空氣采樣早期煙霧探測報警系統在通信機房中的應用

　　隨著計算機技術及微電子技術的發展，通信設備系統集成要求越來越高，高度的系統集成使過去多間機房容納的設備被濃縮到一個機柜中，這樣，機內通風及機房環境的恒溫恒濕是必不可少的，而機內通風和空調設備的采用，能起到降低溫度避免溫度過高而且發生火災的作用，從而對火災煙霧起到了稀釋作用，這樣，初始火災產生的煙熱浮力變小，難以達到天花板，這就大大地推遲了普通被動式點型感煙探測器的響應報警時間，甚至因煙霧嚴重稀釋或難以擴散至探測器使它無用武之地。
　　通信機房是信息網絡的心臟，由于通信設備價格昂貴，一旦發生火災，不僅造成嚴重的經濟損失，而且造成設備癱瘓，將使政府、公司、銀行、商業、工廠及個人的通信聯絡中斷和數據丟失，其損失是無法估計的，更重要的是社會效益難以挽回。如1995年4月1日，廣東省汕頭市金砂郵電大樓因電線短路引發火災，燒毀5萬門程控交換機、20萬門全自動傳呼交換機和查詢臺、長途交換機房等，造成國際、國內通訊中斷達40余小時，過火及煙熏面積約600平方；2002年2月27日海口市通信機房發生火災，造成包括省委、省府等四大班子在內的6500個接入網用戶通信中斷，52個中國移動通信基站的通信受阻，出入局呼叫、數據通信小靈通網絡、部分金融系統網絡、有線電視網絡亦受到不同程度影響；此起火災系傳輸機房內一條48伏電源線短路而造成；因此在通信機房內實現火情提早報警會贏得充足的時間去發現和處理火情，避免釀成火災，這是至關重要的。
　　機房設備的電線、電纜的塑料絕緣層，為增加阻燃性，均加入了鹵化物和磷酸鹽之類的添加劑。這些添加劑減緩了火勢蔓延，但產生過量的煙霧，這些煙霧導電的隨機性可能引起電路的誤操作，元件上的煙塵還可能導致運動部件的磨損。煙塵沉積在存儲介質如磁盤、磁帶上時，可能會產生錯誤信息。直徑0.5微米（相當于一根頭發粗細的1/150）的煙塵顆粒會損傷硬盤驅動器。另外，起火時除產生熱和煙外，也釋放出腐蝕性氣體和有毒氣體，大多數塑料燃燒時產生的是酚性氣體，聚氯乙烯絕緣燃燒時釋放出大量氯化氫氣體，它與水分子結合形成鹽酸，鹽酸是一種侵蝕電子元件接線端子和電路板的強腐蝕性試劑，必將危及設備的正常運行。那么在形成煙霧之前，早期報警就會避免這種損失。要提高報警，就需要高的探測靈敏度，也就要求比較微弱的煙時就能報警。而普通點型感煙探測器必須被動地等待煙霧聚集到足夠濃度才報警，這就限制了它在此環境中的使用。
　　1301在過去一直是電氣設備的主要滅火劑，但由于其破壞地球臭氧層而正在逐步被淘汰。二氧化碳需要高濃度，也是有害的，而且由于它是低溫釋放，可能對運行中的電氣設備造成凝霜，帶電設備上會出現電解腐蝕。目前1301和CO2滅火劑已被FM取代，但所有滅火系統都要煙霧探測器來啟動，啟動越早，損失越小，要能夠提高發現火情，將火災撲滅在萌芽中，避免形成濃煙和不必要的滅火劑噴灑，對機房來說采用早期煙霧報警系統非常必要。因為通信設備終年運行，不可停頓，而煙霧控測器要求應使維護、檢修量變得最小，應避免爬至吊頂去檢修。一旦有金屬物品掉入機柜，后果將不堪設想。另外，機房內有各種設備如交換機、發射機、高壓電源、電腦等，探測器不能受電磁干擾，否則易引起誤報或引起誤噴灑。
　　通信機房的火災隱患主要產生于電纜、電線的過電壓或過電流，實踐表明普通感煙探測器報警時，電線、電纜已燒毀，無法再使用。這樣，即使是普通的感煙探測系統報了警時也無濟于事，必須早報警，要求電纜、電線剛剛出現過熱，發出焦糊味但還沒有生成可見煙，電線、電纜還沒有變形時就報警，那么早期報警就能避免設備和線纜不受損傷。
　　另外，機房的數據保存、人員的疏散也需要有足夠的時間來處理，這樣，早期報警就成為機房環境的火災防范必不可少的要求。
　　通信建筑對火災報警系統的要求歸納如下：
　　1.火災自動報警系統要適合工作在有較強空氣流動的環境中，一般空氣更換率在20－40次/小時或更高。
　　2.為及早發現火情，有足夠的時間進行人工處理和撲救，火災自動報警系統要在火情初期提早報警。
　　3.為防止誤報，火災自動報警系統要適合工作在有電磁干擾的環境中，而且不會因灰塵、潮濕產生誤報。
　　4.機房設備運行不可中斷，其火災自動報警系統應使維護次數降到最低，檢修麻煩是不可取的。
　　5.要盡量避免滅火劑噴灑，火災自動報警系統要早報警，以便有足夠的時間處理火情，避免形成火災。
　　6.機房中火災生成的煙霧和氣體，具有很強的腐蝕性，火災自動報警系統在火災初期就要報警，不讓煙霧污染設備，這就要求具有很高的靈敏度，并且對各種材料燃燒產生的煙霧均有一致且靈敏的反應。
　　7.火災自動報警系統必須是高可靠性、高穩定性、高靈敏度及便于維護，以降低其運行成本。
　　8.特別是對無人值守或相距分散的機房應具備聯網功能，要做到遠距離集中監控，統一管理，而且擴容升級方便。
　　試驗及經驗表明，絕大多數火災都可分為四個階段：初始階段，存在著肉眼看不見的很微弱的煙霧，火災的初始階段發展很慢，可長達數小時，且不易被人們發現。而普通的感煙探測器在這個階段還沒有反應，如果火災探測系統能夠在這一階段及早發現火情并報警，將為控制火勢發展贏得寶貴的時機；可見煙霧燃燒階段，可以看到煙霧的明顯存在，這也是離子、光電感煙探測器工作的階段，這個階段離明火的出現僅有數分鐘；火焰燃燒階段，陰燃聚集的熱量導致物質出現有焰燃燒；劇烈燃燒階段，環境溫度上升數十度至幾百度，這是感溫探測器、水噴淋的動作溫度區。由于傳統的探測器一般都在火災發展到后三個階段時發出報警，而這三個階段時是相對較短，約幾秒鐘到十幾分鐘，所以即使發現火警也為時過晚。
　　普通的感煙探測器工作在第二個階段，從實驗得知，它發出報警時，在被保護區內已是煙霧彌漫，雖然報了警，但機房工作人員沒有足夠的時間去處理，錯過了將火撲滅在萌芽階段的良機，即使啟動了滅火設備，這時已造成了財產和人員不同程度的損傷，更何況通信設備是不允許停頓和中斷的，因此提早報警至關重要。
　　近幾年來，國內電信系統較多機房中采用的空氣采樣式早期煙霧探測報警系統較好地解決了在火災初期實現自動報警的問題，這一系統的代表產品如澳大利亞GO－DEX PTY.LTD公司生產的GO－DEX型空氣采樣式感煙火災探測器、中國山東宏雁消防自控有限公司引進澳大利亞技術生產的VESDA空氣采樣早期煙霧探測系統以及香港科藝公司的國外產品。
　　空氣采樣早期煙霧探測系統是利用伸向被保護區內的管網，由偵測腔內的抽氣泵經由空氣采樣管路不斷地抽取防護區域內的空氣樣品進行檢測，而不是被動地等待煙霧的擴散，經過濾器將空氣中的灰塵去掉，再進入激光室，激光源所發出的光經過聚焦后在偵測腔的正中聚焦，當煙粒子經過樣本抽取網絡被傳送回偵測腔時，相對比例的煙粒子通過聚焦點時所形成的光線折射率會被接收器讀取，對空氣中的煙霧量進行分析，此讀數通過計算機運算后就能反映出煙霧的濃度大小及相應的比例（其工作原理見下圖）
　　空氣采樣早期煙霧探測系統偵測室具有極高的靈敏度且其靈敏度連續可調，探測范圍廣。煙粒子的基本直徑在十微米以下，空氣采樣早期煙霧探測系統的靈敏度為0.004－4％obs/m（傳統探測器一般為5％obs/m），因此，它可以探測到很微弱的煙霧，火情報警時間大為提前，使值班人員有充足的時間尋找火源，采取適當的措施，制止火災的發生，最終避免火災及滅火過程中造成的業務中斷或設備損毀所帶來的巨大損失。
　　空氣采樣早期煙霧探測系統的取樣管路的設置具有極大的彈性，系統可用在許多傳統火災報警系統無法發揮功效的場所，采樣管網采用pvc阻燃管，采樣孔就打在pvc上，每個采樣孔的保護面積相當于一只感煙探測器。管路安裝形式多樣，采樣網管中的支管和毛細管可以水平或垂直方向布置在任何地方，如封閉機柜內、活動地板下或吊頂內，設備內部過流、過壓產生的微量煙霧可以直接探測到；在空氣流速較大的通信建筑環境中采樣管還可以直接敷設在交換機上方或空調、通風設備的回風口處，因機房內任何部位產生的煙霧在空調、通風設備的作用下均由回風口返回，采樣管網布置在回風口，可及時探測到整個機房環境內的煙霧變化，而普通感煙探測器卻是不允許安裝在通風空調的回風口。采樣管網安裝極其簡便，避免了繁瑣的連線、安裝調試工作。
　　在火災發展的初始階段，通信機房中往往是因為一些設備或線纜過電壓、過電流而揮發出微量的煙霧粒子，人們看不到它，但能嗅到煙霧中的異味。這說明空氣中已出現了煙霧，只不過煙霧的濃度低于人眼的視覺閾值，當然更低于普通報警探測器的報警閾值。即使產生了很濃的煙霧，由于空調及通風設備的大量采用，煙霧變得很稀薄，使普通感煙探測器無能為力。而空氣采樣早期煙霧探測系統的工作原理是光散射測量技術，當激光照射到空氣樣品上時，不同直徑的煙粒子發生的散射現象是不一致的，普通感煙探測器都只對某些物質材料燃燒產生的煙霧響應好，而對另外一些材料產生的煙霧響應差，如光電感煙探測器對合成材料產生的煙霧敏感，而離子感煙探測器對天然材料產生的煙霧比較敏感，而空氣采樣早期煙霧探測系統對各種材料產生的煙霧都敏感，而空氣采樣早期煙霧探測系統對各種材料產生的煙霧都敏感，而空氣采樣早期煙霧探測系統對各種材料產生的煙霧都敏感，對任何大小的煙霧粒子均有很好地響應。這種激光散射的測量方法精確，測量范圍寬，靈敏度高，因此對微量的煙霧也能探測報警。其pvc采樣管內無任何電子器件，因此不會受到機房內電磁環境的干擾，甚至可用于防爆環境，其多級過濾方式一方面將大的灰塵、臟物過濾掉，另一方面又將精細過濾后的潔凈空氣送回探測腔，時時刻刻清洗腔內的光學元件，而且空氣采樣早期煙霧探測系統還采用了結合激光技術的灰塵處理和識別分離（LDDTM）功能，因此這種設備可以較長時間不用清洗和校正，不僅降低了誤報率，而且延長了系統的使用壽命，滿足了通信機房的不間斷火情監測的需要。而感煙探測器必須每年或每二年清洗和校正一次，在清洗和校正期間，探測系統無法對機房實施火情監測，從而使機房較長時間處于無監測狀態，而且探測器的清洗和校正所需費用較高，從而增加了運行費用。空氣采樣早期煙霧探測系統靈敏度高，得益于其所具有的自動環境學習功能（classfire）可以根據周圍的環境進行學習，然后根據所積累的數據設定靈敏度，以達到任何環境都能精確探測的效果，該功能還可以鑒別出灰塵、潮氣和煙霧的存在，另系統的自動比較功能可以設置警報的延時輸出，經過一段時間的比較，系統可以確定煙霧的穩定變化再發出警報，從而避免由于環境的異常變化造成的誤報，提高了報警的可靠性。空氣采樣早期煙霧探測系統還能與普通火災報警控制器相連，實現雙路報警或者啟動聲光報警設備，并可通過高級接口把早期報警系統同樓宇管理等智能系統或通信建筑環境動力等局域網連接，融入到這些智能化系統中去。
　　通信機房正向無人值守方式發展，對機房的遠距離集中監控變得非常必要，空氣采樣早期煙霧探測系統對有局域網的場合如環境動力網采用開放協議高級接口，將空氣采樣早期煙霧探測系統的設備與局域網相連，這樣在環境動力網中除對電流、電壓、溫度、濕度進行監控外，還可對機房中的煙霧狀況等系統早期報警的信息進行采集和監控。對于沒有局域網的環境，空氣采樣早期煙霧探測系統可采用網絡終端機進行聯網，在任何地點，有任何煙霧報警發生后，系統以自動撥號的方式通過市話網或無線網直接傳到監控中心，監控中心運行專門的監控軟件，讀取各分局機房中空氣采樣早期煙霧探測系統所獲得的信息，并可進行遠程編程和維護。