火灾探测器的研究现状与发展趋势.doc

火灾探测器的研究现状与发展趋势2004年第7期
·消防技术·
火灾探测器的研究现状与发展趋势
杜建华，张认成
(华侨大学机电及自动化学院，福建泉州362011)
摘要:通过对各种火灾探测器的介绍和分析，阐述了当今各种火灾探测器的研究现状，并在此基础上结合我们的研究成
果，提出了火灾探测器的极早期探测、多传感器复合和小型化、智能化的发展趋势
关健词:火灾探测器;极早期探侧;研究现状;发展趋势
1前言
火灾作为一种在时空上失去控制的燃烧所引发的
灾害，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。
由此引发的重大安全事故比比皆是，所以人类一直也
未停止过对它的研究口
Z火灾探测技术
2.1火灾探测原理
火灾的发生和发展是一个非常复杂的非平稳过
程，它除了自身的物理化学变化以外还会受到许多外
界的千扰，火灾一旦产生便以接触式(物质流)和非接
触式〔能量流)的形式向外释放能量。接触式形式包括
可燃气体、燃烧气体和烟雾、气溶胶等。非接触式如声
音、辐射等bl。火灾探测技术就是利用敏感元件将火灾
中出现的物理化学特征转换为另外一种易于处理的物
理量。各种探测器对应的火灾物理参量及探测器如图
1所示。
火焰(非接触式)
辐射一火焰探测器
形状用像探测器
温度一感温传感器
静电探测器
火灾燃烧产物
(接触式)
固体产物微粒{感烟探测器
离子式
光电式
t烟雾形状一图像传感器
气体产物一气体传感器
燃烧音(非接触式)一声音传感器
圈1火灾物理参f与对应传盛器
随着传感技术和信号处理手段的不断完善，火灾
探测技术也随之有了突飞猛进的发展，并已从单一的
物理量探测逐步转变为多元复合智能探测模式，为火
灾监测提供了可靠的保证。
2.2火灾探测算法
将火灾发生的物理特征通过传感单元转化为电信
号以后的一个问题就是判断是否报警，这就需要靠火
灾探测算法来实现。根据对火灾物理参数探测方式的
不同，可将探测算法分为接触式火灾探测算法和非接
触式火灾探测算法两类。其中接触式火灾探测算法主
要应用于火灾探测传感器中的感温、感烟和气体传感
器等。早期都是使用阑值法，就是在传感器中设定一个
阑值，如果检测到的参数高于这个设定值，探测器就会
发出报警信号。环境变化的影响会影响探测器的探测
性能，固定的阂值探测算法显然是不合理的，例如在气
温高的时期和气温低的时期，对于温度传感器的报警
温度应该有所不同，探测器长期暴露于空气中，也会影
响其判断的灵敏度，基于这些因素产生了浮动式的判
断闭值算法。使用这种探测算法的探测器通过跟踪环
境影响的变化对阑值进行自动调整，从而保证更高的
正确报瞥率。
随着火灾探测技术的发展，出现了能够输出模拟
量数据的火灾探测器，于是便产生了模拟量火灾探测
算法,叉禅仁过程潜。又史必发全是存一定规律溺，，硬过
大量实验可以找出它在发生过程中各种物理特征变化
的规律，再将探测器探测得到的模拟量数据通过计算
机分析与我们掌握的规律进行对比，如果符合，就发出
报警信号，反之，则说明没有火灾发生。
非接触式火灾探测算法主要应用于图像、火焰和
声音探测器等[21。它也是在模拟量探测输出出现的基
础上发展起来的，与过程法相类似，都是通过对所得到
的大量数据进行分析来提取火灾特征，与实验中得到
的各种火灾情形特征比较判断火灾的发生与否。不过
非接触式探测算法还有很多值得深人研究的方面，如
通过烟气的湍流效应和火焰图像等来建立火灾探测算
法等。这些算法虽然都有人研究，但是都还只处于实验
室阶段，还需要更多人的努力将它们推向实际应用。
3火灾探测器
火灾探测器发展到现在已经有了一百多年的历
史，从19世纪40年代到20世纪40年代的一百年间，
感温探测器一直占据着主导地位，但也只是处于初级
阶段。在这期间逐渐出现了定温探测器、差温探测器和
差定温组合式探测器。20世纪50年代至70年代期
间，出现了感烟火灾探测器。80年代后期，总线制火灾
探测器开始兴起，其后又出现了模拟量可寻址技术，给
火灾探测技术注人了新的活力，为火灾探测的智能化
发展奠定了良好的基础。到90年代开始倡导极早期火
灾智能报警系统，它能在火灾发生初期对火灾进行识
别并发出报警信号，将火灾抑制在萌芽状态。如今又发
展起来的许多新型的火灾探测器，对于火灾探测也越
来越准确可靠。
根据探测方式不同，可大致将它们划分为:(1)点
型探测器:以探测器为中心点，对周围火灾参数进行响
应的火灾探测器。目前大部分的火灾探测器属于点型
火灾探测器。(2)线型火灾探测器:这种火灾探测器形
成一个连续的线路，并对这一连续线路周围的火灾参
数进行响应。
3.1感温火灾探测器
物质在燃烧过程中，释放出大量的热，使环境温度
升高，探测器中的热敏元件发生物理变化，从而将温度
信号转变成电信号，传输给火灾报警控制器，发出火灾
报警