广州地铁集团有限公司510145
摘要：对于被保护空间介于12-20m的建筑物进行早期的火灾探测设备通常有两种，分别是安装线性光束感烟探测器或吸气式感烟探测系统。对于两种火灾探测设备的应用过程中各自的优缺，如何在建筑设计中，利用其优缺点提高设备可靠性？本文作详细论述。
关键词：高大空间；红外光束感烟探测器；吸气式感烟探测系统
1设备原理
1.1线性光束感烟探测器的原理
线性光束探测器由一对发射器和接收器组成，利用分析接收回来的线性光束的接收率，判别探测线周围固定范围之内的火灾，其原理是利用烟雾削弱线性发光器发射到线性收光器的光束量来判定火灾，对于超出点型探测器的场合，可提供可靠的报警信号，同时具有对灰尘影响自动补偿的功能[2]，其灵敏挡位的灵敏度为30％±5％遮光率。
当探测器光路上出现烟雾时，会使到达接收器的信号减弱，当减光率达到预设阈值时，探测器就会产生报警信号，光束全被挡住，会产生故障信号，以防止非火灾的遮挡引起的误报。
1.2吸气式感烟探测系统的原理
吸气式感烟探测系统包括探测器和采样网管。探测器由吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路、显示电路等组成。吸气式烟雾探测系统工作原理是通过吸气泵不断地从采样管网中采集空气样品，经过过滤器组件除尘除杂物处理后，被送入到激光探测腔检测，如果空气样品中存在烟雾粒子，探测腔内的探测激光束会被散射，散射的光被光敏元件接收后，由接收系统进行识别处理，完成光电转换，最后将烟雾浓度值及其报警等级显示出来，灵敏度为0.005至20％OBS/m（每米遮光率）。
2应用现状
2.1线性光束感烟探测器的应用
线性光束感烟探测器的运用时间较早，在地铁众多线路均有应用，以车辆段材料库、运用库、检修主厂房、各主变电站为主，它们分布在建筑结构相对而立的两面墙的上部，每隔一段距离装有一对探测器，每对探测器由回路线接入FAS主机的对射专用回路卡中。
2.2吸气式感烟探测系统的应用
吸气式感烟探测系统属于新技术产品，2013年后的地铁线路开始普及，在高大空间内设置了一台或多台报警主机，它们分别独立运行，通过模块将信号输送至FAS主机[3]。采样管分上下两层遍布在中间区域和天花顶部区域。
3使用情况
3.1设备维护
3.1.1线性光束感烟探测器维护及维修工作量
开展检修工作的主要工序为：利用液压升降平台、升降式铝合金梯或检修爬梯（平台）进入作业区域→清洁探测器面罩→校准探测器→安装探测器面罩→测试报警功能→移动液压升降平台或升降式铝合金梯到下一作业点→重复探测器清洁与校准步骤。
其中利用液压升降平台、升降式铝合金梯或检修爬梯（平台）进入作业区域需时约0.5小时，移动液压升降平台或升降式铝合金梯到下一作业点需时约0.5小时，维护每对对射探头约0.8小时。
3.1.2吸气式感烟探测系统维护及维修工作量
开展检修工作的主要工序为：清洁各控制器及专用电源外壳（0.1小时/套）→测试每套各两条采样管末端烟雾报警（0.4小时/套）→清洁外部过滤器（0.2小时/套）→用风机对管网进行吹扫（0.2小时/套）→对主备电进行切换（0.1小时/套）→更换内部过滤器（0.1小时/套）→关闭截止阀，测试探测器主机故障信息（0.4小时/套）。
对比可知，由于吸气式感烟探测器主机安装在地面，维护时无需登高进行维护，节省了登高所需时间，同时也加强了维护检修时的安全性，但维护工序相对于线性光束感烟探测器来说，更为复杂。
3.2设备缺陷
3.2.1线性光束感烟探测器
容易受气候和环境的影响，高湿度的空气如雾天、阴雨天等，容易对探头造成干扰，多表现为探测器误报火警。
3.2.1.1误报率高
对于敞开空间，水雾、雾霾等容易飘入，减弱了线性光束的接收率，同时潮湿天气会使反射棱镜上形成水珠，折射的光路无法返回接收器中，导致探测器误报警。
以南方某地铁线路为例，2013年，该线路车辆段（敞开式高大空间）86对线性光束感烟探测器中误报警共24起，其中三月至五月中旬发生18起，占全年的75%，天气因素已成为导致线性光束感烟探测器误报警的主要因素。而该线路变电站2013年9对线性光束感烟探测器中误报警仅1起。
3.2.2吸气式感烟探测系统
为了解决高大开放空间线性光束对射探测器受自然环境影响频繁报警的问题，同时也作为地铁新线路设计依据，在2008年6月，广州地铁对吸气式烟雾探测器在运用库使用的适用性、可靠性以及替代对射式探测器的可行性等进行了详细的考察分析。试验中共设置了三台吸气探测系统报警主机，它们通过网络连接在一起。系统于2008年7月，完成施工、调试，并投入运行及试验。
3.2.2.1故障率高
在试验中，高大开放空间中使用的吸气探测系统故障或异常报警率比对射探头高，从吸气探测系统2008年7月至2009年3月历史记录来看，三台报警主机平均每月每台设备故障次数为232.7次，在同一时期，同一区域的18对对射探头平均每月每台设备故障次数为70.24次。从故障或异常报警统计数据来看，吸气探测系统的故障、异常误报率要高于对射探头系统。
六号线吸气式感烟探测系统于2012年底正式移交运营使用，由于立体式仓库属于高大密闭空间，使用至今仅报过1次故障。
因此，使用环境对吸气式感烟探测系统的可靠性影响较大。
3.2.2.2灵敏的下降甚至失效
由于天气潮湿加上日常对列车维修所产生的灰尘、油污、潮湿等原因，造成库内环境灰尘较大。积聚在管网吸气孔的防虫网网孔上的灰尘吸潮后容易凝结成块，堵住气孔，导致了系统探测灵敏度下降甚至会造成系统失效，同时也会引起系统频繁报紧急气流故障，放烟测试时，探测器无法报警。
4结论
对比可知，吸气式感烟探测器使用的好坏与环境有较大的联系。对于高大封闭的空间（如立体式仓库、重型仓库等），采用吸气式感烟探测系统进行火灾探测能有效的减少误报率、故障率；但对于高大开放的空间（如运用库、停车棚等），为保障消防安全的可靠性，避免探测器灵敏度下降甚至失效的情况，建议使用线性感烟探测器进行火灾探测，但由于误报率较高，建议对成本进行评估，考虑应用新型火灾探测设备，如误报率低、反应迅速的视频图像火灾探测器[4][5]。
参考文献
[1]北京城建设计研究总院等.地铁设计规范.GB50157-2003
[2]唐敏，毛宇丰.地铁隧道火灾自动报警系统的设计.都市快轨交通.第20卷第6期.2007年12月
[3]张倩.吸气式感烟火灾探测器在杭州地铁的应用分析.科学与财富.2015年第15期
[4]吴爱国,李明.大空间图像型火灾探测算法的研究[J].计算机测量与控制.2006,14(7).P869~871
[5]C.B.Liu,NAhujaVisionbasedfiredetection[J].ICPR`04,2004,vol.4