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摘要：大空间结构已成为当今发展最快的建筑结构类型。随着科技的进步和社会的发展，这种建筑空间大型化的趋势将更加明显。展览厅、机场、体育馆等大空间建筑的大量使用，使得消防设计满足不了建筑要求。因此，完善高大空间建筑物的消防设施，针对高大空间合理设计火灾灭火系统是十分必要的。大空间火灾探测及灭火新技术解决了高大空间场所的火灾扑救问题，减少了高大空间火灾发生而产生的巨额损失。本文阐述了大空间建筑的火灾特点，以及火灾探测系统的工作原理，并在大空间建筑火灾消防新技术、新科技攻关的成果基础上，研究自动消防水炮技术。
关键词：高大空间消防；火灾探测；灭火新技术
引言
大空间建筑具有结构简单、跨度大、空间大、使用自由等优点，在经济发展迅速的今天受到各类企业的青睐。由于其建筑结构的特点以及生产储存物质的特殊性，一旦发生火灾极易造成重大财产损失和人员伤亡，灭火救援难度大，技战术要求高。因此，结合日常火灾扑救的实践经验，对多起该类火灾的案例进行分析，并就该类火灾的特点、战术措施及行动要求进行总结归纳，希望能做到防忠于未然或在火灾发生后能将财产损失人员伤亡减少到最低。
1、大空间建筑的火灾特点
1.1 火势蔓延迅速
大空间建筑空间跨度大，占地面积大，一般高度均大于7m，门窗多，通风好，可燃物料多，一旦发生火灾，蔓延途径多、火势蔓延快、燃烧猛烈，在热气流的作用下，很快形成大面积火灾。
1.2 钢结构建筑耐火性能差。易倒塌
在全负荷情况下，钢结构失稳的临界温度为500℃。此外，钢构件极易受高温作用后，钢结构冷热聚变，受热膨胀，遇冷水后会急剧收缩，而且火灾时，某一部分变形受损会破坏整个构件的整体受力平衡，所以钢构件极易受高温作用后较短时间内就会发生扭曲、变形，进而导致整个建筑的倒塌，救援难度增大。
1.3 常见的火灾探测方式难以及时发现火灾
目前常见的火灾探测器大都以烟气的浓度或温度为探测新号的，且大多数为顶棚安装式。然而在大空间建筑中，当烟气达到几十米的高处时，其温度和浓度都大大降低，往往不足以启动这类火灾探测器。即使启动，也失去了火灾早期探测的意义。
1.4 一般的喷水灭火装置不能有效发挥作用
在20m以上的大空间建筑内，不适宜用依靠温度变化而启动的喷头。另一方面，这种普通喷头喷出的水滴往往到达不了燃烧物表面，无法有效发挥控火与灭火作用。
1.5 人员疏散的困难大
大型钢结构厂房规模大，建筑结构连体成片，生产机器设备密集，人员和物品高度集中，厂房内生产使用的原料和成品大多属可燃物，有的还属于易燃易爆品，甚至是有毒的化学物品，如制衣厂的布匹、纺织厂的棉花、印刷厂的纸张电缆厂的橡胶、化工企业的爆炸性物质等。一旦发生火灾，火势蔓延快、燃烧猛烈、并产生大量烟雾，人员疏散难度大。
2、高大空间火灾的防止对策
2.1 加强火灾烟气的控制
对于防止火灾烟气在大空间内积累方面，主要根据大空间建筑中的烟气流动特点进行合理排烟，可多设置自然排烟窗和机械排烟。
2.2 发展非接触式的火灾探测技术
采用非接触式的光学探测法比较适宜大空间内的火灾探测。例如光束感言探测器、火焰式探测器以及图像式火灾探测器。
2.3 采取适用的喷水灭火技术
在大空间内仍宜采用水灭火方式，改进洒水喷头的性能是一条主要途径。大水滴快速响应喷头在控制高架仓库火灾时效果较好；自动定位水炮灭火系统可根据探测到的火灾位置定向喷水灭火，不仅效率高而且省水。
2.4 建立统一、高效的安全监控系统
对于体积庞大、功能复杂的大空间建筑，应当在选用多种消防新技术的基础上，建立以计算机为中心的火灾安全控制与管理系统，并制订切合实际的火灾应急预案，将各个分系统统一成一个有机整体，使它们优化、协调地发挥作用。
3、火灾探测系统工作原理
为了便于理解系统的设计、安装方式，去先对系统的工作原理作个介绍。该系统由两部分组成一火灾探测部分、智能消防水炮灭火部分。
系统采用计算机视觉技术，通过火灾趋势识别模式的综合判据进行火焰监测，其双波段立体影像火灾探测技术居世界先进水平，在高大空间防火方面具有独特的优越性。双波段火灾探测器通常作扫描式探测，按照预先设定的位置空间扫描探测，一旦发现火情迅速判断出火源点的空间坐标，驱动消防炮指向火源点，启动消防水泵及相应的阀门自动扑救，直至灭火。
火灾探测部分：双波段火灾探测器通过双波段摄像机摄取彩色影像和红外影像，获取到现场的彩色图像信息和红外光谱信息，利用火灾分析的多重判据，进行火灾的早期探测，两种光谱图像信息的组合利用将大大地改善利用影像信息探测火灾的效果。系统特点：
(1)采用CCD摄像机作为探测系统的前端，可实现防火、防盗、监控三位一体。
(2)多重判据模式保证低误报率：现场可视、手动优先及人性化设计消除误动作。
(3)数字化技术。以像素为单位，灵敏度高；信号以CPU并行处理，节约巡检时间，达到快速反应。
4、新型火灾探测及灭火技术在高大空间的应用
4.1 双波段图像火灾探测技术
双波段图像火灾探测器属于感火焰型火灾探测器，具有同时获取现场的火灾信息和图像信息的功能。
双波段图像火灾探测技术具有以下优势：①采用防火并行处理器，能对前端火灾信息进行并行处理。⑦采用CCD作为探测系统的前端，可实现集防火、防盗和一般监控于一体。③能够比较简单、迅速、直观的确认报警。④监控距离可达15-100m，保护面积大，适合大空间建筑的防火。⑤实时监控现场，并进行录像，保留现场第一手资料，便于灾后分析、处理火灾原因。⑥具有联动控制功能，能迅速联动报警、自动灭火、排烟等系统，最大限度降低火灾损失。⑦自动实现火灾的空间定位，通过联动控制系统实现火灾的定点扑救工作。 4.2 光截面图像感烟探测技术
光截面由多光束组成，使得快速响应区域的面积大大地提高。对光截面中相邻光束的相关分析，克服了单光束火灾报警的误报。面成像自动跟踪定点监测，面成像的使用，使得光截面图像感烟在空间具有分辨发射光源和干扰光源的能力，提高了系统抗干扰性能，可以避免由于安装移动而造成的误报。扩大了系统的应用范围，能够进行发射器分层安装，实现多个发射器对一个接收器，从而覆盖保护区域，提高报警的响应速度，降低报警时间。能够自动检测由灰尘积累而引起的工作状态的漂移，当超出给定范围时，自动发出故障信号。降低由灰尘积累和环境变化所造成的误报和漏报。能够跟踪环境的变化，自动调节探测器的工作参数。
4.3 自动消防炮灭火技术
自动消防炮灭火系统作为一个完整的自动消防灭火系统，由火灾探测部分和自动消防炮灭火部分组成。
4.3.1 火灾探测部分
火灾探测部分采用具有较高空间定位精度的双波段火灾探测器，该探测器通常作固定(扫描式)探测，而水炮固定不动。通过双波段火灾探测器探测得到着火点坐标，并驱动消防水炮进行空间扫描，发现火点。自动消防水炮指向火源，自动起动消防水泵、电动蝶阀进行喷射灭火。当主机结束警报时，自动或者手动关闭消防电动蝶阀和消防水泵。
4.3.2 自动消除炮灭火部分
自动消防水炮也可由值班人员手动操作现场灭火，适用于以下三种情况：①现场人员发现着火点，通过消防炮现场控制盘操作自动消防水炮，对准着火点，直接起动水泵及消防电动蝶阀，使之喷水灭火。②值班人员发现着火点，在控制室通过消防炮集中控制盘操作自动消防炮，对准着火点，通过控制盘面板按钮直接起动消防水泵及电动阀门喷水灭火。③现场人员发现着火点，按下消火栓按钮或手动报警按钮，控制室接到报警信号，由值班人员通过消防炮集中控制盘操作消防水炮对准着火点，起动水泵和消防电动蝶阀。
5、结语
大空间智能型主动喷水灭火系统及配套产品越来越普及。通过远程监控中心可随时准确地查看城市中各防火重点单位的火灾自动报警系统运行状况、人员值班情况。能够及时发现防火设备的故障信息，通知相关人员维修解决。大空间火灾探测技术及水炮灭火系统等新技术解决了高大空间场所的灭火难题。在大空间建筑物内的消防系统中，灭火的有效性与经济性显得尤为突出。
关键词：高大空间消防；火灾探测；灭火新技术
引言
大空间建筑具有结构简单、跨度大、空间大、使用自由等优点，在经济发展迅速的今天受到各类企业的青睐。由于其建筑结构的特点以及生产储存物质的特殊性，一旦发生火灾极易造成重大财产损失和人员伤亡，灭火救援难度大，技战术要求高。因此，结合日常火灾扑救的实践经验，对多起该类火灾的案例进行分析，并就该类火灾的特点、战术措施及行动要求进行总结归纳，希望能做到防忠于未然或在火灾发生后能将财产损失人员伤亡减少到最低。
1、大空间建筑的火灾特点
1.1 火势蔓延迅速
大空间建筑空间跨度大，占地面积大，一般高度均大于7m，门窗多，通风好，可燃物料多，一旦发生火灾，蔓延途径多、火势蔓延快、燃烧猛烈，在热气流的作用下，很快形成大面积火灾。
1.2 钢结构建筑耐火性能差。易倒塌
在全负荷情况下，钢结构失稳的临界温度为500℃。此外，钢构件极易受高温作用后，钢结构冷热聚变，受热膨胀，遇冷水后会急剧收缩，而且火灾时，某一部分变形受损会破坏整个构件的整体受力平衡，所以钢构件极易受高温作用后较短时间内就会发生扭曲、变形，进而导致整个建筑的倒塌，救援难度增大。
1.3 常见的火灾探测方式难以及时发现火灾
目前常见的火灾探测器大都以烟气的浓度或温度为探测新号的，且大多数为顶棚安装式。然而在大空间建筑中，当烟气达到几十米的高处时，其温度和浓度都大大降低，往往不足以启动这类火灾探测器。即使启动，也失去了火灾早期探测的意义。
1.4 一般的喷水灭火装置不能有效发挥作用
在20m以上的大空间建筑内，不适宜用依靠温度变化而启动的喷头。另一方面，这种普通喷头喷出的水滴往往到达不了燃烧物表面，无法有效发挥控火与灭火作用。
1.5 人员疏散的困难大
大型钢结构厂房规模大，建筑结构连体成片，生产机器设备密集，人员和物品高度集中，厂房内生产使用的原料和成品大多属可燃物，有的还属于易燃易爆品，甚至是有毒的化学物品，如制衣厂的布匹、纺织厂的棉花、印刷厂的纸张电缆厂的橡胶、化工企业的爆炸性物质等。一旦发生火灾，火势蔓延快、燃烧猛烈、并产生大量烟雾，人员疏散难度大。
2、高大空间火灾的防止对策
2.1 加强火灾烟气的控制
对于防止火灾烟气在大空间内积累方面，主要根据大空间建筑中的烟气流动特点进行合理排烟，可多设置自然排烟窗和机械排烟。
2.2 发展非接触式的火灾探测技术
采用非接触式的光学探测法比较适宜大空间内的火灾探测。例如光束感言探测器、火焰式探测器以及图像式火灾探测器。
2.3 采取适用的喷水灭火技术
在大空间内仍宜采用水灭火方式，改进洒水喷头的性能是一条主要途径。大水滴快速响应喷头在控制高架仓库火灾时效果较好；自动定位水炮灭火系统可根据探测到的火灾位置定向喷水灭火，不仅效率高而且省水。
2.4 建立统一、高效的安全监控系统
对于体积庞大、功能复杂的大空间建筑，应当在选用多种消防新技术的基础上，建立以计算机为中心的火灾安全控制与管理系统，并制订切合实际的火灾应急预案，将各个分系统统一成一个有机整体，使它们优化、协调地发挥作用。
3、火灾探测系统工作原理
为了便于理解系统的设计、安装方式，去先对系统的工作原理作个介绍。该系统由两部分组成一火灾探测部分、智能消防水炮灭火部分。
系统采用计算机视觉技术，通过火灾趋势识别模式的综合判据进行火焰监测，其双波段立体影像火灾探测技术居世界先进水平，在高大空间防火方面具有独特的优越性。双波段火灾探测器通常作扫描式探测，按照预先设定的位置空间扫描探测，一旦发现火情迅速判断出火源点的空间坐标，驱动消防炮指向火源点，启动消防水泵及相应的阀门自动扑救，直至灭火。
火灾探测部分：双波段火灾探测器通过双波段摄像机摄取彩色影像和红外影像，获取到现场的彩色图像信息和红外光谱信息，利用火灾分析的多重判据，进行火灾的早期探测，两种光谱图像信息的组合利用将大大地改善利用影像信息探测火灾的效果。系统特点：
(1)采用CCD摄像机作为探测系统的前端，可实现防火、防盗、监控三位一体。
(2)多重判据模式保证低误报率：现场可视、手动优先及人性化设计消除误动作。
(3)数字化技术。以像素为单位，灵敏度高；信号以CPU并行处理，节约巡检时间，达到快速反应。
4、新型火灾探测及灭火技术在高大空间的应用
4.1 双波段图像火灾探测技术
双波段图像火灾探测器属于感火焰型火灾探测器，具有同时获取现场的火灾信息和图像信息的功能。
双波段图像火灾探测技术具有以下优势：①采用防火并行处理器，能对前端火灾信息进行并行处理。⑦采用CCD作为探测系统的前端，可实现集防火、防盗和一般监控于一体。③能够比较简单、迅速、直观的确认报警。④监控距离可达15-100m，保护面积大，适合大空间建筑的防火。⑤实时监控现场，并进行录像，保留现场第一手资料，便于灾后分析、处理火灾原因。⑥具有联动控制功能，能迅速联动报警、自动灭火、排烟等系统，最大限度降低火灾损失。⑦自动实现火灾的空间定位，通过联动控制系统实现火灾的定点扑救工作。 4.2 光截面图像感烟探测技术
光截面由多光束组成，使得快速响应区域的面积大大地提高。对光截面中相邻光束的相关分析，克服了单光束火灾报警的误报。面成像自动跟踪定点监测，面成像的使用，使得光截面图像感烟在空间具有分辨发射光源和干扰光源的能力，提高了系统抗干扰性能，可以避免由于安装移动而造成的误报。扩大了系统的应用范围，能够进行发射器分层安装，实现多个发射器对一个接收器，从而覆盖保护区域，提高报警的响应速度，降低报警时间。能够自动检测由灰尘积累而引起的工作状态的漂移，当超出给定范围时，自动发出故障信号。降低由灰尘积累和环境变化所造成的误报和漏报。能够跟踪环境的变化，自动调节探测器的工作参数。
4.3 自动消防炮灭火技术
自动消防炮灭火系统作为一个完整的自动消防灭火系统，由火灾探测部分和自动消防炮灭火部分组成。
4.3.1 火灾探测部分
火灾探测部分采用具有较高空间定位精度的双波段火灾探测器，该探测器通常作固定(扫描式)探测，而水炮固定不动。通过双波段火灾探测器探测得到着火点坐标，并驱动消防水炮进行空间扫描，发现火点。自动消防水炮指向火源，自动起动消防水泵、电动蝶阀进行喷射灭火。当主机结束警报时，自动或者手动关闭消防电动蝶阀和消防水泵。
4.3.2 自动消除炮灭火部分
自动消防水炮也可由值班人员手动操作现场灭火，适用于以下三种情况：①现场人员发现着火点，通过消防炮现场控制盘操作自动消防水炮，对准着火点，直接起动水泵及消防电动蝶阀，使之喷水灭火。②值班人员发现着火点，在控制室通过消防炮集中控制盘操作自动消防炮，对准着火点，通过控制盘面板按钮直接起动消防水泵及电动阀门喷水灭火。③现场人员发现着火点，按下消火栓按钮或手动报警按钮，控制室接到报警信号，由值班人员通过消防炮集中控制盘操作消防水炮对准着火点，起动水泵和消防电动蝶阀。
5、结语
大空间智能型主动喷水灭火系统及配套产品越来越普及。通过远程监控中心可随时准确地查看城市中各防火重点单位的火灾自动报警系统运行状况、人员值班情况。能够及时发现防火设备的故障信息，通知相关人员维修解决。大空间火灾探测技术及水炮灭火系统等新技术解决了高大空间场所的灭火难题。在大空间建筑物内的消防系统中，灭火的有效性与经济性显得尤为突出。