城市新区某综合管廊火灾报警系统设计
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昆明有色冶金设计研究院股份公司的研究人员董桂华，在2017年第4期《电气技术》杂志上撰文，在分析项目综合管廊特点基础上，给出了火灾报警系统设计思路和总体架构，分别叙述了包括火灾自动报警系统、电气火灾监控系统和防火门监控系统等几部分设计。
综合管廊作为一类重要的市政基础设施，逐渐成为一种发展趋势。目前随着国家大力推进城市地下综合管廊建设，其越来越受到广泛关注。综合管廊内相对封闭的空间内敷设有大量电力电缆，电气火灾是综合管廊内主要危险源之一。火灾报警系统作为其附属设施的重要组成部分，为综合管廊发挥其功能提供必要的保障。
目前对于综合管廊火灾报警系统的设计尚未有一套相对统一的技术方案，业内存在着不同的实施方法。本文结合滇中新区某新建市政道路综合管廊项目，介绍其火灾报警系统设计思路和设计内容。
1背景分析
1.1项目情况
本综合管廊全长7.9km，采用双舱设置。沿线收纳给水管、再生水管、电信、电力等管线，不含各类燃气管线。该综合管廊中将电力管线单独纳入一舱，简称电力舱；将给水、再生水和通信管线纳入一舱，简称水信舱。电力舱内布置有110kV及10kV电力电缆，舱室净尺寸为2.4m×2.9m；水信舱舱室净尺寸为3.2m×2.9m。电力舱及水信舱内各设有1m和1.2m的检修通道。
除舱室外，全线设置各类功能性节点，包括吊装口(兼作进风口)、排风口(兼作紧急逃生口)、人员出入口、管线分支口、舱室交叉口和端部井等设施，共50余处，分布于全线各处。
1.2 设计范围
根据GB50838-2015《城市综合管廊工程技术规范》(以下简称“综合管廊规范”)综合管廊附属设计的第7.1条规定，本项目各舱室火灾危险性等级类别为丙类及以下，按丙类考虑消防设施。其中电力舱内应设置自动灭火系统。
第7.2条规定舱内发生火灾时，须自动关闭发生火灾的防火分区及相邻防火分区的通风设备，因此需设置联动系统。第7.5条规定含电力电缆舱室应设置火灾自动报警系统，并强调设置防火门监控系统。
此外，鉴于电气火灾属于综合管廊重点防护对象，设置电气火灾监控系统，使之能够在一定电气火灾隐患条件提前发出报警，实现电气火灾早期预防。
通过以上分析，本项目火灾报警系统设计主要内容如下：1）火灾自动报警及联动控制系统；2）防火门监控系统；3）电气火灾监控系统。其中火灾自动报警及联动控制系统含自动灭火系统。
2总体方案
2.1 形式选择
由于本综合管廊跨度相对较大，根据“综合管廊规范”规定的防火分隔要求及工艺专业配置，每个防火分区按不超过200m划分，整个综合管廊划分为44个防火分区。相邻防火分区采用防火门和防火墙分隔。
对于火灾自动报警形式选择，根据GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》第3.2条规定，若采用区域报警系统，则无法满足联动控制要求；若采用集中控制系统，在只有1台控制器情况下，各报警、联动等回路距离太长，现有产品实施有一定的难度，此外施工及维护存在复杂程度大等问题。因此设计采用控制中心报警系统。
2.2总体布局
根据工程布置情况，火灾自动报警设计将综合管廊划分为4个相对独立区段。在本工程新建的监控中心(排风口-13附近)内设置1个火灾报警控制站兼做主消防控制站，在排风口-03、排风口-08以及排风口-19内分别设置3个火灾报警控制站，分别对应4个区段。
监控中心显示所有火灾报警信号和联动控制状态信号，并应能控制重要的消防设备;各火灾报警控制站内消防设备之间可互相传输、显示状态信息，但不互相控制。各系统接线方式详见图1所示。
图1 系统总体接线示意图
2.3系统通信
目前主流产品的信号总线、电话总线和CAN总线等信号传输距离都在2km以内，采用光纤通信能够完成远距离的信号传输。为实现组网，1#控制站作为主站，2#~4#控制站作为从站，主从站通过光纤通信完成。
每个控制站站内含1台电气火灾监控系器、1台防火门监控器，通过CAN总线与火灾报警控制器连接。此外区段内各防火分区的气体灭火装置也通过CAN总线接入本区段控制站火灾报警控制器连接。最终达到每个控制站形成一个相对独立的单元系统，并能与其余控制站通信。各防火分区内设接线端子箱，将各防火分区非气体防护区内的各类总线设备接入区段火灾报警控制器。
此外，火灾自动报警系统预留接口，接入综合管廊的统一管理信息平台。
3 系统构成
3.1 火灾自动报警系统及自动灭火系统
综合管廊火灾自动报警系统由火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾声光警报器、消防控制室图形显示装置、火灾报警控制器、联动控制器和自动灭火装置等组成。结合综合管廊环境特征，电力舱内火灾探测器设计选择复合型感烟感温探测器，电缆桥架内选择敷设可恢复式缆式感温探测器。
综合管廊设置火灾自动报警系统的部位主要是电力舱，以及各节点功能性区域(即除节点底层的管廊区外的部分)，水信舱内无电力电缆，可不设置火灾自动报警系统。综合管廊按照防火分区进行单元设计，每个单元内的电力舱划为1个气体灭火防护区，由气体灭火控制装置构成1套功能相对独立的自动灭火子系统，其余部分通过接线端子箱接入报警控制器，单元接线图详见图2所示。
图2 单元接线图
自动灭火系统主要包含火灾探测器、气体灭火控制装置、气体灭火终端模块以及干粉灭火装置和延时启动器等部分。当探测器探测到火情，触发信号通过总线传输到气体灭火控制装置，气体灭火控制装置输出信号到气体灭火终端模块，终端模块驱动延时启动器，最终由延时启动器起动干粉灭火装置，延时启动器动作信号通过输入模块反馈至气体灭火控制装置。
各气体防护区入口设置放气指示灯、声光警报器和紧急停止按钮。自动灭火系统接线图详见图3所示。
每个气体灭火控制器可分别控制4个独立回路，各回路所接干粉灭火装置数量不超过8台。根据干粉灭火装置的有效保护范围计算，每间隔6.5m设置1台，则每个气体灭火控制装置能够控制的范围超过200m，能够满足1个防火分区内相应的自动灭火任务，每个防火分区根据空间布局，设置4组灭火装置回路，出现火情时能够分组进行手动或自动控制。
图3 自动灭火系统接线图
3.2防火门监控系统
综合管廊内防火门设置于各节点内，主要在防火分区轴、管廊出入口等位置，防火门数量较多且分布较为分散。
如果采用单台防火门监控器，则受到各类总线长度限制条件的影响。设计采用每个区段设置1台防火门监控器方式。防火门门磁开关、电动闭门器接入监控模块，模块通过总线接入监控器。监控器同时监视4路总线。监控器通过CAN总线接入本区段火灾报警控制器。
3.3电气火灾监控系统
综合管廊内非消防配电箱内有关回路设置各类电气火灾探测器。各类配电箱基本安装在各节点内部，需要探测监控的点数较多且分布于全线各节点。
如果采用单台电气火灾监控器，则同防火门监控系统一样受到各类总线长度限制条件的影响。设计采用每个区段设置1台电气火灾监控器,监控器同时监控4个剩余电流式电气火灾探测器及测温式电气火灾探测器回路。监控器通过CAN总线接入本区段火灾报警控制器。
3.4联动控制
综合管廊火灾自动报警系统联动控制任务主要是：当确认火灾后，防火门监控器应联动关闭常开防火门，消防联动控制器应能联动关闭着火分区及相邻分区防火防烟阀及通风设备；灭火结束后，开启防火防烟阀及排风设备。启动自动灭火系统。
此外，通过火灾联动控制器切断非消防电源。
4结论
综合管廊火灾报警系统通常作为监控与报警系统的子系统考虑，但亦与电气系统及消防系统密切关联。在火灾报警系统设计这一个重要环节，本文通过项目实践阐述了系统总体架构，形式选择和功能实现，突出本系统单元设计概念、总线通信和主从控制特点，鉴于综合管廊火灾报警文献鲜有见刊，本文亦为今后类似项目提供有益的思路。