國(guó)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展
2011-12-02
廿世紀(jì)八十年代以來(lái),國(guó)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,出現(xiàn)了由低級(jí)向高級(jí)、由低效向高效和非智能化向智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)。根據(jù)我國(guó)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)發(fā)展的需要,筆者于1999年編寫了《國(guó)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)發(fā)展概況與發(fā)展趨勢(shì)研究報(bào)告》,重點(diǎn)論述了廿世紀(jì)八十年代初至九十年代末期間國(guó)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展概況與發(fā)展趨勢(shì)。由于報(bào)告自編寫以來(lái),一直未公開發(fā)表,現(xiàn)作為1999版研究報(bào)告對(duì)外發(fā)表。
筆者擬於2008年續(xù)寫廿一世紀(jì)以來(lái)的國(guó)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)發(fā)展概況與發(fā)展趨勢(shì)研究報(bào)告,并將作為2008版研究報(bào)告對(duì)外發(fā)表。
一、國(guó)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展
廿世紀(jì)八十年代至九十年代,隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和半導(dǎo)體、微電子、光電、計(jì)算機(jī)和信息等科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,國(guó)外火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)以市場(chǎng)為導(dǎo)向,以應(yīng)用高新技術(shù)為先導(dǎo),以減少誤報(bào)率、提高可靠性、靈敏度和擴(kuò)大探測(cè)范圍為根本目的,在開展基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)研究、老產(chǎn)品技術(shù)改造、新產(chǎn)品開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范制修訂、產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證和檢驗(yàn)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝和維護(hù)、擴(kuò)大應(yīng)用范圍和提高應(yīng)用效益等方面,都有了很大的發(fā)展,出現(xiàn)了許多新產(chǎn)品、新技術(shù),使火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)從火災(zāi)探測(cè)、報(bào)警傳輸、信號(hào)處理、報(bào)警控制顯示到與其他系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等一系列功能和可靠性大大提高、完善,大大減少誤報(bào)率,大大增強(qiáng)人們預(yù)防現(xiàn)代化各種火災(zāi)的能力,為保衛(wèi)人類生命,財(cái)產(chǎn)防火安全發(fā)揮了重要作用,成為現(xiàn)代消防技術(shù)中的一種必不可少、具有廣闊發(fā)展前途的前言消防領(lǐng)先技術(shù)和手段。
目前,國(guó)外普遍采用的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù),主要有兩種。一種是非智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù),包括嫁接新技術(shù)的老式或傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù),七十年代末出現(xiàn)的可尋址火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)和八十年代初期出現(xiàn)的模擬量可尋址火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù),這些技術(shù)盡管高技術(shù)含量少,但由于成本低,能滿足眾多小型民用和商業(yè)防火保護(hù)需要,而被許多國(guó)家廣泛應(yīng)用。另一種是代表現(xiàn)代化火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)發(fā)展水平和發(fā)展趨勢(shì)的智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù),包括從八十年代中期開始發(fā)到九十年代中期已發(fā)展成熟,并得到廣泛應(yīng)用的采用具有人工智能理論和技術(shù)的高級(jí)算法軟件的智能集中型模擬量可尋址智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)(既由智能控制器做報(bào)警決策的智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù))和九十年代初期開發(fā),并得到應(yīng)用的采用人工智能理論和技術(shù)的高級(jí)算法軟件(主要指模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件技術(shù))的智能分布型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)(即由智能探測(cè)器做報(bào)警決策的智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù))。其中,智能集中型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)發(fā)展最快、應(yīng)用最廣、現(xiàn)已成為智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)中的一種主導(dǎo)技術(shù),其中,由50只左右模擬量可尋址感煙探測(cè)器構(gòu)成的小型智能集中型智能火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)發(fā)展最快、應(yīng)用數(shù)量最多,不僅大大改進(jìn)了小空間的防火安全,而且也推動(dòng)了火災(zāi)報(bào)警工業(yè)的發(fā)展。智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)主要用于解決大、中型空間防火安全和多種系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)問題。當(dāng)前,智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)和重要趨勢(shì)是模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)算法軟件人工智能理論和交互技術(shù)被越來(lái)越多的智能火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)采用,已成為智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)中的前沿技術(shù)和核心技術(shù)。
據(jù)國(guó)外有關(guān)資料介紹,目前,全世界安裝的智能火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)的價(jià)值約占所有新安裝的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)(包括智能和非智能型火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)兩種)總價(jià)值的50%。按智能與非智能型火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)二者成本為2:l來(lái)推算,全世界安裝的智能自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)的數(shù)目約為所有新安裝的火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)總數(shù)的1/3和新安裝的非智能型火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)總數(shù)的I/2。這一數(shù)字,雖不準(zhǔn)確,但是,可以看出智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)在短短的十余年時(shí)間里,確實(shí)得到了快速發(fā)展?,F(xiàn)在,世界上所有主要火災(zāi)報(bào)警控制器和探測(cè)器生產(chǎn)廠家都在生產(chǎn)這種智能火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警產(chǎn)品。普遍看好智能火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)更快探測(cè)初生火災(zāi)、大大提高火災(zāi)探測(cè)可靠性、大大減少誤報(bào)率和系統(tǒng)維護(hù)人員負(fù)擔(dān)的好處。普遍認(rèn)為,雖然智能火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警產(chǎn)品的最初生產(chǎn)投資較高,風(fēng)險(xiǎn)較大,但是,由于該類產(chǎn)品至少具有10年的使用期,高新技術(shù)含量大,適應(yīng)未來(lái)技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展的需要,代表未來(lái)發(fā)展方向,所以,得到普遍重視。
世界上火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)始終處在領(lǐng)先地位的瑞士西伯樂斯公司自1941年發(fā)明世界上第一個(gè)離子室電子感煙探測(cè)器和創(chuàng)建火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警工業(yè)火災(zāi)公司以來(lái),于七十年代后期開發(fā)第一個(gè)可尋址火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),并從八十年代初開始瞄準(zhǔn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)朝模擬量可尋址火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),即高功能模擬量火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)方向發(fā)展的趨勢(shì)。從1980年到1990年10年間,先后共投資5千萬(wàn)英鎊,建造現(xiàn)場(chǎng)模擬燃燒試驗(yàn)設(shè)施,開展大量試驗(yàn)研究,收集大量火災(zāi)傳感器背景噪音數(shù)據(jù),建立數(shù)據(jù)庫(kù),求出區(qū)分真假火災(zāi)信號(hào)的大量算法,于1986年推出由控制器做報(bào)警決策,連續(xù)監(jiān)視傳感器模擬值,自動(dòng)補(bǔ)償靈敏度變化和具有預(yù)報(bào)警功能進(jìn)行人工干預(yù)的模擬量可尋址火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),并于九十年代初推出由采用模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法軟件探測(cè)器做報(bào)警決策的智能分布型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng),其最大好處是準(zhǔn)確區(qū)分真假火災(zāi),大大減少誤報(bào)和報(bào)警準(zhǔn)確;所研究開發(fā)的神經(jīng)模糊算法可以?;说拇竽X推理和學(xué)習(xí)能力,具有更多的專門用途,如動(dòng)態(tài)過(guò)程模化、模式識(shí)別和控制,并采用這一算法軟件技術(shù),開發(fā)響應(yīng)各種火災(zāi)的光電感煙和感溫傳感器復(fù)合的神經(jīng)火災(zāi)探測(cè)器、可靠響應(yīng)廣譜火災(zāi)的光電感煙探測(cè)器、可靠響應(yīng)快慢溫升的感溫探測(cè)器和線型光束感煙探測(cè)器。目前,該公司還在采用這一交互算法軟件技術(shù)研究適合建筑翻修時(shí)用的一種新的探測(cè)概念一—翻新方式,還考慮采用原始數(shù)據(jù)產(chǎn)生一類適合大部分環(huán)境用的算法和開發(fā)解決工作條件下出現(xiàn)的特殊問題的特定算法。該公司現(xiàn)已加入德國(guó)西門子公司,是一個(gè)國(guó)際性集團(tuán),在65個(gè)國(guó)家中設(shè)有子公司和代銷處,現(xiàn)有職工6,000多名,是世界上最大的火災(zāi)報(bào)警工業(yè)公司,到1987年5月,已在全世界安裝了20多萬(wàn)個(gè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。
美國(guó)諾蒂菲爾公司開發(fā)的采用先進(jìn)的模糊邏輯算法軟件、甚早響應(yīng)各類火災(zāi)的激光甚早智能感煙報(bào)警系統(tǒng)(VIEW)是智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中靈敏度最高的一種,比現(xiàn)有光電感煙探測(cè)器靈敏度高50倍,經(jīng)100多萬(wàn)小時(shí)試驗(yàn),無(wú)誤報(bào),是由一個(gè)超薄型的、設(shè)有2個(gè)發(fā)光二極管的新式激光傳感器、高級(jí)算法軟件和智能控制盤組成,預(yù)報(bào)警靈敏度為0.07%,米減光率;報(bào)警靈敏度為,為0.1%/米至3.24%/米減光率,在不到一秒時(shí)間內(nèi),可識(shí)別318個(gè)點(diǎn)中的任一點(diǎn)的報(bào)警,起動(dòng)159個(gè)輸出點(diǎn),對(duì)火焰火、PVC電線過(guò)熱和陰燃火的響應(yīng),分別早于離子感煙傳感器、吸氣式感煙系統(tǒng)和煙傳感器,還具有高可靠、低成本的優(yōu)點(diǎn),非常適合用于高價(jià)值區(qū),如電信、計(jì)算機(jī)房、博物館等清潔場(chǎng)所的防火保護(hù),被稱之為智能火災(zāi)探測(cè)火災(zāi)報(bào)警技術(shù)的一次飛躍。美國(guó)系統(tǒng)傳感器公司根據(jù)確定的誤報(bào)最低降低率為小于1/100萬(wàn)工作小時(shí)/每只探測(cè)器的目標(biāo),采用先進(jìn)的火災(zāi)探測(cè)和分辨算法軟件和微處理器,開發(fā)一種厚度僅有42毫米的超薄型光電、離子和感溫傳感器相復(fù)合的多傳感器/多判據(jù)智能火災(zāi)探測(cè)器,具有很高的免誤報(bào)、較早響應(yīng)多種火災(zāi)的能力。日本消防研究所和能美公司等在八十年代后期對(duì)人工智能的應(yīng)用做了大量研究,并利用神經(jīng)模糊信號(hào)處理技術(shù)開發(fā)感煙、感溫和感CO傳感器的多傳感器/多判據(jù)探測(cè)器智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng),認(rèn)為采用神經(jīng)一模糊信號(hào)處理技術(shù)有2個(gè)優(yōu)點(diǎn):一是通過(guò)學(xué)習(xí)把傳感器的輸入與輸出適宜聯(lián)系來(lái)取得知識(shí),實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器輸入的理想控制;二是便于同時(shí)使用多于一個(gè)傳感器的技術(shù)和具體處理傳感器的信息,即隨著可能處理的信息量的增加,可同時(shí)處理多于一個(gè)輸入數(shù)據(jù),如必須隨時(shí)做的更改,這樣可更早發(fā)出火災(zāi)預(yù)告,更準(zhǔn)確判定火災(zāi)。德國(guó)安福公司每年從銷售收入中撥,10%資金用于這種新技術(shù)和新產(chǎn)品的開發(fā)。