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摘 要： 自动扫描智能消防水炮是将红外传感技术、信号处理技术、通讯控制技术、计算机技术、机械传动技术和视频传输技术有机地结合在一起，能全天候自动监测大空间建筑内的火灾，消防灭火时具有喷水强度大，能及时发现火源、自动精确定位火源、精确定点喷水灭火，灭火效率高、保护面积大、响应速度快的特点，弥补了传统的自动喷水灭系统在大空间建筑灭火中的不足。
关键词： 大空间建筑；自动扫描；智能高空消防水炮；红外线探测
随着社会经济的飞速发展和科学技术水平的不断提高，大型会展中心、音乐厅、体育馆、高层写字楼等等高大空间建筑物越来越多。这些场所使用的材料大多是可燃、易燃的，同时诱发火灾发生的因素也越来越多，发生火灾的危险性也越来越大。在这些大空间场所常规消防设施（感温探测、感烟探测、消火栓系统、普通自动喷水灭火系统等消防装置）已不能对火灾信号进行可靠的探测和有效的控火灭火。因此大空间消防技术也需要进行技术突破，自动扫描跟踪火源智能消防水炮技术就是一种新技术，它是一种将火灾探测报警、红外传感、远程通信、机械传动、图像监控、计算机数字化处理等技术有机结合于一体，是利用可燃物燃烧时所辐射大量的红外线为目标，采用对红外线光谱敏感的传感器，对火焰信号进行可靠的探测。再通过对信号的放大处理，确认火灾后发出控制指令喷水灭火。自动跟踪火源智能消防炮系统采用计算机微处理模块与动力驱动模块相结合，能及时发现火源、自动定位火源、精确定点喷水灭火，尽早扑灭火源，可以有效的控制或消除此类场所重大火灾事故的发生。
1 自动扫描智能消防水炮工作原理
自动扫描智能高空消防水炮工作是将红外传感技术、信号处理技术、通讯控制技术、计算机技术、机械传动技术和视频传输技术有机地结合在一起，能全天候自动监测保护范围内的火灾。一旦发生火灾，装置立即启动，对火源进行水平方向和垂直方向的扫描，确定火源的空间位置后，火灾控制系统发出指令，发出火警信号，同时启动水泵、打开阀门，消防水炮对准火源进行喷水灭火，火源扑灭后，火灾控制系统再发出指令停止喷水。若有新的火源，灭火装置将重复上述过程，待全部火源被扑灭后重新回到监控状态。同时也可以根据现场的图象信号，人工操作灭火装置进行火情控制。
1.1 火灾红外线探测原理
高度空间建筑，由于火灾发生时产生的烟雾很难达到房间顶部，传统的点型感烟火灾探测器不能有效地进行火灾探测及报警，一般需要采用图像型火灾探测器，目前在远距离非接触红外线被动式火焰探测技术在消防探测得到应用，即采用对红外线光谱敏感的高分辨率的CCD传感器，捕捉可燃物燃烧时辐射的红外光谱，对火焰信号进行可靠的探测，同时图像信息也被捕捉，通过对两种信号的处理，进行火灾确认。这种双波段红外线探测技术在红外线自动跟踪和火灾火源图像的确认技术上结合，提高了对自然界非火源的红外辐射源的抗干扰能力，从而提高了系统的可靠性、抗干扰性能。
1.2 跟踪定位原理
消防炮自动跟踪系统可以进行三维扫描，当消防炮控制系统接收到火灾探测信号后，就开始启动水平电机运转，进行X（水平）方向扫描和Y（水平）方向扫描，寻找火源在平面上的位置点。平面确认位置后，消防炮停止水平扫描，驱动垂直方向电机进行垂直定位扫描。在进行完水平、垂直方向的火源定位后，确认火源空间位置后，控制系统发出指令及火警信号，同时启动水泵、打开电动阀门，驱动消防炮自动对准火源进行射水灭火，火源扑灭后，控制系统再发出指令停止射水。若有新的火源，消防炮将重复上述过程，待全部火源扑灭后重新回到监控状态。
1.3自动扫描智能高空消防水炮的控制操作方式
自动跟踪智能消防炮自动跟踪火源、自动灭火、灭火后自动停止。具有定位精确、灭火效率高、保护面积大、响应速度快的特点；同时对非火灾区域所造成的损失可减至最少；另外有现场图象传输功能，使灭火过程可视化。一般具有三种操作方式：（1）自动功能：在其受保护的空间场所内，若发现有火源，则消防炮自动寻找火源，瞄准火源的具体位置后，打开水泵及电动阀门，进行准确的喷水灭火，灭火后自动停止。若有新的火源发生，则重复以上的喷水灭火动作；（2）消防控制室远程操作功能：值班人员通过消防控制台上的监视器图象信号，及时掌握现场火灾情况。若发现受保护空间场所内有火源发生，则值班人员可在消防控制室操控智能高空消防水炮自动对准火源，通过控制台上的控制按键直接打开电动阀，启动水泵进行喷水灭火。（3）现场手动操作：现场人员发现火源，通过现场控制器上的触摸式控制按键（现场控制器需要严格保护，防止误操作），可以直接操作消防水炮对准火源，直接打开电动阀，启动水泵进行喷水灭火。
2 自动扫描智能高空消防水炮设计
2.1 自动扫描高空消防水炮设计要求
1）自动扫描高空消防水炮灭火系统就是一种主动喷水灭火系统，大空间建筑为不影响建装修效果，一般要求边墙设置消防喷水设置，应采用自动扫描高空消防水炮灭火装置。2）、消防水炮的位置、自动扫描高空消防水炮选型以及喷流强度的计算应依照国家标准《大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程》（CECS263：2009）要求进行。3）、根据被保护空间的大小，根据自动扫描高空消防水炮保护半径及保护面积进行消防水炮平面布置，并布置管道，计算出系统设流量，计算管道阻力，确定消防泵组及消防水池容积。消防水池蓄水量应满足消防炮系统设计流量，扑救室内火灾的灭火用水连续供给时间不应小于1.0h。消防水泵应设置备用泵组，其工作能力不应小于其中工作能力最大的一台工作泵组，并能自动替换。
2.2自动扫描高空消防水炮工程设计案例
某石油科展中心为高层展览建筑，总建筑面积50000m?，建筑高度超过24m，本工程设有一个大的中庭，平面54 mX 36m，通高24米，按照国家有关消防设计规范的要求应设置自动喷水灭火系统，火灾类别为A类，但由于空间高度较高，采用其它自动喷水灭火系统难以有效探测、扑灭及控制火灾。该中庭属于的大空间场所，设置了自动扫描高空消防水炮系统，系统包括①智能型红外探测组件；②自动扫描射水高空水炮；③机械传动装置；④电磁阀组四大部分组成。其中，智能型红外探测组件、自动扫描射水高空水炮和机械传动装置为一体化设置。当探测器探测到火灾后发出指令联动打开相应的电磁阀，启动消防水泵进行灭火，驱动现场的声光报警器进行报警，并将火灾信号送到火灾报警控制器，扑灭火源后，若有新火源，则系统重新上述动作。本系统配置智能型高空水炮保护半径不小于20米，3列2行布置，水炮布置个数为6个，设计同时开启水炮数为6个，单个水炮设计流量5L/s。系统设计流量3-L/s，自动扫描射水高空水炮系统图见图2-1，自动扫描射水高空水炮安装见图2-2，火灾延续时间为1小时，消防水池贮备水炮系统消防水量V=108m3。
图1自动扫描射水高空水炮系统图 图2 自动扫描射水高空水炮安装示意图
自动扫描高空消防水炮系统中设有水流指示器与信号阀。在系统管网最不利点处设置模拟末端试水装置。根据设计流量设置水泵接合器，每个水泵接合器流量宜按15L/S计算。自动扫描高空消防水炮系统还应设置高位消防水箱，高位消防水箱的作用为使管网平时充满水。水箱可以与自动喷水灭火系统和消火栓系统的高位水箱共用。
3 结束语
自动扫描智能高空消防水炮是一种将火灾探测报警、红外传感、远程通信、机械传动、图像监控、计算机数字化处理等技术有机结合于一体的消防系统，采用计算机微处理模块与动力驱动模块相结合，能及时发现火源、自动定位火源、精确定点喷水灭火，尽早扑灭火源，可以有效的控制或消除此类场所重大火灾事故的发生。随着计算机及监控技术的进一步完善，智能消防炮系统的优势更加突显，在大空间建筑的消防设计中将得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1] CS263：2009 大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程
[2] GB50045-95 高层民用建筑防火设计规范，2005年版
关键词： 大空间建筑；自动扫描；智能高空消防水炮；红外线探测
随着社会经济的飞速发展和科学技术水平的不断提高，大型会展中心、音乐厅、体育馆、高层写字楼等等高大空间建筑物越来越多。这些场所使用的材料大多是可燃、易燃的，同时诱发火灾发生的因素也越来越多，发生火灾的危险性也越来越大。在这些大空间场所常规消防设施（感温探测、感烟探测、消火栓系统、普通自动喷水灭火系统等消防装置）已不能对火灾信号进行可靠的探测和有效的控火灭火。因此大空间消防技术也需要进行技术突破，自动扫描跟踪火源智能消防水炮技术就是一种新技术，它是一种将火灾探测报警、红外传感、远程通信、机械传动、图像监控、计算机数字化处理等技术有机结合于一体，是利用可燃物燃烧时所辐射大量的红外线为目标，采用对红外线光谱敏感的传感器，对火焰信号进行可靠的探测。再通过对信号的放大处理，确认火灾后发出控制指令喷水灭火。自动跟踪火源智能消防炮系统采用计算机微处理模块与动力驱动模块相结合，能及时发现火源、自动定位火源、精确定点喷水灭火，尽早扑灭火源，可以有效的控制或消除此类场所重大火灾事故的发生。
1 自动扫描智能消防水炮工作原理
自动扫描智能高空消防水炮工作是将红外传感技术、信号处理技术、通讯控制技术、计算机技术、机械传动技术和视频传输技术有机地结合在一起，能全天候自动监测保护范围内的火灾。一旦发生火灾，装置立即启动，对火源进行水平方向和垂直方向的扫描，确定火源的空间位置后，火灾控制系统发出指令，发出火警信号，同时启动水泵、打开阀门，消防水炮对准火源进行喷水灭火，火源扑灭后，火灾控制系统再发出指令停止喷水。若有新的火源，灭火装置将重复上述过程，待全部火源被扑灭后重新回到监控状态。同时也可以根据现场的图象信号，人工操作灭火装置进行火情控制。
1.1 火灾红外线探测原理
高度空间建筑，由于火灾发生时产生的烟雾很难达到房间顶部，传统的点型感烟火灾探测器不能有效地进行火灾探测及报警，一般需要采用图像型火灾探测器，目前在远距离非接触红外线被动式火焰探测技术在消防探测得到应用，即采用对红外线光谱敏感的高分辨率的CCD传感器，捕捉可燃物燃烧时辐射的红外光谱，对火焰信号进行可靠的探测，同时图像信息也被捕捉，通过对两种信号的处理，进行火灾确认。这种双波段红外线探测技术在红外线自动跟踪和火灾火源图像的确认技术上结合，提高了对自然界非火源的红外辐射源的抗干扰能力，从而提高了系统的可靠性、抗干扰性能。
1.2 跟踪定位原理
消防炮自动跟踪系统可以进行三维扫描，当消防炮控制系统接收到火灾探测信号后，就开始启动水平电机运转，进行X（水平）方向扫描和Y（水平）方向扫描，寻找火源在平面上的位置点。平面确认位置后，消防炮停止水平扫描，驱动垂直方向电机进行垂直定位扫描。在进行完水平、垂直方向的火源定位后，确认火源空间位置后，控制系统发出指令及火警信号，同时启动水泵、打开电动阀门，驱动消防炮自动对准火源进行射水灭火，火源扑灭后，控制系统再发出指令停止射水。若有新的火源，消防炮将重复上述过程，待全部火源扑灭后重新回到监控状态。
1.3自动扫描智能高空消防水炮的控制操作方式
自动跟踪智能消防炮自动跟踪火源、自动灭火、灭火后自动停止。具有定位精确、灭火效率高、保护面积大、响应速度快的特点；同时对非火灾区域所造成的损失可减至最少；另外有现场图象传输功能，使灭火过程可视化。一般具有三种操作方式：（1）自动功能：在其受保护的空间场所内，若发现有火源，则消防炮自动寻找火源，瞄准火源的具体位置后，打开水泵及电动阀门，进行准确的喷水灭火，灭火后自动停止。若有新的火源发生，则重复以上的喷水灭火动作；（2）消防控制室远程操作功能：值班人员通过消防控制台上的监视器图象信号，及时掌握现场火灾情况。若发现受保护空间场所内有火源发生，则值班人员可在消防控制室操控智能高空消防水炮自动对准火源，通过控制台上的控制按键直接打开电动阀，启动水泵进行喷水灭火。（3）现场手动操作：现场人员发现火源，通过现场控制器上的触摸式控制按键（现场控制器需要严格保护，防止误操作），可以直接操作消防水炮对准火源，直接打开电动阀，启动水泵进行喷水灭火。
2 自动扫描智能高空消防水炮设计
2.1 自动扫描高空消防水炮设计要求
1）自动扫描高空消防水炮灭火系统就是一种主动喷水灭火系统，大空间建筑为不影响建装修效果，一般要求边墙设置消防喷水设置，应采用自动扫描高空消防水炮灭火装置。2）、消防水炮的位置、自动扫描高空消防水炮选型以及喷流强度的计算应依照国家标准《大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程》（CECS263：2009）要求进行。3）、根据被保护空间的大小，根据自动扫描高空消防水炮保护半径及保护面积进行消防水炮平面布置，并布置管道，计算出系统设流量，计算管道阻力，确定消防泵组及消防水池容积。消防水池蓄水量应满足消防炮系统设计流量，扑救室内火灾的灭火用水连续供给时间不应小于1.0h。消防水泵应设置备用泵组，其工作能力不应小于其中工作能力最大的一台工作泵组，并能自动替换。
2.2自动扫描高空消防水炮工程设计案例
某石油科展中心为高层展览建筑，总建筑面积50000m?，建筑高度超过24m，本工程设有一个大的中庭，平面54 mX 36m，通高24米，按照国家有关消防设计规范的要求应设置自动喷水灭火系统，火灾类别为A类，但由于空间高度较高，采用其它自动喷水灭火系统难以有效探测、扑灭及控制火灾。该中庭属于的大空间场所，设置了自动扫描高空消防水炮系统，系统包括①智能型红外探测组件；②自动扫描射水高空水炮；③机械传动装置；④电磁阀组四大部分组成。其中，智能型红外探测组件、自动扫描射水高空水炮和机械传动装置为一体化设置。当探测器探测到火灾后发出指令联动打开相应的电磁阀，启动消防水泵进行灭火，驱动现场的声光报警器进行报警，并将火灾信号送到火灾报警控制器，扑灭火源后，若有新火源，则系统重新上述动作。本系统配置智能型高空水炮保护半径不小于20米，3列2行布置，水炮布置个数为6个，设计同时开启水炮数为6个，单个水炮设计流量5L/s。系统设计流量3-L/s，自动扫描射水高空水炮系统图见图2-1，自动扫描射水高空水炮安装见图2-2，火灾延续时间为1小时，消防水池贮备水炮系统消防水量V=108m3。
图1自动扫描射水高空水炮系统图 图2 自动扫描射水高空水炮安装示意图
自动扫描高空消防水炮系统中设有水流指示器与信号阀。在系统管网最不利点处设置模拟末端试水装置。根据设计流量设置水泵接合器，每个水泵接合器流量宜按15L/S计算。自动扫描高空消防水炮系统还应设置高位消防水箱，高位消防水箱的作用为使管网平时充满水。水箱可以与自动喷水灭火系统和消火栓系统的高位水箱共用。
3 结束语
自动扫描智能高空消防水炮是一种将火灾探测报警、红外传感、远程通信、机械传动、图像监控、计算机数字化处理等技术有机结合于一体的消防系统，采用计算机微处理模块与动力驱动模块相结合，能及时发现火源、自动定位火源、精确定点喷水灭火，尽早扑灭火源，可以有效的控制或消除此类场所重大火灾事故的发生。随着计算机及监控技术的进一步完善，智能消防炮系统的优势更加突显，在大空间建筑的消防设计中将得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1] CS263：2009 大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程
[2] GB50045-95 高层民用建筑防火设计规范，2005年版