾探测技术的引入就是一个例子。

新型无线火灾探测系统包括感烟探测器和感温探测器，叫做点型报警装置智能火灾。它可以扩展现有的探测系统，在不增加费用不破坏消防系统硬连线的前提下，保护远处的建筑物，也可以用于保护那此应尽可能少的破坏原貌的传统场所。辅助产品的制造也越来越精致，使消防系统安装起来更加方便，且安装速度更快。另外，声学探测器也是一个发展方向，日本很早就开始对火灾的声学特征进行研究。1994-1997年日本已作出多次改进的燃烧音探测器的样机，遗憾的是目前尚未有这方而应用。其他领域的新技术引发火灾探测技术新途径，多元复合探测和多判据探测，其中尤以气体复合探测器为代表。传统使用的探测器都是“被动”探测火灾的发生，其灵敏度井不高，随着国民经济与各种高科技的飞速发展，一种被称为主动探测的空气采样式的及早期烟雾探测预警系统产生了，这种空气采样烟雾探测器是一种基于激光探测技术和微处理器控制技术的烟雾检测装置，它主要是通过一个内置的吸气泵及分布在被保护区域内的PVC采样管网，24小时不间断地主动采集空气样品，然后经过一个特殊的过滤装置滤掉灰尘后送至一个特制的激光探测器，经分析得出准确的烟雾浓度值，并根据使用者事先确定的报警浓度值发出火灾报警。因而灵敏度极高，且具有很高的灵火性和可靠性。激光技术在火灾探测中的应用，激光图像粒径分群将是一种有效的火灾/非火灾识别方法：火灾探测技术与自动化、现代通讯技术、智能大厦技术的进一步结合，火灾探测系统更趋系统化、开放化和模块化。火灾探测器已进入一个科学化、系统化的发展轨道，有着广阔的发展前景和应用市场，并将在生产和生活中扮演越来越重要的角色。

在物联网和智慧城市加速发展的前提下，联手布局、跨界合作将为消防信息化提供更广阔的市场。同时，随着消防行业不断的创新与发展，AI、物联网、大数据等技术不断交织，消防业界的边界将不断扩展，形成新的消防业态。