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摘要:随着我国经济总量的快速增长以及城市建设脚步的加快,城市土地越来越稀缺,建筑空间利用率提高,但因结构复杂带来众多类型建筑火灾难以扑灭的问题,给建筑消防的可靠性提出了新要求,并受到社会各界广泛关注。本文旨在通过对我国自动喷淋灭火系统的智能湿式报警阀控制技术现状的研究,进一步为自动喷淋灭火系统提供精确的智能湿式报警阀启用的技术依据、技术方案和示范,从而保障消防系统准确判断与控制,及火灾下建筑安全。并期望以此为例,为我国提供一些例证。
关键词:自动喷淋灭火系统;智能湿式报警阀;控制技术
目前我国各地火灾事故不断,给人民的生命和财产造成了巨大的损失,虽然这个原因是很多方面造成的,但是就消防这个方面来看,消防设施的设计及配置是否合理也是控制火灾的关键环节之一。长期以来,我国多层建筑都是以消火栓系统为主,但是大量的灭火实践证明,消火栓在灭火中所占的地位正在不断地受到质疑。
一、我国消防系统的现状概述
目前,在我国的大中小城市以及乡镇的建筑消防系统基本上都是灭火栓系统,尽管在新修改的《建筑设计防火规范》中增加了对自动喷淋灭火系统的设置范围,一些比较重要的公共场合在消防部门的监管下改为了自动喷淋灭火系统,但是依旧未着眼于如何缩短报警时间,提高报警效率。同时在喷头改良和湿式报警阀上的研究也存在一定的局限性,仅增加报警阀启动自重来适应微小的压力变化,单纯的机械变动已无法满足对新型建筑复杂的火灾进行准确控制要求。
我国的自动喷淋灭火系统仍不能对建筑火灾进行精准判断与实施有效的控制措施。喷淋灭火系统的核心是湿式报警阀,在发生火灾时,屋内温度升高,位于火源上方的喷淋头处的玻璃棒受温度感应产生破裂,受输水管内水压作用,喷淋头开始工作喷水。当水管内水压力减小到一定值时,水压差使湿式报警阀阀瓣开启,同时高位水箱凭借水的自重对火源处进行水流输送,在一定时间后,消防水池通过压力动作开关实现报警起泵。
二、自动喷淋灭火系统概述
(一)自动喷淋灭火系统介绍
自动喷水灭火系统(Automatic sprinkler system)有湿式、干式、雨淋系统、水幕系统等灭火系统,本文主要的研究对象是湿式自动喷淋灭火系统。该系统在发生火灾时能自动打开喷头进行灭火,同时会发出火情信号,被公认为是最有效的自动灭火系统。自动喷水灭火系统结构简单,使用方便、可靠,便于施工,容易管理,灭火速度快,控火效率高,比较经济,适用范围广,占整个自动喷水灭火系统的75%以上,适合安装在能用水灭火的建筑物、构筑物内。
从自动喷淋灭火系统的定义上可以了解到自动喷淋灭火系统主要有以下几个特点:
1.发生火灾的前期会自动喷水灭火,覆盖面积小,用水量小。
2.灭火的成功率比较高,可达到90%以上,造成的损失较小,且无人员伤亡。
3.目的性强,直接对准火源,快速灭火,不会导致火灾扩散。
(二)工作原理
喷淋灭火系统的核心是湿式报警阀,在发生火灾时,屋内温度升高,位于火源上方的喷淋头处的玻璃棒受温度感应产生破裂,受输水管内水压作用,喷淋头开始工作喷水。当水管内水压力减小到一定值时,水压差使湿式报警阀阀瓣开启,同时高位水箱凭借水的自重对火源处进行水流输送,在一定时间后,消防水池通过压力动作开关实现报警起泵。
(三)自动喷淋灭火系统的组成
自动喷淋灭火系统是由洒水喷头、智能湿式报警阀组、水流报警装置(水流指示器或压力开关)等组件以及管道、供水设施组成,湿式报警阀是喷淋灭火系统的核心。
三、智能湿式报警阀的优化
首先,对智能湿式报警阀进行机械式改良,并依此记录所需数据;其次,构建消防数据模型,并将其与智能湿式报警阀和通信设备组合成为联动装置;最后,在分析所采集的数据的基础上,判断建筑火灾发生的可能性,并用自然观察法和设计观察法进行验证,完善数据模型的整合,纠正编程误差。
(一)具体研究内容如下:
1.智能湿式报警阀改良。自动喷淋灭火系统中,水流指示器在原本水流信号转化为电信号的基础上,将水流流速和水压大小的信息实时传送给智能湿式报警阀,报警阀拥有在接受数据的前提下,自動计算火灾发生概率的能力。因智能湿式报警阀阀瓣的开启直接影响高位水箱供水,为避免渗流导致的管道内水压变化,把电磁器与报警阀相结合,控制阀瓣受水压的启用。
2.消防数据模型构建。对消防系统的布置构建模型,水流指示器与湿式报警阀形成联动控制。以数据构成各部件之间的关系,达到“一控多位”的目的。
3.警报识别及控制策略。水流指示器所采集数据在智能报警阀的计算整合下,迅速自动判断发生火灾和管道渗流的可能性,同时定位火灾具体位置。系统通过实测数据,调节湿式报警阀电磁场大小,并决定是否开启报警阀阀瓣以及发出报警信号,达到第一时间系统自动反应的目的。
(二)设计原则
1.整体性和科学性。整体性是指将整个我国智能湿式报警阀作为评价的对象,在研究过程中作为我们研究的一个整体,在全面了解信息的基础上,全面考察、整体排序、系统分析、抓住重点、兼顾一般。科学性是指选取在我国区域层面上与智能湿式报警阀控制技术密切相关的一些单项技术,单项技术可以从各个侧面、各个角度反映我国智能湿式报警阀控制技术的实施情况。
2.与实际相结合。智能湿式报警阀控制技术必须建立在我国实施灭火工作的现实情况基础上,经过对行业、企业以及政策法规等不同层面的大量研究,依据我国建筑失火情况、智能湿式报警阀工作的具体执行情况以及企业施行智能湿式报警阀的水平,有针对性、代表性地选择评价技术,从而客观地评价我国智能湿式报警阀水平。
3.内涵明确性和可操作性。由于技术涉及面很广,为避免追求全面性而导致的相似性指标的重复表述,在选择与设计技术的过程中,评价技术遵循内涵明确、描述简明确定和现实意义鲜明的原则,完备地反映我国智能湿式报警阀技术的主要方面。 (三)智能湿式报警阀控制技术优化的基本思路和方法
1.智能湿式报警阀优化思路
管内水流水压变化引起指示器的数据发生变动,通过分析变化数据,判断变化原因,制定渗流与非渗流识别方法。根据识别方法给出控制策略,在判别为渗流时,控制电磁开关加大压力,紧闭阀门,同时发出维修通知;而判别为非渗流时,控制电磁开关减小压力直至完全打开阀门,保障及时供水,并发出火灾警报。
2.智能湿式报警阀优化方法
在水流指示器上安装水流水压感应器,实时记录水流水压变化,运用5G技术将数据通过无线电传送到消防控制中心。在湿式报警阀的阀瓣和阀壁上装有金属片和一个可调节磁力大小的电磁器,正常状态下,电磁器上产生磁场,阀瓣与阀壁内金属片形成一个大小为F的力,使阀门常处于紧闭状态。
当系统整合得到的水流水压总和达到数值A时,控制中心开始自动调节湿式报警阀上电磁场的大小。在渗流的情况下,保持抵消因渗流导致管道内水量变化而形成的压力差。设渗流大小为V渗,在t时间后,引起管内压力变化为△P渗,系统编程设定额定火灾发生时,水流大小为V额,压力水压变化大小为△P额。
当水流指示器数据由智能湿式报警阀整合后,V渗 假定一个水流指示器在一维平行坐标上(单层)控制n个喷头,一栋建筑内,共有N个喷头(N=m·n,m为楼层数),这些喷头在空间上水平竖直均匀分布,保证喷头淋水范围单位面积叠加后无缺漏,覆盖整个构筑物。当发生破裂的喷淋头总数大于M时(单个喷淋头流量为Vp,V额=M·Vp),或特定体积内相邻楼层喷淋头破裂且达到总数的W%,视为发生火灾,启动阀瓣以及联动报警系统。
参考文献:
Gail McGovern.Sounding the Alarm for Fire Safety[J].Blo-omberg Business Week,2018,(TN.4564):12.
李亚峰,马学文,徐海静.建筑消防工程[M].机械工业出版社,2013.
陈蔚.消防喷淋系统设计分析一体化研究与开发[J].中国科技信息,2019(02):74-76.
朱林.濕式自动喷淋系统常见问题的分析[J].科技经济导刊,2019,27(06):98-99.
作者简介:李亭亭(1999-),女,安徽阜阳人,滁州学院经济与管理学院;
罗文雯(1986-),女,安徽滁州人,滁州学院经济与管理学院,讲师。
关键词:自动喷淋灭火系统;智能湿式报警阀;控制技术
目前我国各地火灾事故不断,给人民的生命和财产造成了巨大的损失,虽然这个原因是很多方面造成的,但是就消防这个方面来看,消防设施的设计及配置是否合理也是控制火灾的关键环节之一。长期以来,我国多层建筑都是以消火栓系统为主,但是大量的灭火实践证明,消火栓在灭火中所占的地位正在不断地受到质疑。
一、我国消防系统的现状概述
目前,在我国的大中小城市以及乡镇的建筑消防系统基本上都是灭火栓系统,尽管在新修改的《建筑设计防火规范》中增加了对自动喷淋灭火系统的设置范围,一些比较重要的公共场合在消防部门的监管下改为了自动喷淋灭火系统,但是依旧未着眼于如何缩短报警时间,提高报警效率。同时在喷头改良和湿式报警阀上的研究也存在一定的局限性,仅增加报警阀启动自重来适应微小的压力变化,单纯的机械变动已无法满足对新型建筑复杂的火灾进行准确控制要求。
我国的自动喷淋灭火系统仍不能对建筑火灾进行精准判断与实施有效的控制措施。喷淋灭火系统的核心是湿式报警阀,在发生火灾时,屋内温度升高,位于火源上方的喷淋头处的玻璃棒受温度感应产生破裂,受输水管内水压作用,喷淋头开始工作喷水。当水管内水压力减小到一定值时,水压差使湿式报警阀阀瓣开启,同时高位水箱凭借水的自重对火源处进行水流输送,在一定时间后,消防水池通过压力动作开关实现报警起泵。
二、自动喷淋灭火系统概述
(一)自动喷淋灭火系统介绍
自动喷水灭火系统(Automatic sprinkler system)有湿式、干式、雨淋系统、水幕系统等灭火系统,本文主要的研究对象是湿式自动喷淋灭火系统。该系统在发生火灾时能自动打开喷头进行灭火,同时会发出火情信号,被公认为是最有效的自动灭火系统。自动喷水灭火系统结构简单,使用方便、可靠,便于施工,容易管理,灭火速度快,控火效率高,比较经济,适用范围广,占整个自动喷水灭火系统的75%以上,适合安装在能用水灭火的建筑物、构筑物内。
从自动喷淋灭火系统的定义上可以了解到自动喷淋灭火系统主要有以下几个特点:
1.发生火灾的前期会自动喷水灭火,覆盖面积小,用水量小。
2.灭火的成功率比较高,可达到90%以上,造成的损失较小,且无人员伤亡。
3.目的性强,直接对准火源,快速灭火,不会导致火灾扩散。
(二)工作原理
喷淋灭火系统的核心是湿式报警阀,在发生火灾时,屋内温度升高,位于火源上方的喷淋头处的玻璃棒受温度感应产生破裂,受输水管内水压作用,喷淋头开始工作喷水。当水管内水压力减小到一定值时,水压差使湿式报警阀阀瓣开启,同时高位水箱凭借水的自重对火源处进行水流输送,在一定时间后,消防水池通过压力动作开关实现报警起泵。
(三)自动喷淋灭火系统的组成
自动喷淋灭火系统是由洒水喷头、智能湿式报警阀组、水流报警装置(水流指示器或压力开关)等组件以及管道、供水设施组成,湿式报警阀是喷淋灭火系统的核心。
三、智能湿式报警阀的优化
首先,对智能湿式报警阀进行机械式改良,并依此记录所需数据;其次,构建消防数据模型,并将其与智能湿式报警阀和通信设备组合成为联动装置;最后,在分析所采集的数据的基础上,判断建筑火灾发生的可能性,并用自然观察法和设计观察法进行验证,完善数据模型的整合,纠正编程误差。
(一)具体研究内容如下:
1.智能湿式报警阀改良。自动喷淋灭火系统中,水流指示器在原本水流信号转化为电信号的基础上,将水流流速和水压大小的信息实时传送给智能湿式报警阀,报警阀拥有在接受数据的前提下,自動计算火灾发生概率的能力。因智能湿式报警阀阀瓣的开启直接影响高位水箱供水,为避免渗流导致的管道内水压变化,把电磁器与报警阀相结合,控制阀瓣受水压的启用。
2.消防数据模型构建。对消防系统的布置构建模型,水流指示器与湿式报警阀形成联动控制。以数据构成各部件之间的关系,达到“一控多位”的目的。
3.警报识别及控制策略。水流指示器所采集数据在智能报警阀的计算整合下,迅速自动判断发生火灾和管道渗流的可能性,同时定位火灾具体位置。系统通过实测数据,调节湿式报警阀电磁场大小,并决定是否开启报警阀阀瓣以及发出报警信号,达到第一时间系统自动反应的目的。
(二)设计原则
1.整体性和科学性。整体性是指将整个我国智能湿式报警阀作为评价的对象,在研究过程中作为我们研究的一个整体,在全面了解信息的基础上,全面考察、整体排序、系统分析、抓住重点、兼顾一般。科学性是指选取在我国区域层面上与智能湿式报警阀控制技术密切相关的一些单项技术,单项技术可以从各个侧面、各个角度反映我国智能湿式报警阀控制技术的实施情况。
2.与实际相结合。智能湿式报警阀控制技术必须建立在我国实施灭火工作的现实情况基础上,经过对行业、企业以及政策法规等不同层面的大量研究,依据我国建筑失火情况、智能湿式报警阀工作的具体执行情况以及企业施行智能湿式报警阀的水平,有针对性、代表性地选择评价技术,从而客观地评价我国智能湿式报警阀水平。
3.内涵明确性和可操作性。由于技术涉及面很广,为避免追求全面性而导致的相似性指标的重复表述,在选择与设计技术的过程中,评价技术遵循内涵明确、描述简明确定和现实意义鲜明的原则,完备地反映我国智能湿式报警阀技术的主要方面。 (三)智能湿式报警阀控制技术优化的基本思路和方法
1.智能湿式报警阀优化思路
管内水流水压变化引起指示器的数据发生变动,通过分析变化数据,判断变化原因,制定渗流与非渗流识别方法。根据识别方法给出控制策略,在判别为渗流时,控制电磁开关加大压力,紧闭阀门,同时发出维修通知;而判别为非渗流时,控制电磁开关减小压力直至完全打开阀门,保障及时供水,并发出火灾警报。
2.智能湿式报警阀优化方法
在水流指示器上安装水流水压感应器,实时记录水流水压变化,运用5G技术将数据通过无线电传送到消防控制中心。在湿式报警阀的阀瓣和阀壁上装有金属片和一个可调节磁力大小的电磁器,正常状态下,电磁器上产生磁场,阀瓣与阀壁内金属片形成一个大小为F的力,使阀门常处于紧闭状态。
当系统整合得到的水流水压总和达到数值A时,控制中心开始自动调节湿式报警阀上电磁场的大小。在渗流的情况下,保持抵消因渗流导致管道内水量变化而形成的压力差。设渗流大小为V渗,在t时间后,引起管内压力变化为△P渗,系统编程设定额定火灾发生时,水流大小为V额,压力水压变化大小为△P额。
当水流指示器数据由智能湿式报警阀整合后,V渗
参考文献:
Gail McGovern.Sounding the Alarm for Fire Safety[J].Blo-omberg Business Week,2018,(TN.4564):12.
李亚峰,马学文,徐海静.建筑消防工程[M].机械工业出版社,2013.
陈蔚.消防喷淋系统设计分析一体化研究与开发[J].中国科技信息,2019(02):74-76.
朱林.濕式自动喷淋系统常见问题的分析[J].科技经济导刊,2019,27(06):98-99.
作者简介:李亭亭(1999-),女,安徽阜阳人,滁州学院经济与管理学院;
罗文雯(1986-),女,安徽滁州人,滁州学院经济与管理学院,讲师。