育鲲轮火灾报警系统误报警探讨.docx

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育鲲轮火灾报警系统误报警探讨

“育鲲”轮火灾报警系统误报警探讨

摘要

　本文简要介绍了船舶火灾及其特点，提出了船舶火灾智能报警控制的重要性，叙述了“育鲲”轮火灾报警控制系统

原理及组成，结台收集到的一些误报警的数据，通过对影响误报警的因素进行分析，发现火灾监控系统误报警与人为因素、探测器的选择、灰尘、水雾、风速、供电系统及电磁干扰等，针对这些原因提出减少误报警的措施，介绍了日常维护的重要性，并对降低本船火警系统误报率提出改进建议。

关键词：

船舶；智能火灾监控系统；火警探测；误报警；误报分析

ABSTRACT

ThisPaperintroducedshipfiresanditscharactersbriefly，andthenputforwardtheimportanceoftheintelligencefirealarmcontrolsystemofshipping.Basedontheworkingcharactersanditsconstructionoftheintelligencefirealarmsystemofourtrainingship"YuKun"andthedatasonfalsealarmscollected,thispaperanaIyzesthekindsofinterferencetocausefalsealarmsoffiredetectingsystem,gotthepointsmanualoperation,detectorselecting,duest,moisture,air-flowspeed,powersupplyandelectromagneticinterferencethatcausefalsealarms.Finally,givestheefficientwaytoreducefalsealarmsandintroducestheessentialsofmaintenance,andgivesrecommendationtoreducethefalsealarmratioonship"YuKun".

Keywords:

ship;intelligencefirealarmsystem;firedetector;falsealarms;faultanalyse

目录

绪论1

第1章船舶火灾的特点及其发展过程1

1.1船舶火灾的特点1

1.2船舶火灾的发展过程2

第2章火灾报警系统3

2.1火灾报警系统的发展简介3

2.2“育鲲”轮TYCOMX/T2000报警系统的功能3

2.3“育鲲”轮TYCOMX/T2000报警系统技术参数4

第3章“育鲲”轮火灾报警系统组成及其原理5

3.1环路探测系统6

3.1.1811H寻址式热探头6

3.1.2811PH寻址式光电感应烟雾和热探头7

3.1.3811CH寻址式一氧化碳和热探头7

3.1.4编码底座8

3.1.5CP820M室内寻址式火警按钮和CP830M寻址式防水火警按钮8

3.2中央单元8

3.3T2000控制单元和T2000全功能复视板9

3.4POC电源转换箱10

3.5T2000报警系统工作原理10

第4章火灾误报警的统计及原因分析10

4.1误报警的定义及误报率10

4.2火灾误报警统计10

4.3误报警原因分析11

4.3.1探测器类型选择不当11

4.3.1人为因素造成的误报警11

4.3.2水雾或者凝露的影响12

4.3.3粉尘对误报的影响12

4.3.4电磁干扰的影响13

4.3.5风速对误报警的影响13

4.3.6系统线路及供电系统的影响14

第5章降低火灾自动报警系统误报率提高可靠性措施15

5.1合理选择探测器类型15

5.2消除水雾、凝露及粉尘引起的误报警15

5.3加强系统的日常维护管理16

5.4减少人为因素造成的误报警16

总结17

参考文献17

关于“育鲲”轮火灾报警系统误报警探讨

绪论

随着航运事业的飞速发展,船舶火灾也呈明显的上升趋势,造成的损失也越来越大。

由于船舶空间狭窄、机器设备复杂、可燃物较多,并存在早期的火灾隐患不易察觉、初期着火地点难确定等特点,因此提高船舶的防火能力对减少船舶火灾的发生和降低火灾造成的损失显得极其重要。

因此船舶智能型火灾自动报警系统已广泛地应用于各类船舶。

但是由于火灾传感器的发展滞后于火灾报警系统的发展,并且由于传感器的固有弱点,经常会有误报火警的事情发生,给船员带来一些不必要的压力。

如何降低火警误报率是一个难题。

今天，火灾探测技术在新的传感器技术、更复杂的信号处理技术、对火灾机理的深入认识和对烟气运动的预知能力的推动下不断向更准确、更及时、更自动化的方向发展。

但是也不可避免存在一些误报漏报的现象，而且随着探测器的敏感程度提高，误报现象却越来越普遍。

在“育鲲”轮实习期间也经常发生火灾误报警现象，针对这种现象作者对火灾报警系统发生误报警的原因进行了分析并提出改进措施，以提高火灾报警的可靠性。

第1章船舶火灾的特点及其发展过程

1.1船舶火灾的特点

船舶火灾与船舶的结构和所处的环境有极大的关系，与一般地面建筑物火灾相比，船舶火灾具有以下几个显著特点﹕

（1）火点隐蔽，不易发现干货舱中载有大量货物，一旦货舱内部货物存在微小火源或发生自燃，在起火初期是很难发现的，只有己蔓延成灾，冒出大量烟雾时才能被发现，即使这时也很难确定具体的起火点。

（2）可燃物质多，火势蔓延迅速，易发展成为立体式火灾现代船舶供生活和工作用的舱室内，舱壁、衬板、天花板和镶板等虽然己从结构防火上作出了严格的规定和限制，但是采用胶合板、聚氯乙烯板、聚氨酷泡沫塑料、化学纤维等可燃（阻燃）物质来装饰板壁、门窗的仍然不少;舱室内的家具、地毯、帘布、床铺等也多为可燃材料制成，尤其是我们的实习船，可燃装饰材料、家具和床上用品等重量占自重的5~9%，火灾荷载相当大。

因此,起火后,火焰会沿室内家具等或者地面很快向四周和上部蔓延。

若发生燃油和润滑液体泄露,由于它们的高速燃烧和高热值等特性,会使火势难以控制。

同时,位于舱上各类开口具有很大的抽拔力,烟囱效应显著,火焰会很快向上发展,极易形成贯通上下的立体火灾。

（3）燃油储量大容易发生爆炸,扩大火势船舶主要以柴油、重油等为主供主机、辅机及其它机器设备作为燃料，另外还有很多的润滑油。

在各种交通运输工具中船舶的燃油储量最大，远洋船舶燃油储量是按照船舶载重量的10%估算的。

例如“育鲲”轮一次加油可加410吨左右。

（4）热传导性能强船体结构用钢板制造，其热传导性能比较强。

起火后5分钟，温度上升到500℃~900℃，钢板被迅速加热成为导热系数很大的物质。

通过焊接为一体的船体钢板的热传导，可使紧挨着的或靠近热源的可燃物质被引燃从而扩大火势。

钢材的强度也迅速降低，出现膨胀变形，失去承重力。

（5）船舶结构复杂船舶既是载运货物和旅客的水上交通工具，也是船员生活和工作的场所，各种舱室和机器设备齐全，分布在船舶各层甲板的不同部位上。

受船体的局限，船舶结构比较紧凑复杂，大多数舱门和出入口仅能容一人通过。

（6）救援困难，容易发生船毁人亡事故与一般地面建筑物不同,船舶在航行中是一个独立实体,自身灭火能力较差,外援获得途径有限。

特别是遇大风天气,附近又无其他船舶,或虽有船舶,但因风大浪高等其他原因无法靠拢,将使船舶处于孤立无援的境地。

1.2船舶火灾的发展过程

（1）起始过程几乎没有明显的烟雾产生，很难闻到烟味儿，听不到声音，但是一个火灾过程已经开始。

它的发热可能起源于室内某个角落里的烧焊工作或者某个机械部件的过热。

这个过程常常被人类感觉所忽视，而火警探头却能及时地发现。

（2）阴燃过程如果缺少氧气和燃烧材料，起始过程是不会恶化的，否则就发展为阴燃。

在阴燃刚开始大量烟雾可燃气体混合物会充满某一空间，我们可以闻到和看到烟雾，但环境温度并不高。

火势尚未蔓延。

一般都在此阶段探测出火灾将火灾损失降到最低。

（3）火焰燃烧过程经过阴燃阶段后，可燃物蓄积热量会使环境温度升高，并在物质的着火点温升加速，发展成火焰燃烧，形成火焰扩散，火势开始蔓延，环境温度不断升高，燃烧扩大形成火灾。

（4）全燃阶段火焰辐射过程可燃物剧烈燃烧时会产生各种波长的光，使火焰热辐射含有大量的红外线和紫外线，利用这些射线进行火灾探测也比较有效。

第2章火灾报警系统

2.1火灾报警系统的发展简介

根据以上火灾的发展的过程和特点以及现代科技的应用，人们逐渐提高火灾报警的自动化程度和准确率。

从1890年英国人研制的感温探测器，开创了历史上火灾探测技术的先例开始，在100多年的发展过程中火灾探测技术共经历了五代产品的发展：

第一代从19世纪末期至20世纪40年代，感温探测器占主导地位，火灾自动报警系统的发展处于初级阶段。

第二代火灾自动报警系统使用多线制技术，也称为N+1线制。

这种产品在系统比较简单的情况下还在使用。

第三代产品采用了二总线制地址编码技术，系统中采用地址编码探测器，使用一般性的探测器，从集成度、控制功能来说，比第二代产品有较大的提高，但还是存在着可靠性相对较差的弱点。

第四代产品采用了智能二总线地址编码技术，系统中所采用的探测器具有火警确认、灵敏度自动调整、污染自动检查等智能功能，这使得误报率很低，加上报警及控制器信号处理功能及容量、探测报警、显示、记忆、状态检查等功能越来越强，实现了技术上的飞跃。

目前国际上的火灾自动报警系统大多处于这一代。

第五代产品是最近几年在第四代基础上最新发展起来的，在探测器上安装有微处理器，使探测器和控制器具备二级自检，系统始终处于正常可靠的监视状态外，还具有极强的组网功能、快速通信功能;系统的容量、智能功能、可靠性进入一个新的层次。

随着科技的不断发展，火灾探测技术也在不断的更新换代。

火灾的探测技术从开始就一直是国外技术处于领导地位。

一些新观念的提出、新技术的应用都是国外的公司或研究机构首先提出和使用的。

国内的火灾探测技术始终处于跟踪国外先进技术的状态。

本轮所使用的系统即为进口TYCO的产品。

2.2“育鲲”轮TYCOMX/T2000报警系统的功能

（1）集成电源单元：

输入交流110-250V、后备电源24V蓄电池、输出电流可达5A（报警时的负载），该电源可为非寻址设备接口模块（DIM800）、非寻址报警器和蜂鸣器、门释放装置和复示器供电；

（2）16行x40字符的大屏幕LCD显示器可以显示所有的域、区和点的详细情况，多达95个字符的紧急状态处理程序指导，以及全系统状态的显示，包括当前的总火警数、故障数、隔离数和人为测试工作模式；

（3）通过输入密码登陆进操作者层次，通过菜单选择可以实现隔离、修改、测试、服务和对话功能；

（4）登陆进系统经理层次可以实现修改回路中点的描述、查看和打印回路中点的实测值，包括一氧化炭浓度、温度和探头的肮脏程度；

（5）事件记录最多可以记录3000条事件，这些记录可以被查看、选择和打印；

（6）连续的监控所有探头、手报按钮和输入电路的状况，并用最先进的技术对得到的信息进行处理，以保证得到最准确的系统状态信息，将虚假警报的概率降到最小或消除虚假警报的发生，运用特殊的技术监控烟雾探头的状态，可以消除灰尘肮脏对烟雾探头的影响；

（7）可以根据外界的环境，自动或手动改变探头的工作模式和灵敏度，以达到最佳的火灾探测效果；

（8）连续监控系统中各个部位的工作情况，包括所有的硬件元器件、供电情况、蓄电池、继电器、报警器，可寻址回路、探头和可寻址设备、输入电路和通讯回路的情况，可及时报告故障信息；

（9）每个控制器可以有4个回路，每个回路最多可以带250个有地址的器件（如：

探头、手报按钮或模块等），或8个回路，每个回路最多可以带125个有地址的器件，每个控制器加上7个全功能复示器以及遥控打印机可以有最多1500个辅助的输入/输出；

2.3“育鲲”轮TYCOMX/T2000报警系统技术参数

环境参数：

相对湿度：

≯95%无冷凝

防护等级：

IP42

工作温度：

-8℃~55℃

存放温度：

-20℃~70℃

电气参数：

主电源：

AC120V-240V+10%/-15%50/60HZ

第二电源：

额定DC24V

输入：

每路最大容量：

250

报警路数：

4回路396个探测点A路：

168B路：

46C路：

41

输出：

显示：

16行x40字符的大屏幕LCD显示器

发声器：

控制两个独立的额定2A的发声器

警报：

火警继电器和故障继电器额定输出30VDC/1.0A

第3章“育鲲”轮火灾报警系统组成及其原理

“育鲲”轮的火警系统属于第四代产品，采用了智能二总线地址编码技术，系统中包括火灾探测系统、火警控制单元、火警全功能复视板、电源转换装置等，如图1所示，全船共安装了256个地址探头或者寻址式火警按钮，还有一些非寻址探头，每个寻址探测器有一个确定的编码地址，控制器可以根据探测器的编码地址和火灾信号特性来判断火点位置。

二线制编码技术减少了用线量降低了成本方便了施工，但是为防止某一个探测器短路造成整个回路失效，本轮火灾探测器采用三个回路，而且探测器和回路都具有隔离功能。

ＦＲＤ１，２-火警复视板Ｔ２０００ＲＢＴＢ-蓄电池箱Ｔ２０００ＢＷ　ＦＣＵ－火警控制单元Ｔ２０００　　ＰＯＣ－电源转换箱　　ＰＣ／ＦＣＵ－计算机　　ＥＣＣ－机舱集控台　　ＩＢＣ－综合桥楼控制台　　

　　　　　　　　　　图1.“育鲲”轮火警探测报警系统图　

3.1环路探测系统

火灾探测系统主要由火灾探测器、短路隔离器和连接电缆组成，由于中央单元和探测器之间通讯信号经过特殊处理所以对电缆的要求并不高下面简单介绍一下系统的火灾探测器及报警按钮。

3.1.1811H寻址式热探头

本船使用的热探头可根据实际情况选择定温（60℃）、正常环境差定温、高温环境差定温三种模式。

它的工作原理如图2所示：

探测器的感热原件是通过一个独立的热敏电阻产生与环境温度成正比的输出，温度上升的速率是通过这个输出在控制器中与串行的温度值对比差值测量出来的，温度系数为负的热敏电阻输

图2.寻址式热探头和寻址式光电感应烟雾探头工作原理

出一个模拟信号，这个信号再送到通信接口，然后把温度值的信号传给控制器或。

定温式感温探测器就是先检测温度的高低，当温度达到某一设定温度时（如：

60℃）就发出报警信号；而变温式感温探测器则是检测温度上升的斜率达到某一标准而产生报警（如：

10min内，温度上升了6℃）。

环路的电缆连接在右侧所示基座的L（-）极和L1（+），如果需要安装遥控指示器需要将指示器连接在L（+）和R极之间，而L2（模拟输出）用来连接声信号仪或者继电器底座。

探测器的回路地址通过控制器或者火警地址程序存放在中央存储器中。

相对于感烟探测器，感温探测器反应比较慢。

所以，在设计时，感温探测器往往部署在不宜部署感烟探测器的区域。

3.1.2811PH寻址式光电感应烟雾和热探头

本轮采用的是散光式的烟雾探头，其工作原理：

光电烟探头由一个红外线光源，一个反射镜和一个光电二极管组成。

正常情况下，镜子反射出少量的光到光电二极管。

旧式的光电烟探头在镜头被污染后就停止报警，新式的光电烟探头带有监控装置，能够自动发出探头故障信号。

当烟雾颗粒进人光电分析腔后，红外线除被镜面反射外，同时也被烟雾颗粒反射，光电二极管上接收到的红外线就会增多，最终会引发报警。

白烟和灰烟反射红外线最厉害，黑烟相对较少，同时一些快速燃烧的火灾产生的烟雾很少，不容易被发现。

所以811PH还具有感温功能。

它的工作原理如图2所示，通过光学元件电路感受烟雾颗粒，发出报警。

它的外形如图4所示。

图3.光电烟雾探测器工作原理简图图4.光电烟雾探测器实物图

探测器的感温功能是通过感受空气温度的上升速度来提高感烟探测的灵敏度，防止漏报，探测器的感温原件使用一个单独的电热调节器根据绝对温度产生一个线性的输出，温度的变化率通过返回到控制器的温度差来测定。

3.1.3811CH寻址式一氧化碳和热探头

811CH是现在比较流行的一氧化碳和热探测器，它适合比如储藏室，安装感烟式探测器不太方便的机器处所，或者安装感烟探测器容易引起误报的场所。

这种探测器还集成了感温功能，这样可以保证探测器在一氧化炭探测能力不足时或更复杂的环境中工作。

它同时结合了可靠的电子一氧化炭探测装置和高性能的温度探测器，保证了探测的可靠性。

3.1.4编码底座

一个探头或者火警按钮可以单独使用一个编码底座，也可以数个探头或者火警按钮使用共用一个部位号，此时需要一个编码母座，子座用普通底座。

当开关量信号需要进入总线系统时，可选用开关量编码盒，在报警器上单独占用一个部位号。

底座又分为普通底座、隔离底座、带继电器输出的底座、带蜂鸣器的底座等。

而且安装时分为防水和不防水两种，防水式的在安装时要多安装一个防水底盒导线通过填料函进入底盒。

基座上还安装有探头的地址标签。

3.1.5CP820M室内寻址式火警按钮和CP830M寻址式防水火警按钮

手动火灾报警按钮一般安装在人员经常出入的走廊、通道、楼梯口等明显的地方。

由安装位置不同可选择室内式和防水式的。

每个出口要有一只手动按钮。

手动按钮要布置在走道内易于到达处且使走道内任何一个地方距离手动按钮不能超过20m。

当火灾发生时，打碎开关盒外的玻璃，按下火灾报警按钮后，立即产生一个优先中断信号，送往报警控制器，同时盒上发光管闪烁。

它的内部电路原理也比较简单如图5所示：

图5.寻址式火警按钮及其内部电路

除此之外，探测系统还有其他一些设备和装置，比如传输电缆，短路隔离器，用来防止环路电源短路保证电缆的绝缘；防尘罩在需要的情况下隔离探测器等。

3.2中央单元

中央单元为模块式结构，由几种功能不同的模块组成，可根据系统需要选择相应的模块。

（1）CCU3/C-MXMB报警处理模块。

它是中央单元的核心部分，板内有一个内部和两个外部串行通信口，内部串行口用于接收来自探测环路接口板的信息，控制其相应的动作。

外部串行口用于和控制单元等通信。

此板还能通过继电器输出模块完成相应的报警和控制功能，还能通过通信接口板实现与外部计算机、打印机等的串行通信，同时还可以控制开关量输入输出模块完成相应的功能。

（2）XLM800回路扩展模块。

此板的作用是用于扩展回路，也可以代替源控制器内回路接口板上的两个回路（当其已坏时），每个回路扩展板上有两个回路接口，可以扩展两个回路，“育鲲”轮现有3个寻址回路LoopA、LoopB、LoopC，所以只需要一块回路接口板XLM800。

（3）IOB8008进/8出输入输出扩展模块。

每块8进/8出模块可以提供8个继电器无源输出和8个24V监控输入，每块回路接口板通过本地总线可以带两块输入输出扩展板，共得到16个继电器无源输出和8个24V监控输入；或者通过多用途接口板MPM800扩展总线连接，每块多用途接口板最多可以五块IOB800，共得到80个输入输出。

（4）DIM800非寻址式探头接口模块。

该板用于T2000系统数字寻址回路里连接传统的非寻址式探头和手报按钮，每个模块可以接最多20个非寻址探头。

（5）RIM800继电器输出模块。

该板受报警处理板控制，驱动外部报警、控制设备。

如通用报警系统、警铃、防火门电磁铁等。

此外本系统还包括HVR800高电压继电器模块、CIM800触点式输入监控模块、防爆回路接口模块、防爆区域触点式输入监控模块等。

3.3T2000控制单元和T2000全功能复视板

T2000安装在驾驶室后壁是一套完整的火警探测和报警控制设备，根据系统需要，它包含两个箱体，控制器和电池箱。

它的作用是接受火灾探测器从监护现场发送来的火灾信号，经过处理后给出声光报警信号，并在液晶显示器上显示火警所在Loop、探测器部位及发生火情的时间等信息，以便船员及早采取灭火措施。

同时它对报警指示设备的输入输出线路进行监控，包括外部故障如探测器、警铃及线路的故障，图6.控制面板及复视器实物图

系统内部的故障如主副电源故障、指示灯故障、接地故障、保险丝故障等。

同时在报警控制板上可以进行警报复位、手动模拟测试，还可以对故障或者需要隔离的环路或者探测点进行暂时隔离。

而T2000R全功能复视板具有T2000相同的基本功能和外形如图8所示。

本轮有两个一个安装在消防控制站，另一个安装在机舱集控台。

3.4POC电源转换箱

火灾报警控制系统需要24小时可靠工作，属于消防用供电设备，其主电源应当采用船舶主电网通过应急配电板产生的电源，其备用电源采用蓄电池通过应急配电板产生的电源。

应急电源除为火灾报警控制器供电外，还为与系统相关的消防控制设备等供电。

主电源和备用电源通过POC电源转换箱达到切换功能。

3.5T2000报警系统工作原理

布线采用带地址编码的两总线制系统。

每个探测器有一个特定的编码地址，根据编码地址和平面配置图便可确定探测器的位置。

控制器采用串行通信方式访问每只探测器，探测器向控制器发回开关量或模拟量数据，控制器根据信号特征或经过处理便可判断正常、故障或火警等状态。

这种系统用线量减少，施工方便。

为了避免某只探测器短路造成整个回路失效，甚至损坏探测器和控制器，分段加装短路隔离器。

两总线制布线系统具有兼容性、可靠性、经济性等优点。

图

第4章火灾误报警的统计及原因分析

4.1误报警的定义及误报率

根据我国国家标准，误报警的定义：

实际上没有发生火灾而火灾报警系统发出了火灾报警信号。

根据国际标准，误报警定义为所报的火警现在不存在，并且不曾存在过。

所以说只要是无火灾却报了火警都叫做误报警。

误报率是指火警系统中各装置在规定使用条件和期限内发生误报警的次数，通常以百万小时内发生误报警的次数表示：

误报率η=误报警次数n/百万小时t（

小时）。

同时资料显示误报率的概率分布规律属二项分布。

4.2火灾误报警统计

“育鲲”实习的三个月期间，经常会有火警误报，经过统计从2月20日到5月20日共发生86次，其中65次发生在3月20至4月11大洋船舶坞修期间，其他报警分布相对比较均匀，从上面的公式可以计算出这三个月的火警误报率为：

η=

=

=39814

坞修期间报警主要发生在机舱和楼道等地方，如地址为TWEENDECKCOOIDOR的探头，因为坞修期间经常会进行一些电焊气焊操作，同时探头没有隔离，而且由于电气焊烟雾比较浓扩散面积比较大，引起报警的探头比较多而且重复次数较多。

此外坞修期间的喷砂等操作造成较大的烟尘也在走廊通道造成报警，船厂工人不熟悉本船环境也造成在工作时误碰门前或走廊的火警按钮造成报警。

同时CADET房间发生报警的次数也比较多，再者比较潮湿的储藏间发生报警的次数也比较多。

4.3误报警原因分析

根据统计火灾系统误报警主要与环境的温度、湿度、水雾、电磁干扰、灰尘、人为误操作、探测器敏感度等有关。

其中人为误操作和吸烟造成的误报警比较常见，再者由于天气变化或者空调温度不当很容易产生水雾或者结露也会造成误报警，同时探头长期缺乏清洁维护积灰过多，探测系统长期缺乏维护霉变，绝缘效果差等也会造成误报警。

4.3.1探测器类型选择不当

探测器类型选择不当是造成误报的主要原因之一。

不同的火灾探测器都只对某些火灾信号比较敏感。

有的火灾有较长的阴燃阶段,有的火灾释热速率较快,有的火灾火焰辐射较强,应当根据船舶各