浅议高层建筑联动控制系统的可靠性设计

下面是鲁班乐标给大家带来关于高层建筑联动控制系统的可靠性设计的相关内容，以供参考。

一、概述

高层建筑由于存在客流密度大、疏散困难等不利因素，其消防措施显得尤其重要。火灾自动报警及联动控制系统作为高层建筑中消防控制的关键系统，如何提高系统响应的可靠性，一直是广大从事电气设计的人员和专家们十分关心的问题。从功能上或先后顺序上可以将其分为火灾报警和联动控制两个阶段，火灾报警作为火灾发生初期的一种必要的预告措施，其作用是有限的，且仅限于火灾初发阶段，一旦火势扩大，报警系统可能将不再起作用----本文不作重点讨论。当火灾确认后，真正完成各种消防功能（灭火、疏散人群、防烟、排烟等）的是联动控制阶段，下面以正压送风系统的联动控制为例对高层建筑的联动控制系统的可靠性设计作一探讨。

二、防、排烟系统的联动控制设计

正压送风系统主要由设置在屋顶或局部屋顶的正压送风机和设于每层（也可隔层设置）防烟楼梯间、消防前室的正压送风阀及其电气连锁控制装置组成，再加上建筑送风竖井，构成了一个完整的建筑物防烟系统。当某层着火时，打开着火层及相邻上下层的正压送风阀，接着启动相应正压送风机，在防烟楼梯间、消防前室形成正压，阻止烟气进入，以供人群安全疏散之用。一般来说，正压送风系统有以下几种联动控制方式：

1.通过编程由设于火灾自动报警系统的报警总线上的控制模块来控制着火层和相邻上下层的正压送风阀打开，通过监视模块接受其微动开关的动作反馈信号，利用此反馈信号再驱动正压送风机控制系统的控制模块来启动正压送风机，实现向防烟楼梯间极其消防前室送风，达到防烟目的。此方式硬件上依赖于报警总线及连接于总线上的监控模块，软件上利用厂家提供的专用应用软件通过编程来实现；

2.本方式和上面的区别在于正压送风阀的微动开关动作后直接通过硬接线与正压送风机的控制系统连锁，即利用微动开关的动作信号直接启动正压送风机。此种方式的正压送风阀联动所依赖的软硬件同方式1，但正压送风机的联动则是利用独立于报警总线的联动控制线来实现的（全硬件方式）；

3.这种方式与方式2相比，唯一的区别在于正压送风阀增加了手动打开功能，即正压送风阀具有就地手动控制（独立于报警总线）和远地自动控制（利用报警总线和监控模块）两地控制功能；

4.正压送风阀的开启同方式3，但正压送风机的启动是在消防控制中心通过编程（依赖于报警总线和监控模块）和手动控制柜（硬接线）两种方式来启动。

需要注意的是，上面任何一种联动控制方式都是先打开正压送风阀，然后才打开正压送风机，次序不可颠倒。

其实控制方式不止上述四种，也可以是上述几种方式的组合，以下笔者对这四种联动控制方式分析其优劣。

一个联动方式的优劣，当然应从其是否可靠、正确动作来判断。所谓控制的可靠性、正确性，包括从信号发出到开机运行的全过程各个环节。任何一个环节不能响应或不能正确响应，都将影响系统可靠、正确完成其应有的功能。

从方式1的叙述可以知道，正压送风系统的联动控制全部是通过编程来实现的，其信号的发出和接受都是依赖于火灾自动报警系统的报警总线来完成的。我们知道，报警总线贯穿于建筑物内各个需要探测火灾的场所，而各类控制监视模块又都挂在报警总线上，当火灾发生时，可以说报警总线是非常不可靠的，它只能用于火灾初期预告火情，当火势扩大时，报警总线很可能基本瘫痪，此时用于监视、控制正压送风系统的监视/控制模块已失去作用，这显然是不可行的。如此说来，方式1在设计当中应当避免。

再看看方式2，由于其正压送风阀的联动控制也是通过编程实现的，其监视/控制模块也是挂在报警总线上，同样存在上述问题。若正压送风阀不能打开，其微动开关不能动作的话，也就无法启动正压送风机。即其产生的后果同方式1是一样的。

由以上分析我们可以看出，正压送风系统的可靠、正确动作分为两个过程：正压送风阀的可靠动作以及随后的正压送风机的启动。显然方式3和4是可行的。当控制正压送风阀的模块不能发出指令时，还可通过现场人员手动打开正压送风阀，进而利用其微动开关直接启动或消防控制中心手动直接启动正压送风机。尤其是利用正压送风阀的微动开关直接启动正压送风机，应是相当可靠的。因为各层的正压送风阀的微动开关都是通过疏散通道内竖向配线直接接入屋顶的风机控制箱的，疏散通道可以认为发生火灾的可能性是比较小的，其管线独立于火灾自动报警系统的管线，即使火灾自动报警系统的管线已被火势烧坏，仍不影响正压送风系统的可靠启动。也可以设计成微动开关直接启动正压送风机和消防控制中心手动控制正压送风机两者兼备，增加了可系统的可靠系数。

实际设计当中经常见到正压送风阀只有自动方式，这是相当不可靠的。其次还有设计没有利用正压送风阀的微动开关的硬接线直接启动正压送风机，但如果消防控制中心手动控制（也是硬接线）柜能直接启动正压送风机，我们认为是基本可靠的。而将两者结合起来，只是增加了从各层正压送风阀到屋顶风机的管线量，造价上并未因此增加许多，系统的可靠性却大大增加了，何乐而不为呢？

三、手动控制柜的选择和设计

在消防最终验收时，消防管理部门都强调消防控制中心要设置手动控制柜，其目的也在于建立一条独立于火灾自动报警系统总线之外的硬接线通路直达被联动的设备，使消防控制中心实现手动和自动双重控制功能，增加系统响应的可靠性。

值得注意的是，目前许多火灾自动报警及联动控制设备的生产厂家推出两种手动控制柜，一种为多线制的，即从手动控制柜至每一个需要手动控制的重要消防设备各敷设一根控制管线，形成真正的硬件电路上和逻辑上的一对一控制；另一种是总线制的手动控制柜，顾名思义只有一根总线，有厂家称之为智能式的手动控制柜，虽然逻辑上是一对一的控制关系，但对各种需要手动控制的重要消防设备指令的发出和动作的反馈是通过该总线（独立于报警总线）来完成的。从可靠性判断，总线制的手动控制柜虽然比不设增加了可靠性，但由于所有被联动设备的手动指令的传递依赖于总线，当总线故障时，整个手动控制柜将失去作用，而多线制的手动控制柜则不存在这种问题，某条手动控制线的故障只会使所连接的设备受到影响，无故障的控制线路照样能够运行，其他设备仍能在火灾情况下完成其应有的消防功能（如灭火、防烟、排烟及阻断火势蔓延等）。因此具体实施时还是应优先采用多线制的手动控制柜，管线的造价虽然有所增加，但联动的可靠性却大大增加。

许多国外进口的火灾自动报警及联动控制设备则无手动控制柜，不符合我国《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-98的有关规定及消防管理部门的要求。为了迎合我国国情，这些生产商设计了一种类似于手动控制的控制面板，它的可靠性还不如总线制的手动控制柜，仅仅是一个带有触摸式按钮及反馈信号灯的模块，无专门的独立于报警总线的手动控制总线，指令的发出和动作反馈信号的接受仍依赖于报警总线，这实际上仍是一种通过编程实现的自动控制，并人为的加上手动控制面板，这显然是与我国规范和国情相悖的。设计选用进口设备时应当加以注意，或者手动控制柜选用国产的成型柜，但接口上一般不兼容，需要在现场改造或由进口设备商提出改造方案。

四、关于管线的敷设

前面多次谈到线路的可靠性问题，这实际上是火灾自动报警及联动控制系统设计的一个关键问题，采用的设备再先进和可靠，如果没有一个安全、可靠的信息载体即线路，报警及联动控制过程的完成实际上是一句空话。火灾发生时，火灾现场的线路处于一种十分危险的环境中，如何确保火灾危险环境中的线路尽量长时间的工作，需要设计人员在把握设计及施工规范的基础上细心选择线路的走向、敷设方式、敷设部位（场所）、导线或电缆的防火性能、保护管或金属线槽的耐火性能、防火措施及与其他专业管道或热源的安全间距等。由于系统中的管线量及类型繁多，有报警总线、消防电话线、火灾广播线、警铃控制线、消火栓监视线、消火栓控制线、DC24V电源线、现场设备的联动控制及监视线、手动控制线等，如果不好好按照上面的原则安排这些管线，一旦火灾发生，部分管线在系统来不及响应之前就烧坏，后果是十分严重的。以下就管线敷设的可靠性问题谈谈自己的看法。

1.消防控制中心位置的合理性对管线的可靠性的影响上面所说的各类管线都是从消防控制中心引出的，报警回路越多，被联动的设备越多，则管线量就越大，这些管线出消防控制中心后一般先沿水平金属线槽敷设，并汇入弱电井内，再由弱电井引至各层各个位置。由于整栋楼的管线都是由此金属线槽引出至各现场的，确保这段金属线槽敷设环境的安全性就十分必要，尽量避开预计发生火灾可能性较大的区域，与强电管线及其他热源保持必要的安全间距，金属线槽全封闭并刷防火涂料等，都是有效的措施。但更为重要的一点，应使消防控制中心尽量靠近弱电井，使这段金属线槽尽量以最短距离进入弱电井则更为有效。笔者常见到消防控制中心距离弱电井过远，使这段总引出线过长地暴露于安全不确定区域，即不经济，又使线路遭受火灾损毁的可能性大大增加，应当引起同行及建筑专业的高度重视。

2.按照规范要求，尽量使消防电气管线暗敷在不燃烧体结构层内，并保持不小于30mm的覆盖层厚度。确因现场条件限制必须明敷时，应穿金属管或金属线槽保护，且应内外刷防火涂料两遍，或采取其他的防火保护措施。一般来说，报警总线、消防电话线、警铃控制线、消火栓监视/控制线、广播线、DC24V电源线出每层弱电井后尽量采取暗敷方式，而从现场的控制/监视模块至被联动设备的管线、重要消防设备（消防/喷淋泵、防烟/排烟设施、电梯迫降等）的手动控制管线等因设备大都位于空间则可采取明敷方式。明敷时尤其要注意管线沿安全区域敷设，避开所有可能遭受损坏的不利环境。

3.对于在吊顶上吸顶安装的探测器等，从顶棚内暗埋的接线盒至探测器这一段线路一般穿金属软管，两端要加锁母，金属软管、接线盒及连接处都须刷防火涂料不少于两遍。

4.合理安排各类管线的走向，尽量分散敷设，以减少同时遭受火灾损毁的可能性。比如若报警总线在火灾发生时已被烧坏，而手动控制线因不与它同路径仍可以继续使用，从而不影响灭火或其他消防措施。

五、结论

从以上的论述不难看出，提高联动控制系统的可靠性不外乎下面的几种措施：

1.对于重要的灭火和防排烟设施如消火栓泵、喷淋泵、正压送风系统、排烟系统等，为了确保动作的可靠性，应考虑多种、多地联动和手动控制方式，既有自动，又有手动，既有就地控制，又有远地控制，以增加被控制设备的可靠、及时、正确动作；

2.合理设计各类管线的走向、敷设方式、敷设场所，采取必要的防火措施，避开可能对线路造成损坏的热源，与强电管线及其他专业管道保持必要的安全间距，确保消防电气线路处于安全环境中，以尽量延长处于火场中线路的工作时间；

3.与建筑专业协调，合理确定消防控制中心的位置，以使其尽量靠近弱电管道井，使消防电气管线以最短距离汇入弱电管道井；4.尽量采用多线制的手动控制柜，采用进口设备时，要注意其是否提供这种多线制的手动控制柜，若不提供，设计人员还需选用其他厂家的手动控制柜，并处理好接口问题；

至于采用先进、可靠的火灾报警及联动控制系统，不是本文讨论的重点，就不作详细论述了。