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线型光束烟感探测器:更好地利用光束

发布日期:2014-08-05作者:FFE-豪迈子公司阅读 832赞 2

高效的大面积火灾探测

大面积室内空间给传统消防安全系统带来了挑战:为了有效地探测这类空间中的烟雾,就需要由多个重叠烟雾传感器组成的复杂网络。但是,线型光束烟感探测器却恰好为这类建筑环境而设计 – 安装在墙上的单一光束烟感探测器即可探测面积高达1500m2(BS5839)或19800平方英尺(NFPA 72)的区域中的烟雾。每个探测器具有较大的覆盖范围意味着需要较少的探测器个数,同时这也降低了安装和接线的时间和成本并减少了对建筑内部美观的破坏。与安装在天花板上相比,安装在墙上使得维护起来更方便;同时,低位控制单元也使得维护过程更快更简单。需要安装15个点式探测器的空间原本需要从15个不同的地点进行维护,现在就可以只通过一个低位控制单元进行维护了。

关于不同探测系统的优点和缺点大家众说纷纭。一个常见的观点认为光束探测可能不如其它方法可靠或安全,尽管这个缺点通常是由于安装不正确造成的。实际上,光束比其它探测系统更适合某些情况;这篇文章将说明如何更好地利用光束。

原理

要有光

线型光束烟感探测器的工作原理是烟雾颗粒干扰了红外(IR)光的传输和接收。发射器发出红外光,远处的接收器测量接收到的红外光量。当烟雾进入到光束的路径,接收器接收到的红外光强度就降低了;当降低值达到预定义的限值时,就会触发警报信号并将信号发送至消防控制器。

大多数光束探测系统都由一个发射器、一个接收器和一个控制器单元组成。发射器投射光束;位于光束‘末端’的接收器通过光敏传感器测量光束的强度;在将探测器状态传递给消防控制器之前,控制单元分析并解析信号。根据所选的系统,上述三个元件可以完全分开或完全集成。当发射器和接收器位于同一个单元时,则需要在接收器的对面墙上安装棱镜面板,用于将光束反射至接收器——这进一步降低了接线需求。

手电筒的可见光束即是一个很好的直观类比:光束从一个圆锥体中心向外扩展,光束的强度随着与中心轴的距离增加而降低。光束探测器是探测光束末端由于烟雾干扰而变‘暗’的程度。正如红外光一样,在手电筒中,光束可不扩散地穿过,这就是反射式光束系统运行的原理。由于红外光在相当大的程度上容易受烟雾颗粒和火灾热雾的影响,且人眼对红外光不可见——即比手电筒光束的受干扰性小,因此红外光被用于光束探测系统。

解决常见问题

光线的微暗、渐暗不一定是烟雾干扰造成的,还可能是由于灰尘和尘土在有效面上的积聚。先进的光束探测器中的软件可探测到这种缓慢的改变并加大增益(信号放大的一种形式)以对这种改变进行自动补偿。相比之下,突发且极高的光束遮蔽就几乎可以肯定是由于固体物进入了光束的路径,这将触发‘故障’状态以清除该路径。这样,‘智能’光束探测器系统就可以长期准确有效地执行任务并且只需要极少的人工维护。

光束探测器的类型及其各自的优点

对射式探测器与反射式探测器

从它们的名字和前面涉及到的内容我们可以看出,光束探测器有两种基本类型。对射式系统由安装在受保护区域两端的发射器和接收器组成。发射器和接收器最远距离为100 m;为了易于维护,控制单元安装在地面,接收器可连接至控制单元。反射式系统由安装在同一单元(收发器)中的发射器和接收器以及安装在对墙的反射棱镜组成。它们之间的距离也可为100 m。即使反射板不是垂直安装于传输路径,反射棱镜也能保证直线反射光束。

相对来说,对射式系统不受周围表面和光路附近障碍物的杂散光反射的影响。尽管反射式系统更容易受到其视线附近物体的影响,但是因为只有收发器单元需要电源,因此反射式系统易于安装且接线较少。从本质上讲,对射式光束探测器可穿过较窄的‘缝隙’有效运作,其更适合用于狭窄的区域或有很多障碍物的区域(例如‘拥挤的’屋顶空间)。对于没有这个问题的空间,反射式系统通常更方便。

就在最近,可允许多个收发器头在单一控制器上运行的技术被研发出来。该技术实现了对较大面积空间的高性价比保护,并改进了不规则室内空间的覆盖选择。

电动与手动调节

光束探测技术的新发展使人们可以在便宜简易和智能自动之间做出选择。传统上,在安装探测器时,人们不得不手动调节光束的光强和方向,并进行维护以补偿灰尘积聚和‘建筑物移位’。建筑构件能够以非常轻微的增量逐渐移动,从而影响光束的目标和有效性。近来,有了自动化、电动的光束调整方案可供选择。这项技术通过长期使用来自探测器的数据来自动调整它的方向和灵敏度,以保持光束的准确对齐和最佳的信号。这样不仅快速、可靠,而且还简化了安装,减少了连续维护的需要和时间。

光束探测器与其它探测器

恰当的工作需要恰当的工具

如前面已经提到的,从性质上来说,光束探测器可覆盖较大的面积,因此与其它探测器类型相比,光束探测器需要较少的探测器个数和接线,但是我们还是需要考虑其它一些事项。与其它类型的探测器相比,光束探测器受到高天花板、恶劣环境以及气流吹散烟雾的影响较少。当烟流上升时,其密度就会降低,这就导致点式探测器的运行高度有一个最大值,因为颗粒密度可降到报警阈值以下。由于光束探测器是线性运行,所以烟流的密度并不会对其产生影响——只有光路上烟雾颗粒的总数才会对其产生影响。当烟流变宽,就会遮挡更多的光束,因此随着安装天花板高度增加,光束探测器相对于其它探测器来讲就越有效。

烟雾的吹散

同样,气流可能将点式探测器的小型传感器腔室内的烟雾吹散,但气流对光束系统又长又宽的探测模式影响较小。自动光束信号强度补偿会解决灰尘和尘土的积聚,且极端温度对这种技术的影响相对较小——甚至还有适用于在爆炸性环境中使用的光束探测器。

当上升的烟流吸入周围的空气并随着烟流上升而迅速冷却时,有时烟流的温度会比它上面的空气温度还低,这时就会发生一个相关但独立的问题。在这种情况下,通常发生在高天花板空间,烟雾在一层暖空气层下方扩散,好像烟雾被困在了其自己的‘无形的天花板’下。这被称为层化,这可让安装在天花板层面上的探测器失效,因为没有烟雾颗粒可以到达天花板。解决这个问题的通常方案是在低处安装辅助探测装置以探测分层或甚至于探测烟流本身。光束探测器安装在墙上,通常安装在天花板下方最远600mm的地方,这样就使光束探测器在探测烟雾层化层上具有明显的优势。

安心

高灵敏度烟感探测(HSSD)或抽气式系统是大型室内空间的另一种选择,它们的缺点是复杂性和安装要求。使用这些系统就必须设计、安装和维护端盖、取样管道、支架、弯头和标签网络,这样既昂贵又麻烦。抽气管本身很显眼,隐藏抽气管需要安装毛细管并钻入天花板,这些既昂贵又复杂。

更好地利用光束

成功安装的黄金准则

和几乎所有的技术一样,如果安装和维护正确,光束探测器则会发挥更大的作用。大多数已报告的和‘常识性’的光束探测问题都是由于安装错误和使用错误造成的,但是如果遵循一些基本准则和常识的话,这些问题都很容易避免。

牢固的基座

光束探测器元件必须安装在坚硬且牢固的表面以减少未对准的风险:正如手电筒一样,发射器角度的细微改变将导致光束另一端较大的移动。将光束探测器安装在可能活动的建筑物表面将造成常见的问题,例如覆盖板墙或自由悬挂的配件上。甚至是建筑物桁条也可以移动,特别是温度的改变而导致其收缩和膨胀,所以并不推荐将桁条作为牢固的固定点。所以,如果不能够直接将光束探测器元件安装在砖块或砌块墙上时,推荐将光束探测器元件安装在悬挂于坚硬钢梁上的紧固且坚硬的金属框架部件上。

完美的反射

反射式光束探测器易受光束和反射板之间视线附近的物体或表面影响。障碍物不仅会干扰接收到的信号和削减红外强度,还会留下被障碍物‘阴影’隐藏的区域。如果初始安装期间错误地将障碍物表面用于对准,那么障碍物表面后方的区域将完全不受保护。因此,确认正确的对准至关重要。反射板的遮盖测试是确保整个区域受到恰当保护的一个可靠的方法。

红外干扰

光束接收器的位置应避免与其它红外光源接触。首先,如果安装有多个光束探测器,那么应保证发射器光束仅指向每个关联的接收器。如果接收器在另一个探测器系统的光束范围内,则会发生‘串扰’,导致错误‘火灾’和‘故障’情况。如果必须串级链接两套系统以覆盖较长的距离,那么为了将干扰最小化,则应‘背对背’安装发射器,而不是反射板或接收器。其它强红外光源,例如直射阳光,会导致红外饱和——与人眼一样,太‘明亮’会导致探测器不能正确发挥作用。普通的荧光灯发出的红外光很少,但是白炽灯泡、钠灯和闪光灯发出的红外光较多;光束的位置应避免其它杂散光直接指向接收器。

间隔

例如EN54-12和UL268等标准规定了线型光束烟感探测器的设计和分布结构。然而,有必要注意的是光束探测器受相关国家实施规程的管理。关于光束覆盖范围的规定宽度以及距天花板的规定高度,不同地区的规定可能不同。制造商的设计以及每个光束探测器产品取得的认证决定了光束的工作范围(直线距离)。

夜间会发生‘碰撞’的东西

最后一点,偶尔需要注意的是各种‘夜间生物’——通常指蝙蝠和猫头鹰——由于它们沿着人字形或斜屋顶的顶点飞行,可能触发误报警。尽管这可能是一个问题,但是有些光束探测系统可设置延时。只有当这种情况被登记并延续一段时间后,系统才会发送故障或火警信号,这足够任何空中侵略者再次飞走。

结论

隧道(和仓库、飞机库、礼堂…)尽头的光

这篇文章已经解释了线型光束烟感探测器的奥秘、其可行性、益处以及如何更好地利用光束。总之,光束探测器是大面积场所烟感探测的极佳选择,与点式烟感探测器相比,其覆盖面积大很多;与烟雾抽气式系统相比,其只需要最小的接线需求。根据成本、接线和空间,不同的光束系统可用于不同的项目。最重要的是,如果使用不正确,即使是世界上最好的技术也一文不值,所以遵循安装的黄金准则对安全和成功至关重要。牢记这一点,线型光束烟感探测则可以,且应该成为大型室内区域消防系统的领导者。

关于本应用的作者

Jon Ben,英国FFE公司的技术总监,负责线型光束烟感探测领域的创新、产品开发、技术支持和产品培训。Jon拥有25年高度管制制造业的从业经验,并成功将多个世界级产品推向国防、工业、医疗和消防领域等市场。



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