楼宇(自动化)李帅伟

毕业设计（论文）

（说明书）

题目：

教学楼火灾自动报警系统设计

姓名：

李帅伟

学号：

20092004131

平顶山工业职业技术学院

2011 年 12 月 9 日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计（论文）任务书姓名李帅伟

专业楼宇智能化工程技术（电气自动化方向）

任务下达日期 2011 年 9 月 19 日

设计（论文）开始日期 2011 年 9 月 26 日

设计（论文）完成日期 2011 年 12 月 9 日

设计（论文）题目：教学楼火灾自动报警系统设计A·编制设计

B·设计专题（毕业论文）

指导教师吴信平

系（部）主任郭宗跃

2011年 12 月 9日

平顶山工业职业技术学院

毕业设计（论文）答辩委员会记录

自动化与信息工程系楼宇智能化工程技术（电气自动化方向）专业，学生李帅伟于 2011 年 12 月 15 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目：教学楼火灾自动报警系统设计

专题（论文）题目：教学楼火灾自动报警系统设计

指导老师：吴信平

答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生李帅伟毕业设计（论文）成绩为。

答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）：

答辩委员会副主任（签字）：

答辩委员会委员：，，，

，，，

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语

第页

毕业设计（论文）及答辩评语：

目录

前言 (1)

第一章：火灾自动报警系统介绍 (1)

1.1火灾自动报警系统的发展状况 (1)

1.2火灾自动报警系统的概述 (1)

1.3火灾自动报警系统的组成 (2)

第二章：火灾自动报警系统相关设备器件介绍 (3)

2.1火灾探测器 (3)

2.2手动报警按钮 (3)

2.3消火栓报警按钮 (4)

2.4现场模块 (4)

2.4.1输入模块（监视模块） (4)

2.4.2智能型编码单输入/输出模块 (5)

2.4.3切换模块 (5)

2.5声光报警器 (5)

2.6总线隔离器 (6)

2.7火灾报警控制器 (6)

2.7.1火灾报警控制器的分类 (6)

2.7.3火灾报警控制器的工作原理 (7)

第三章：火灾自动报警系统设计 (8)

3.1防火分区、防烟分区、报警区域及探测区域的划分 (8)

3.1.1防火分区的划分 (8)

3.1.2防烟分区的划分 (8)

3.1.3报警区域的划分 (8)

3.1.4探测区域的划分 (9)

3.2火灾探测器的选择与布置 (9)

3.2.1根据火灾特点、环境条件及安装场所确定探测的类型 (9)

3.2.2根据房间高度选择探测器 (10)

3.2.3火灾探测器的布置 (10)

3.3探测器数量的确定 (11)

3.4探测器及手动报警按钮平面布局图设计 (12)

3.4.1标准层平面图设计 (12)

3.4.2一层平面图设计 (12)

3.4.3负一层平面图设计 (13)

3.4.4八层平面图设计 (14)

3.4.5系统图设计 (14)

3.4.6图例符号及材料明细表 (16)

3.5系统主要设备选型 (16)

3.5.1探测器选型 (16)

3.5.2报警按钮 (17)

3.5.3短路隔离器 (17)

3.5.4单输入/单输出模块 (17)

3.5.5双输入/双输出模块 (18)

3.5.6区域报警控制器 (18)

3.5.7集中火灾报警控制器 (18)

3.6联动控制系统设计 (19)

3.6.1室内消火栓灭火系统 (20)

3.6.2防烟、排烟系统 (20)

3.6.3防火门、防火卷帘门控制装置 (21)

3.6.4电梯回降控制 (22)

3.6.5火灾应急广播系统 (23)

3.6.6消防电话系统 (24)

3.6.7非消防电源切断控制 (24)

3.6.8火灾应急照明与疏散标志 (25)

3.7消防控制室场所的设置和管理 (25)

3.8火灾自动报警系统的基本要求 (26)

第四章：火灾自动报警系统的供电与接地 (27)

4.1火灾自动报警系统的供电 (27)

4.1.1《火灾自动报警系统设计规范》对其系统的供电明确规定 (27)

4.1.2在按照规范的要求外，在实际设计安装与运行时应注意事项 (27)

4.2火灾自动报警系统的接地 (28)

4.2.1工作接地 (28)

4.2.2保护接地 (29)

4.2.3接地装置 (29)

第五章：系统调试与故障分析 (31)

5.1系统调试 (31)

5.1.1调试前准备工作 (31)

5.1.2调试前的全面检查工作 (31)

5.1.3系统调试程序和方法 (31)

5.1.4报警线路的故障检测 (31)

5.1.5联动控制系统单机动作试验 (32)

5.1.6报警和联动控制系统功能的调试 (33)

5.2系统故障分析 (33)

5.2.1常见故障 (33)

5.2.2常见致命故障 (33)

5.2.3系统误报警分析 (34)

参考文献 (35)

致谢 (35)

附录：主要系统设备的主要技术参数 (1)

前言

随着我国经济建设的迅速发展，人民生活水平不断提高，城市用地日益紧张，促使建筑物正朝着高层化、密集化方向发展。高层建筑的特点决定其火灾的危险性和高层建筑的火灾自动报警系统的重要性，一套完整的火灾自动报警系统是高层建筑发生火灾时人们生命财产的有利保障，是能否快速准确地发现火情，把火灾扑灭在萌芽状态的关键所在，其要求是：

1.当有火情发生时，能以最快的速度检测报警，并能检测火情发生的具体地点定；

2.经查实确认后，能及时的通报消防部门灭火；

3.系统本身应有自身故障检测的功能，如系统欠电压报警和自检功能等，保证自动报警系统功能完好；

4.较高的系统抗干扰能力，防止系统发生误报警。

火灾自动报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量等物理量，通过感温、感烟等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。

众所周知，消防装备事业的发展对我国经济的发展有很深远的意义，它关系到国计民生，关系到社会稳定，关系到千家万户的平安幸福。如果消防工作做不好，将对国家和社会造成不利影响。

本论文是对一个教学楼火灾自动报警系统的设计。建筑物情况如下：

它是一个九层建筑物，其功能是一个教学楼。负1层面积为915㎡，主要包括水泵房、配电室、水池三部分；1层面积为935㎡，包括消防控制室、办公室、会议室等部分；2-7层面积为935㎡，主要是教室场所；8层面积为170㎡，主要是设备机房部分。

第一章：火灾自动报警系统介绍

1.1火灾自动报警系统的发展状况

我国火灾自动报警装置的研究、生产和应用虽然起步较晚，但发展非常快，特别是最近几年，随着建设的迅速发展和消防工作的不断加强，火灾自动报警装置的生产和应用都有了较大的发展，生产厂家、产品种类和产量及应用单位都不断地增加。火灾自动报警装置是包括报警显示、故障显示和发出控制指令的自动化成套装置，当接收到火灾探测器、手动报警按钮或其他触发器件发送来的火灾信号时，能发出声光报警信号，记录时间、自动打印火灾发生的时间、地点、并输出控制其他消防设备的指令信号，组成自动灭火系统。目前使用的自动报警装置多采用多线制，分为区域报警控制器、集中报警控制器和智能型火灾报警控制器。为了减少墙内走线, 提高可靠性,便于安装,探测器采用两线制,这两根线既做电源线,又做信号传输线,这是设计的最大优点,两线制及总线制是今后探测器的发展方向，还允许多个探测器共用一个地址编码器。

1.2火灾自动报警系统的概述

火灾自动报警装置是包括报警显示、故障显示和发出控制指令的自动化成套装置，当接收到火灾探测器、手动报警按钮或其他触发器件发送来的火灾信号时，能发出声光报警信号，记录时间、自动打印火灾发生的时间、地点、并输出控制其他消防设备的指令信号，组成自动灭火系统。火灾自动报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。

火灾自动报警系统的组成形式多种多样，它的发展目前可分为三个阶段：

1. 多线制开关量式火灾探测报警系统。

2. 总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统。

3.模拟量传输式智能火灾报警系统。

目前火灾自动报警系统有智能型、全总线型以及综合型等，这些系统不分区域报警系统或集中报警系统，可达到对整个火灾自动报警系统进行监视。但是在目前的实际工程当中传统型的区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统仍得到较为广泛的应用。火灾自动报警系统的工作原理如图3-1所示。安装在保护区的探测器不断的向所监视的现场发出巡检信号，监视现场的烟雾浓度、温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定火灾。当发生火灾时候，发出声光报警，显示火灾区域或楼层房号的地址编码，并打印报警时间、地址等。同时向火灾现场发出警铃报警，在火灾发生楼层的上下相邻层或火灾区域的相邻区域也同时发出报

警信号，以显示火灾区域。各应急疏散指示灯亮，指明疏散方向（见图1-1）。

图1-1 ：火灾自动报警原理图

1.3火灾自动报警系统的组成

火灾自动报警系统由触发器（探测器、手动报警按钮）、火灾报警装置（火灾报警控制器）、火灾报警装置（声光报警器）、控制装置（包括各种控制模块、火灾报警联动一体机，自动灭火系统的控制装置，室内消火栓的控制装置，电梯迫降控制装置及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、火灾应急照明及疏散指示标志的控制装置等）、电源等组成。

第二章：火灾自动报警系统相关设备器件介绍

2.1火灾探测器

一般说来，物质燃烧前往往是先产生烟雾，接着周围温度渐渐升高，同时产生一些可见光和不可见光。而物质由开始燃烧到火势渐大酿成火灾总是有个过程的。探测器的功能就是“捕捉”、“观查”物质刚刚开始燃烧时产生的“信号”。它把捕捉到的火灾信号转变为电信号，立即提供给报警控制器。由于场所的不同，燃烧物的不同，燃烧时产生的信号也不同。同样，在不同的场合需要不同的探测器。

火灾探测器的种类很多，主要有如下几种：

1.感温火灾探测器

2.烟感火灾探测器

3.可燃性气体探测器

4.光电火灾探测器

5.复合火灾探测器

探测器种类的选择应根据探测区域内的环境条件、火灾特点、房间高度、安装场所的气流状况等，选用其所适宜类型的探测器或几种探测器的组合。下面是常用的两种探测器，如图2-1所示。

烟感探测器感温探测器

图2-1 烟感、感温探测器

2.2手动报警按钮

手动报警按钮是手动触发的报警装置。火灾报警系统中应设自动和手动两种触发装置。手动报警按钮分两种，一种为不带电话插孔，一种为带电话插孔的。一般安装在公共场所，当人工确认火灾发生时，按下安钮上的有机玻璃片，可向控制器发出火灾报警

信号，控制器接受到报警信号后，显示出报警按钮的编码或位置，并发出报警。如图2-2所示是一带电话插口的手动报警按钮。

图2-2 手动报警按钮

2.3消火栓报警按钮

消火栓报警按钮作为发生火灾时启动消防水泵的设备，在消防栓系统控制中起重要作用。其外形与手动报警按钮类似。

消火栓报警按钮有总线制和多线制两种，可直接接入控制器总线，占一个地址编码。按钮表面装有一有机玻璃片，当启用消火栓时，可直接按下玻璃片，此时按钮的红色指示灯变亮，表明已向消防控制室发出了报警信息，控制器在确认了消防水泵已经启动运行后，就向消火栓报警按钮发出命令信号点亮消防泵运行指示灯。消火栓报警按钮上的消防泵运行指示灯，既可由控制器点亮，也可由泵控制箱引来的指示消防泵运行状态的开关信号点亮。如图2-2是一编码式的消火栓报警按钮。

图2-2 消火栓报警按钮

2.4现场模块

2.4.1输入模块（监视模块）

输入模块的作用是接收现场装置的报警信号，实现信号向火灾报警控制器的传输。适用于老式消火栓按钮、水流指示器、压力开关、防火阀等。可以直接接入报警二总线。

2.4.2智能型编码单输入/输出模块

1.单输入/输出模块。此模块用于将现场设备各种一次动作并有动作信号输出的被动型设备（如排烟口、送风口、防火阀等）接入到控制总线上。该模块直接驱动排烟口或防火阀等设备。

2.双输入/输出模块。LD-8303双输入/输出模块是一种总线制控制接口，可用于完成二步降防火卷帘门、水泵、排烟风机等双动作设备的控制。主要用于防火卷帘门的位置控制，能控制其从上到中，也能控制其从中到下，同时也能确认防火卷帘门是位于上、中、下的哪一位。

2.4.3切换模块

1.切换模块的特点。LD-8320A双动作切换模块是一种专门设计用于与LD-8303双输入/双输出模块连接的模块，它是在控制器与被控设备之间做交流、直流隔离及启动、停止双动作控制的接口部件。

2.切换模块的应用。该模块要直接与LD-8303型双输入/双输出模块连接使用。具有信号传递功能及主动控制，是所有联动设备与报警主机的桥梁。如图2-3是我们常用的两种模块。

双输入/双输出模块单输入/单输出模块

图2-3 常用模块

2.5声光报警器

声光报警器分为非编码型与编码型两种。编码型可直接接入报警控制器的信号二总线。当现场发生火灾时被确认后，安装在现场的声光报警器可由消防控制中心的火灾报警控制器启动，以达到提醒人们注意的目的。声光报警器在使用过程中可直接与手动报

警按钮连接，当发生火灾时，手动报警按钮可直接启动声光报警器。如图2-4是一声光报警器。

图2-4 声光报警器

2.6总线隔离器

总线隔离器又称短路隔离器，它的作用是当总线发生故障时，将发生故障的总线部分与整个系统隔离开来，以保证系统的其他部分能够正常工作，同时便于确认发生故障的总线部位。当故障部分的总线修复后，隔离器可自动恢复工作，将被隔离的部分重新纳入系统。如图2-5是一个总线隔离器。

图2-5 总线隔离器

2.7火灾报警控制器

火灾报警控制器是火灾自动报警系统的心脏，是消防系统的指挥中心，可为火灾探测器供电，接收、处理和传递探测点的火警信号和故障信号，并能发出声光报警信号，显示和记录火灾发生的部位和时间，通过编程可以实现对各种设备的自动控制或手动控制等。

2.7.1火灾报警控制器的分类

火灾报警控制器的分类很多，从不同的角度有不同的分类。

1.从设计要求分类：区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器、通用火灾报警控制器。

2.从结构要求分类：壁挂式、台式、柜式。

3.从使用环境分类：陆用型、船用型、防爆型、非防爆型。

2.7.3火灾报警控制器的工作原理

正常状态下，控制器为探测器提供24V直流电。发生火灾时，控制器接收到探测器发来的火警信号，液晶显示火灾的部位，电子时钟停在首次发生火灾的时刻，同时控制器发出声光报警信号，打印机打印出火灾发生的时间和部位。当探测器编码电路发生故障时，如短路、断路、探头脱落等，控制器发出声光报警信号、显示故障部位并打印。如图2-6是两种报警控制器。

区域火灾报警控制器火灾报警控制器（联动型）

图2-6 火灾报警控制器

第三章：火灾自动报警系统设计

3.1防火分区、防烟分区、报警区域及探测区域的划分

3.1.1防火分区的划分

采用防火分隔措施划分出的、能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部区域即为防火分区，不同的场所有不同的划分原则。

根据我们的建筑物的情况可知，建筑物为高层民用建筑物，其防火分区的划分原则有：

1.高层民用建筑内应采用防火墙等划分防火分区，每个防火分区的允许最大面积不应超过1000㎡-1500㎡，地下室不应超过500㎡。

2.高层建筑内设有上下层相连通的走廊、敞开楼梯、自动扶梯、传送带等开口部位时，应按上下连通层作为一个防火分区，其允许最大建筑物面积之和不应超过1000㎡-1500㎡。

3.1.2防烟分区的划分

以屋顶防烟隔板、防烟垂壁或从顶棚下突出不小于0.5m的梁为界，从地板到屋顶或吊顶之间的空间即为防烟分区。防烟分区的划分应遵循一下原则：

1.设置排烟设施的走廊、净高不超过6m的房间，应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下凸出不小于0.5m的梁划分防烟分区。人防工程中或垂壁至室内地面的高度应不小于

1.8m。

2.每个防烟分区的建筑面积不宜超过500㎡，且防烟分区应不跨越防火分区。人防工程中，每个防烟分区的面积应不大于400㎡，但当顶棚高度在6m以上时，可不受此限制。

3.有特殊用途的场所（如防烟楼梯间、避难所、地下室、消防电梯等）应单独划分防烟分区。

4.防烟分区一般不跨越楼层，但如果一层面积过小，允许一个以上楼层为一个防烟分区，但不宜超过三层。

5.不设排烟设施的房间和走廊，不划分防烟分区。

6.走廊和房间按规定设排烟设施时，可根据具体情况分设或合理设排烟设施，并按分社或合设的情况划分防烟分区。

3.1.3报警区域的划分

根据我国《火灾自动报警系统设计规范》第 08.2.0.1 条报警区域应根据防火分区或楼层划分。一个报警区域宜由一个或同层相邻几个防火分区组成。

建筑物体是一个九层建筑物，为管理方便，及时确认火灾发生地，我们采取每层为一个报警区域，各层设一个区域报警控制器。

3.1.4探测区域的划分

根据第 08.2.0.2 条探测区域应按独立房 ( 套 ) 间划分。一个探测区域的面积不宜超过 500㎡；从主要入口能看清其内部，且面积不超过 1000㎡的房间，也可划为一个探测区域。下列场所应分别单独划分探测区域：

1.敞开或封闭楼梯间；

2.防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室；

3.走道、坡道、管道井、电缆隧道；

4.建筑物闷顶、夹层。

3.2火灾探测器的选择与布置

3.2.1根据火灾特点、环境条件及安装场所确定探测的类型

火灾受可燃物质的类别、着火的性质、可燃物的分布、着火场所的条件、火载荷重、新鲜空气的供给程度及环境温度等因素的影响。一般把火灾的发生与发展分为4个阶段：前期、早期、中期、晚期。

前期：火灾尚未形成，只出现一定量的烟，基本上未造成损失。

早期：火灾开始形成，烟量大增，温度上升，一开始出现火，造成较小

的损失。

中期：火灾已经形成，温度很高，燃烧加速，造成较大的损失。

晚期：火灾已经扩散。因此，我们可以得出以下结论。

1.烟感探测器：作为前期、早期报警是非常有效的。对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所，应该选择烟感探测器。

2.光电探测器：对于有强烈的火焰辐射而仅有少量烟和热产生的火灾，应选择光电探测器，但不宜在火焰出现前有浓烟扩散的场所及探测器的镜头易被污染、遮挡以及受电焊、X射线等影响的场所中使用。

3.感温型探测器：作为火灾形成早期(早期、中期)报警非常有效。因其工作稳定，不受非火灾烟雾、粉尘等干扰。凡无法应用感烟探测器、允许产生一定的物质损失、非爆炸性的场合都可采用感温型探测器。特别适用于经常存在大量粉尘、烟雾、水蒸气的

场所及相对湿度经常高于95%的房间，但不宜用于有可能产生阴燃火的场所。

据统计，火灾中约有70%的死者是由于燃烧气体或烟雾窒息造成的。通常情况下利用感烟探测器会收到良好的效果，对于前期火灾的探测报警很有帮助，这种探测器可探测70%以上的火灾。其适用场所如下：

1）饭店、旅馆、教学楼、办公楼的厅堂、卧室、办公室等。

2）计算机房、通讯机房、电梯机房等。

3）楼道、走道等。

4）书库、档案室等。

5）有电气火灾危险的场所。

3.2.2根据房间高度选择探测器

由于各种探测器特点各异，其适于的房间高度也不一致，为使选择的探测器更有效的达到保护目的，我们可以根据探测器对房间的高度要求来选择，如表3-1所示。

表3-1 根据房间高度选探测器

房间高度h(m) 感烟探测器

感温探测器火焰探测器一级二级三级合适

12

6

4

h≤4 合适合适合适合适合适

当高出顶棚的面积小于整个顶棚面积的10%时，只要这一顶棚部分的面积不大于1个探测器的保护面积，则该较高的顶棚部分同整个顶棚面积一样看待。否则，较高顶棚部分应如同分割开的房间一样进行处理。

3.2.3火灾探测器的布置

探测器的布置安装得合理与否，直接影响保护的效果。一般火灾探测器的安装在屋内顶棚表面或顶棚内部。考虑到维护管理方便，其安装面的高度不宜超过20m。

1.安装间距的确定

相关规范：探测器周围0.5m内，不应有遮挡物；探测器至墙壁、梁边的水平距离，不应小于0.5m。探测器在房间中布置时，如果是多个探测器，那么两探测器的水平距离规定在其范围之内。

2.探测器在特殊场合的布置

在宽度小于3m的内走廊的顶棚设置探测器时应居中布置，感温探测器的安装距离应不超过10m,感烟探测器的安装距离应不超过15m,探测器至墙壁的距离应不大于安装间距的一半，在内走廊的交叉和汇合区域必须安装一个探测器。

3.3探测器数量的确定

在实际工程中房间的功能及探测器区域的大小不一，房间高度和棚顶的坡度也各异，应按规范规定确定探测器的数量。规范规定每个探测区域至少设置一个火灾探测器。

一个探测区域所设置的数量应按下式计算：

N≥S/k﹡A （个）

式中N—一个探测区域内所设置的探测器数量，单位用“个”表示，N应取整数；

S－一个探测区域的面积（㎡）；

A－探测器保护的面积（㎡）；

K－安全系数修正。特级保护对象k取0.7-0.8，一级保护对象k取值为0.8-0.9，二级保护对象k取0.9-1.0。表3-2是常用的探测器的保护面积、保护半径与其他参量的相互关系。

火灾探测器的种类

地面

面积

S(㎡)

房间

高度

H(m)

探测器的保护面积A和保护半径R

房顶坡度?

?≤15°15< ?≤30°?>30°

A(m) R(m) A(m) R(m) A(m) R(m)

感烟探测器S≤80 h≤12 80 6.7 80 7.2 80 8.0 S>80 6

感温探测器S≤30 h≤8 30 4.4 30 4.9 30 5.5 S>30 h≤8 20 3.6 30 4.9 40 6.3