近年來，在我國經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，城市軌道交通也在快速發(fā)展，地鐵系統(tǒng)作為城市軌道交通的一種取得了長足的進步，客流量越來越大，一旦地鐵系統(tǒng)發(fā)生火災，其帶來的損失是不可估量的，因此在設計時火災自動報警系統(tǒng)就必須考慮在內。

地鐵火災自動報警系統(tǒng)消防聯(lián)動與一般民用建筑不同，它是通過多個系統(tǒng)相互配合構成地鐵的防火體系，保證地鐵的順利運行以及乘客安全。

本文以某市在建地鐵為背景進行火災自動報警系統(tǒng)消防聯(lián)動分析。

1 火災自動報警系統(tǒng)原理分析

火災自動報警系統(tǒng)由火災探測器、火災報警控制器、火災報警裝置以及輔助設備構成。當監(jiān)測區(qū)域發(fā)生火災時，會有大量的煙和熱產(chǎn)生，但是此類信號是模擬信號，需要轉換為數(shù)字信號才能被火災報警控制器識別。

火災探測器實現(xiàn)將煙和熱等模擬信號轉換為數(shù)字信號的功能?；馂膱缶刂破魇盏交馂男盘柡舐?lián)動報警設備，并由輔助性設備將火災報警信息直觀地傳遞給值班人員?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)的原理圖如圖1所示。

2 火災自動報警系統(tǒng)的組成

火災自動報警系統(tǒng)主要用于探測站廳層、站臺層、辦公區(qū)域、設備用房、通道區(qū)域及區(qū)間隧道的火災情況。通過回路線將火災探測器、輸入模塊、輸出模塊、隔離模塊、消火栓按鈕以及手動報警按鈕等連接起來，并組成環(huán)狀網(wǎng)絡接入到火災自動報警控制器。

火災探測器用于監(jiān)測并傳輸火災信號。輸入和輸出模塊用于監(jiān)控外部設備。當現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)火災時可以手動按下手動報警按鈕，報告火災信號。手動報警按鈕有兩種：帶電話插孔與不帶電話插孔。帶電話插孔的手報需要與帶電話地址的電話模塊相連接，以實現(xiàn)通話的功能。

消火栓按鈕一般放置于消火栓箱內，當發(fā)生火災時可直接按下消火栓按鈕向火災報警控制器發(fā)送報警信息。隔離模塊是保護裝置，當通過它的電流超過某個安全設定值一定時間后，它能夠自動切斷電流。

圖1 火災自動報警系統(tǒng)原理圖

火災報警控制器需要將監(jiān)測到的火災探測器、手動報警按鈕、消火栓按鈕以及輸入輸出模塊監(jiān)控的外部設備狀態(tài)傳輸?shù)斤@示終端以及綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺，供值班人員查看操作；并且火災報警控制器將相應的火災模式信息傳輸?shù)江h(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)接收到火災模式信息后聯(lián)動監(jiān)控的設備，配合火災自動報警系統(tǒng)完成火災聯(lián)動，達到指導人員快速疏散，保證乘客安全的目的?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)組成圖如圖2所示。

圖2 火災自動報警系統(tǒng)組成圖

3 火災自動報警消防聯(lián)動

當車站發(fā)生火災時，火災自動報警系統(tǒng)發(fā)出報警信號并與綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)、通風空調系統(tǒng)、消防水系統(tǒng)、消防電源、應急照明、垂直電梯、門禁系統(tǒng)（access control system, ACS）、自動售檢票系統(tǒng)（automatic fare collection system, AFC）、消防廣播、閉路電視（closed circuit television, CCTV）及乘客信息系統(tǒng)（passenger information system, PIS）等系統(tǒng)聯(lián)動，達到發(fā)出火災報警信息、及時滅火、指導人員疏散的目的。

3.1 聯(lián)動流程分析

火災自動報警系統(tǒng)是通過檢測布置在現(xiàn)場的智能感煙探測器、智能感溫探測器以及手動報警按鈕的狀態(tài)來判斷火災的。為了檢修維護方便，在聯(lián)動邏輯中，增加了手自動的功能，即在自動狀態(tài)下，火災自動報警系統(tǒng)檢測到火災報警信息后，會自動發(fā)出聯(lián)動命令，控制聯(lián)動設備動作。

但是在手動狀態(tài)時，火災自動報警系統(tǒng)在火災狀況下不主動下發(fā)聯(lián)動命令，只控制聲光報警器動作，需要現(xiàn)場人員確認是否發(fā)生火災，待確認后發(fā)出聯(lián)動命令。

判斷車站火災的條件有4種：①任意一個防煙分區(qū)中兩個及以上獨立的報警信號；②任意一個防火分區(qū)中兩個及以上手動報警按鈕的報警信號；③氣體滅火系統(tǒng)確認發(fā)生火災；④人工確認發(fā)生火災。若滿足以上條件，并且火災自動報警系統(tǒng)處于自動狀態(tài)，則其會發(fā)出火災信號及聯(lián)動命令，達到火災報警、及時滅火、指導疏散的目的?；馂穆?lián)動流程如圖3所示。

圖3 火災聯(lián)動流程圖

3.2 聯(lián)動接口設計

在火災聯(lián)動過程中，接口是至關重要的?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)是通過通信方式實現(xiàn)的。MODBUS TCP/IP是火災自動報警系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議，而MODBUS RTU是火災自動報警系統(tǒng)和環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議。

這兩個接口的通信都是雙機冗余的，在一定程度上提高了通信的可靠性，提高了容錯率。火災自動報警系統(tǒng)與氣體滅火系統(tǒng)之間通過光纖連接實現(xiàn)通信。

3.3 聯(lián)動功能設計

車站級聯(lián)動控制是地鐵火災聯(lián)動控制的主要形式，當車站發(fā)生火災時，火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動相關區(qū)域的消防設備，同時火災自動報警系統(tǒng)將相應的火災模式號發(fā)送給綜合監(jiān)控系統(tǒng)及環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)，由綜合監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動車站廣播、CCTV和PIS，由環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動啟動環(huán)控防排煙模式、關閉智能照明、打開導向照明。

當由火災自動報警系統(tǒng)下發(fā)的聯(lián)動命令在特殊情況下不能執(zhí)行時，可以通過設置在車控室緊急后備盤上的消防設備按鈕直接起動相對應的設備，主要包括消防專用風機、消防泵、門禁及閘機等?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)與聯(lián)動設備的聯(lián)動邏輯主要從以下幾方面分析：

1）火災自動報警系統(tǒng)與消防水系統(tǒng)聯(lián)動。消防水系統(tǒng)由消火栓系統(tǒng)、水噴淋系統(tǒng)和消防泵系統(tǒng)組成。

起泵條件有3種：

①自動起泵方式。在經(jīng)過確認發(fā)生火災后，火災自動報警系統(tǒng)通過輸出模塊控制消防泵起泵，并由輸入模塊監(jiān)視起泵狀態(tài)，同時火災自動報警系統(tǒng)通過輸出模塊點亮消火栓的起泵指示燈，當消防人員看到起泵指示燈亮時，就可以使用消火栓滅火，并實時在圖形工作站上顯示消防泵狀態(tài)；

②手動起泵方式。當發(fā)生火災時，可以通過按下設置于車站控制室的綜合后備盤（integrated backup panel, IBP）上的起泵按鈕直接起泵，并于圖形工作站顯示消防泵的狀態(tài)；

③消火栓按鈕起泵方式。在IBP上設置有“手動/自動”轉換開關，當置于“自動”位置時，可以通過按下消火栓按鈕起泵，當置于“手動”位置時，則由車站值班人員通過設置在IBP上的手動起泵按鈕起動消防泵。

2）火災自動報警系統(tǒng)與通風空調系統(tǒng)聯(lián)動。在通風空調設計時，火災自動報警系統(tǒng)監(jiān)控消防專用風機，而環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控普通風機，因此通風空調系統(tǒng)的聯(lián)動需要火災自動報警系統(tǒng)及環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)相互配合完成。

當發(fā)生火災時，火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動消防專用風機，并將由通風空調系統(tǒng)分配的火災模式號發(fā)送至環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)，在環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)收到火災模式后，按照通風空調專業(yè)控制工藝的防排煙模式設計要求，聯(lián)動普通風機及防排煙設備，實現(xiàn)指導車站人員疏散、送風、防排煙的功能。

3）火災自動報警系統(tǒng)與其他系統(tǒng)聯(lián)動。

當發(fā)生火災時，火災自動報警系統(tǒng)與其他系統(tǒng)存在聯(lián)動關系：①火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動ACS和AFC，打開門禁和閘機，以保證疏散通道的暢通；②火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動起動應急照明，切斷非消防電源，為疏散人員提供指導標識；③火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制所有垂直電梯歸置首位，并切斷電源，只保留消防電梯正常工作；④火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動打開防火卷簾門，以防火勢竄入銀行區(qū)域；⑤聲光報警器和消防應急廣播交替報警。

火災自動報警系統(tǒng)將火災信息發(fā)送至綜合監(jiān)控系統(tǒng)，由綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送火災聯(lián)動指令至廣播系統(tǒng)，在廣播系統(tǒng)收到火災聯(lián)動指令后關閉背景音樂廣播，打開消防應急廣播，并由火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動控制打開聲光報警器，火災自動報警系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)及廣播系統(tǒng)相互配合使聲光報警器和消防應急廣播交替報警。

另外，綜合監(jiān)控系統(tǒng)需要聯(lián)動CCTV及PIS等系統(tǒng)，在相對應的界面上彈出火災報警信息以達到指導人員有序疏散的目的。

在本條地鐵線設計時，考慮到垂直電梯內部人員的安全，因此增加了火災自動報警系統(tǒng)與垂直電梯的消防聯(lián)動功能，使垂直電梯在火災時強制歸置首位；另考慮到火災時報警聲音的清晰度，因此使聲光報警器和消防應急廣播交替報警，設計時為了比較簡單便捷地實現(xiàn)該功能，不再新增火災自動報警系統(tǒng)與廣播系統(tǒng)的接口，通過火災自動報警系統(tǒng)與綜合監(jiān)控系統(tǒng)的通信接口及綜合監(jiān)控系統(tǒng)與廣播系統(tǒng)的通信接口，由綜合監(jiān)控系統(tǒng)轉發(fā)火災聯(lián)動指令至廣播系統(tǒng)完成該聯(lián)動功能。

4）換乘站之間消防聯(lián)動。換乘站之間的消防聯(lián)動分為火災自動報警系統(tǒng)分設及火災自動報警系統(tǒng)合設兩種情況。

（1）換乘站火災自動報警系統(tǒng)分設時，不同線路火災自動報警系統(tǒng)之間存在硬線或者通信接口，如圖4所示。

正常狀況下，通過本線路與各系統(tǒng)接口監(jiān)控本線路設備的運行狀態(tài)和報警信息，并通過換乘線路互聯(lián)接口監(jiān)視相鄰線路設備的運行狀態(tài)和報警信息。當某線路發(fā)生火災時，該線路火災自動報警系統(tǒng)通過硬接點或者通信的方式將火災信息傳送給其他線路，由各條線路火災自動報警系統(tǒng)根據(jù)聯(lián)動邏輯聯(lián)動相關設備，以達到各條線路火災聯(lián)動的目的。

該方式比較簡單，實施難度較小，但是需要增加各線路硬線連接所需的輸入輸出模塊或者通信連接所需的通信協(xié)議。硬線連接方式只能傳遞各線路之間的火災信息，而通信連接方式能傳遞較多的信息，更便于消防聯(lián)動。本條地鐵線在設計時，考慮到換乘站較大，需要接入報警回路的設備較多，因此采用分設火災自動報警系統(tǒng)的方式。

圖4 換乘站分設火災自動報警系統(tǒng)

（2）換乘站火災自動報警系統(tǒng)合設時，相當于對先開通線路火災自動報警系統(tǒng)的擴容，由先開通線路設置火災自動報警系統(tǒng)主控制器，并且先開通線路的車控制作為所有線路的消防控制室，后開通線路設置火災自動報警區(qū)域控制器，并以通信方式接入主控制器，或者增加主控制器報警回路以完成對各線路的監(jiān)控。

各線路需要根據(jù)本線路設計的接口監(jiān)控本線路的設備，并向主控制器傳送火災報警信息，由主控制器完成各線路的消防聯(lián)動。如圖5所示。此方式清晰明了，便于實現(xiàn)各線路之間的消防聯(lián)動，但是在設計時需要考慮一定的預留，實施存在一定的局限性。

圖5 換乘站合設火災自動報警系統(tǒng)

4 火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展

目前，由于地鐵站內部設備較多，設備之間存在一定的電磁干擾，致使地鐵火災自動報警系統(tǒng)或多或少存在誤報和漏報的現(xiàn)象，因此火災自動報警系統(tǒng)智能化及火災探測器多樣化是發(fā)展趨勢。

火災自動報警系統(tǒng)智能化是指使其模仿人的思維，主動對煙霧密度、環(huán)境溫濕度及光波等數(shù)據(jù)進行采集，并采用容錯控制、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡等算法對采集到的各項環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析處理，區(qū)別真假信號，以達到避免誤報和漏報的目的。

現(xiàn)階段，智能光電感煙探測器、紅外對射感煙探測器、智能感溫探測器、線型感溫電纜等火災探測器是在地鐵火災自動報警系統(tǒng)設計過程中使用較為普遍的探測器，這類探測器是被動檢測信號，因此主動檢測信號的可視化煙霧探測器是發(fā)展趨勢和研究方向，通過對光波及煙霧數(shù)據(jù)的變化來判斷火災，并對火的蔓延趨勢做出詳細的描述，有效地避免傳統(tǒng)探測器誤報和漏報的現(xiàn)象。

綜上所述，火災自動報警系統(tǒng)能自動收集現(xiàn)場的設備狀態(tài)，判斷地鐵內是否發(fā)生火災?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)與其他系統(tǒng)的聯(lián)動則能在發(fā)生火災時，起動或關閉該系統(tǒng)，將各個系統(tǒng)的功能充分發(fā)揮出來，有效避免火災的擴大，為人員的疏散爭取更多的時間。

在本條地鐵線增加了火災自動報警系統(tǒng)與垂直電梯的聯(lián)動，并增加了聲光報警器和消防應急廣播交替報警的功能，換乘站之間的消防聯(lián)動采用分設火災自動報警系統(tǒng)的方式，充分保證乘客人員的生命財產(chǎn)安全。