使用感烟火灾探测器可以最早地感受到火灾的发生，感烟火灾探测器是目前世界上应用较普及、数量较多的火灾探测器，可以探测70%以上的火灾。那么，作为新兴的独立式光电感烟火灾探测报警器又有哪些优势？应用和发展前景如何？

    推广独立式光电感烟火灾探测报警器的必要性与紧迫性

    随着我国人民生活水平的逐步提高和个体经济的迅猛发展，各种现代化的家用电器不断增加，威胁到我们生命财产安全的火灾事故也不断增加，因此，居民住宅和“九小”场所的火灾安全问题越来越引起人们的关注。尤其是2010年上海静安区“11.15”高层住宅楼特大火灾给人们的消防安全意识敲响了警钟，引起了各级政府和民众对消防工作的重视，但我国火灾多发，群死群伤的状况仍然未得到根本改变。

    根据公安部消防局的通报，2010年全国接报火灾13.17万起，死亡1108人，受伤573人，直接财产损失17.7亿元。

    根据美国消防协会（NFPA）发布的“2010年美国火灾损失报告”，美国消防部门2010年接警133.15万次，火灾造成3120人死亡，17720人受伤，116亿美元的财产损失。其中住宅类火灾占所有建筑物火灾的80%，所有火灾死亡人数的85%发生在家中。

    从我国和美国2010年火灾统计数据分析，住宅和宿舍是火灾发生数量多、死亡人员多的集中地，而厂房和仓库火灾（美国为建筑物火灾）占火灾金额损失的70%以上。

    我国目前实施的GB50045《高层民用建筑设计防火规范》、GB50016《建筑设计防火规范》和GB50116《火灾自动报警系统设计规范》都是要求在各类大型或较大型民用建筑与工业建筑中安装火灾自动报警系统，且火灾探测器主要安装在楼梯间、走道、电梯前室等位置，而对普通民用建筑、多层民用建筑、多层商住楼、小型旅店、商店、小型娱乐场所、小型加工厂以及各类建筑的居民房间都没有规定要求安装火灾自动报警系统。因此，在住宅和人员密集的小型场所等火灾自动报警系统未覆盖的场所，为减少火灾损失和人员伤亡，推广使用经济适用的独立式火灾探测报警控制器是非常必要和紧迫的，而独立式光电感烟火灾探测报警器因其结构简单、安装简便、报警响应迅速、成本低廉、适用场所广、“环保”等因素，应成为首选产品。
    独立式光电感烟火灾探测报警器的基本原理与技术标准

    烟雾是火灾的早期现象，使用感烟火灾探测器可以最早地感受到火灾的发生，它能够快速响应悬浮在其周围附近大气中的燃烧和热解所产生的烟雾粒子，所以，感烟火灾探测器是目前世界上应用较普及、数量较多的火灾探测器，可以探测70%以上的火灾。

    感烟火灾探测器从工作原理方面分为离子型和光电型。离子感烟火灾探测器对微小的烟雾粒子响应较快；光电感烟火灾探测器对较大的烟雾粒子较为敏感。火灾的初期，空气中微小的烟雾粒子较多，因而离子感烟火灾探测器会比光电感烟火灾探测器提早报警。但因火灾发生后蔓延极快，事实上离子感烟火灾探测器与光电感烟火灾探测器的报警时间相差不多，同时因离子感烟火灾探测器存在放射源辐射会造成轻微污染，所以，现在离子感烟火灾探测器应用越来越少而普遍使用光电感烟火灾探测器。适合家庭和小型场所使用的独立式光电感烟火灾探测报警器应是国内实现小范围火灾探测报警的主推产品。

    独立式光电感烟火灾探测报警器包括检测烟雾粒子的传感器组件、进行信号处理的线路板、提供声响指示的蜂鸣器和提供光指示的指示灯，以及供电的电池装置等组成，如图1所示。其工作原理如下：独立式光电感烟火灾探测报警器内置避免环境光干扰的光电迷宫作为烟雾粒子的检测室，其中含有作为发光元件的红外发光二极管（IRLED），作为受光元件的光电二极管，发光元件和受光元件成锐角或钝角分布在同一平面内，受光元件平时不能接收到发光元件的光线。红外LED间歇工作，每隔几秒钟工作数百微秒，以节省电池能量。在无火灾发生时，红外LED即使发射脉冲光束，受光的光电二极管因接收不到发射光而不产生光电流，检测电路无输出信号。在火灾发生时，烟雾粒子进入光电迷宫，由于烟雾粒子对红外LED的发射光产生散射，一些散射光被光电二极管所接收，光电二极管产生微弱的光电流，经转换和放大电路处理后，送至MCU或专用芯片进行分析，当烟雾浓度达到设定的报警阈值时，发出报警声响和光指示，提醒人们快速逃生或灭火，如图1。

    在美国和欧洲国家，独立式光电感烟火灾探测报警器在70年代即推广使用，现在已基本被社会所认可。同时，这些国家也对该类产品制定了相应的产品标准并不断修订。我国为了规范独立式感烟火灾探测报警器的生产和检验，参考国际标准ISO12239《独立式感烟火灾探测报警器》和美国标准UL217《单点及互联式感烟报警器》，于2006年颁布了中国国家标准GB20517-2006《独立式感烟火灾探测报警器》，规定了产品分类、技术要求、试验方法和检验规则，并实行国家强制认证，有力地保证了在国内销售的独立式感烟火灾探测报警器的产品质量和技术水平。

    独立式光电感烟火灾探测报警器的应用

    美国消防协会的近期调查，96%的美国家庭都有至少一只独立式感烟火灾探测报警器。表1数据来自美国消防协会2011年5月发布的HomeStructureFireS报告，描述了2005-2009年间美国家庭火灾中安装独立式感烟火灾探测报警器与家庭火灾中人员死亡率的平均比例。
 
    表1美国家庭火灾死亡率与家庭火灾发生率对比（2005-2009年度平均值）

     从表1中数据可以分析出：家庭火灾死亡率的62%源自没有安装独立式感烟火灾探测报警器或火灾探测报警器没有正常工作；安装了感烟火灾探测报警器并起作用的家庭，在发生火灾时，逃生的机会比未安装或安装未有效工作的家庭高63%，尤其是在火灾很小时，独立式感烟火灾探测报警器及时报警增加了自我灭火和逃生的机会，死亡率仅为1%。而安装独立式感烟火灾探测报警器但未有效工作的原因主要为未安装电池或电池失效。
 
    从上述数据分析可以明显看到：独立式光电感烟火灾探测器的推广和正确使用，有利于挽救人员生命，减少财产损失。但目前我国人们的消防安全意识还很淡薄，家庭火灾的防范宣传还不够，国家还未出台强制性安装要求，消防监督不到位。所以，独立式光电感烟火灾探测报警器使用还非常少，还需要大力推广。
 
    大部分发达国家或通过制定法律规定，或通过广泛宣传，积极推广在居民家庭和小型企业等场所安装独立式火灾探测报警器，提高发生火灾时人员的生还几率。根据日本、美国、加拿大等国家的经验，需要专业机构（如消防协会、消防局等），政府部门、群众团体（如居委会、妇联等）和热心人士进行广泛地、长期地宣传，并由国家层面出台强制性安装规定，推广使用的长效机制才能得到保证。例如，美国1974年通过“联邦消防法”，加拿大1975年通过“地方消防法”分别规定自1980年起的新建住宅到2004年止所有住宅必须依法安装烟雾报警器（即独立感烟火灾探测报警器）；日本2003年修改“自卫消防法”规定自2006年6月1日后新建建筑必须安装住宅用火灾警报器（即独立式火灾探测报警器），2011年6月1日后老旧建筑也需要安装，并制定了各地区的推进时间方案，成立了住宅防火对策推进协议会。日本防火协会还专门编制了宣传画、宣传影视片和宣传小册子进行宣传，尤其是对家庭妇女。澳大利亚也规定2007年7月1日起要求强制安装使用独立式感烟火灾探测报警器。
 
    我国也已开始重视独立式火灾探测报警器的推广，公安部消防局为贯彻落实《国务院关于进一步加强消防工作的意见》，发布了《关于推广应用独立式火灾探测报警器等消防技术的通知》，明确提出该探测报警器主要适于安装在现行国家消防技术规范尚未规定设置火灾自动报警系统的建筑和场所，如：集体宿舍、建筑工地工棚、家庭旅馆、小型餐饮场所、小型公共娱乐场所、小型商场等人员密集的建筑和场所。
    2006年以后，河南、辽宁、山东等省相继制定了地方标准，规范独立式感烟火灾探测报警器的设计、安装、使用。

    虽然我国在国家层面和省市层面提出了要求，但要推广使用还存在很多困难，一些配套的法规还需要出台。目前，制定适宜的地方法规和消防监督相结合的方法，在“九小”场所推广使用独立式光电感烟火灾探测报警器具有更现实的可行性。
 
    独立式光电感烟火灾探测报警器的技术发展

    独立式光电感烟火灾探测报警器在满足国家标准GB20517要求的基础上，我国的生产企业也不断进行研究，推出了有一些技术特点的产品，促进了独立式光电感烟火灾探测报警器的发展，举例如下：
 
    环境漂移补偿技术

    灰尘粒子无时无处不悬浮于空气中，也会飘落在独立式光电感烟火灾探测报警器的光电迷宫中，使用环境中的灰尘积累会影响感烟探测的灵敏度，当积尘严重时，这种非火灾因素的粒子也会产生误报警。一般情况下，灰尘的累积过程是缓慢的，具有环境漂移补偿功能的产品，通过不断地定期监测环境灰尘产生的本底值，并采用智能算法自动修正报警阈值，则可以大幅度减少误报的风险。
 
    自诊断技术

    采用自诊断技术的产品，可以对发光回路、受光回路及其转换电路、放大电路等进行自我检测，当不能达到使用要求（如红外LED或光电二极管失效，污染严重等）时，可以通过声光信号进行故障报警，指示使用者进行及时更换或清洁。而普通的产品只能自检声光回路。
 
    语音报警技术

    常见的独立式光电感烟探测报警器使用蜂鸣器报警，通过不同的声调或“嘀嘀”声的长短组合实行火警或低电压报警，不直观；使用语音报警技术的产品则使用如“发生火灾”，“电池电压低”等人们的自然语言进行报警，比只具有“嘀嘀”声报警的产品更容易理解报警的状态，便于更快地进行处理，更适合我国国情，应在我国大力推广。
 
    后向光电感烟探测技术

    对于散射式光电感烟火灾探测器，按照散射角的大小分为前向散射和后向散射。研究和试验表明，采用后向光电散射技术的产品具有比前向光电散射技术的产品对四种试验火（SH1～SH4）具有更均衡性的响应。迷宫设计良好的后向散射感烟探测的产品可以更好地避免对“黑烟”的漏报。
 
    电话或短信报警技术

    当发生火灾时，独立式感烟火灾探测报警器通过输出控制，拨出预先设定的电话号码或发出短信息至指定的手机进行远程报警，可以实现人们即使不在火灾现场，也能远距离获得报警信息。
 
    产品互联技术

    互联型产品可以通过有线或无线方式相连，组成小型互联式报警系统。如果一个独立式感烟火灾探测报警器报警，则其他所有互联的警报器也会鸣叫，但声响不同，以示区别。互联型产品实现多个房间的相互监控和互助，从而提醒人们及时灭火或及早逃生，可以更多地挽救人员的生命。
 
    防电池漏装技术

    具有防电池漏装结构的产品，一旦电池取走后，独立式火灾探测报警器就无法装入安装底座，可以确保安装时电池不被遗忘，这种设计对于产品的有效工作具有更重要意义，已高于国家标准GB20517“电池取走需要明显警示标识”的要求。
 
    输出控制技术

    在火灾报警时提供输出控制接点的产品，可以实现报警信号的对外输出，实现向报警装置传送报警信号或与其他控制设备实现联动，如启动排烟装置或通风装置或远程报警灯等。
    低功耗技术

    独立式光电感烟火灾探测报警器一般均采用极短时间的工作期和较长时间的休眠期相结合的低功耗设计，结合高能量电池的使用，可以提供5年甚至10年的电池使用寿命，减少每年更换电池产生的烦劳。

    另外，日本研究团队还发明了一种芥末感烟报警器（WasabiSmokeAlarm），这种静音的报警器会发出一种芥末油的刺鼻的气味，以便在火灾或其它紧急状况下唤醒有听力障碍的人士。

    独立式光电感烟火灾探测报警器的选用

    我国对消防电子产品实行市场准入认证制度，独立式感烟火灾探测报警器需要通过国家消防电子产品质量监督检验中心的产品检测并获得公安部消防产品合格评定中心颁发的CCCF认证证书，才允许在中国市场销售。

    由于目前市场上存在的独立式光电感烟火灾探测器良莠不齐，质量性能差异较大，价格也高低不一，尤其是市场上充斥一些未通过国家认证的山寨产品，价格及其低廉，质量无保障。因此，对于保证生命安全的产品，用户在选用时绝不能贪图便宜，将价格作为选择产品的唯一因素，也绝不要购买无认证的产品作为应付消防监督检查的手段，以免在发生火灾的关键时候不能及时发挥应有的报警效能，造成人员伤亡和财产损失。

    用户在选用产品时，应考虑以下几点：

    产品的合法性。如前所述，国家对独立式火灾探测报警器执行强制认证制度，产品全性能检验和认证检验均合格，且企业生产和管理环节符合认证规则的产品，才能获得公安部消防产品合格评定中心颁发的CCCF认证证书，同时，企业须每年进行一次证后监督检验合格后，才能确保证书得到有效维持。用户可通过公安部消防产品合格评定中心网站（www.cccf.net.cn）或中国消防产品信息网（www.cccf.com.cn）查询获得CCCF认证且证书在有效期内的产品，这些具有合法性的产品，产品质量是可以得到保证的。

    供应商的实力。供应商具有消防电子产品较长生产历史，具有较大生产规模的厂家，其产品出厂前须通过专门设备检验，产品质量和售后服务更容易得到保证。一些由小厂或作坊生产的价格低廉的产品，组装完毕即发货销售，出厂前不进行任何专业检验，笔者对其质量甚为忧虑，尤其担心在发生火灾时它不能报警或不能及时报警，造成不必要的人员伤亡和财产损失。
    合理的产品数量

    独立式火灾探测报警器的技术指标中均标示有保护面积，一般为40-60平方米左右。因此，用户在选用时应根据房间的结构和布局选用合适数量的产品。美国消防协会等机构建议在房间的各个楼层，卧室及睡眠区以外（如客厅、走廊、楼梯间）安装独立式感烟火灾探测报警器。我国的“九小”场所和“三合一”场所，应参照国家消防规范的要求设置独立式光电感烟火灾探测报警器，且设置数量应满足被保护区域的安全要求。

    合适的产品

    满足国家标准GB20517的独立式感烟火灾探测报警器，由于产品的设计方案不同，产品的性能和功能也存在一定的差异，在满足需求和预算的情况下，应选用具有一定技术先进性的产品。从性能方面看，建议优先选用使用MCU芯片的产品，具有环境漂移补偿功能的产品，具有自诊断报警功能的产品，对试验火具有均衡响应的后向散射技术的产品；从功能方面看，建议优先选用语音报警型产品，具有电池漏装防护结构的产品，无线报警型产品，具有输出接点的产品（必要时），具有互联功能的产品；从使用上看，建议优选外观美观，用料结实的产品，电池使用寿命长的产品。    

    独立式光电感烟火灾探测报警器的使用注意事项

    要使独立式光电感烟火灾探测报警器发挥作用，还必须注意以下事项：

    选择合理的安装位置

    独立式光电感烟火灾探测报警器的安装位置对使用效果有较大影响，一般应考虑房间的几何形状，面积大小和高度，房间内的气体流动方向等因素。以下为安装建议：独立式光电感烟火灾探测报警器应安装于房间顶部，并宜居中；至墙壁、梁边的水平距离不应小于0.5m且其周围0.5m内不应有遮挡物；至风扇、空调送风口、窗口边的水平距离不应小于1.5m等。下列环境则不适宜安装独立式光电感烟火灾探测报警器，如：可能会产生蒸汽和油雾的场所，如厨房等；有水雾滞留的场所，如浴室等；有大量粉尘的场所；正常情况下有烟滞留的场所。

    定期进行检查和维护

    要保证独立式光电感烟火灾探测报警器发生效能，需要进行定期检查和维护。一般来说，使用者应每月至少测试一次。可按下独立式感烟火灾探测报警器上的“测试”按键进行检测或使用专业发烟装置进行检测，不提倡用真的烟火进行检测，因为卧室或仓库等一般存在大量的可燃物，明火很容易导致意外火灾的发生。

    独立式光电感烟火灾探测报警器的防虫网可以防止小虫子和较大颗粒的尘土进入光电迷宫，但微小的灰尘进入迷宫不可避免，大量的灰尘累积可导致发射光线的散射而增加误报的风险；灰尘累积到防虫网则将延缓空气的流动，影响烟雾的进入而增加漏报的风险；因此，定期清洁很有必要。在不拆卸独立式光电感烟火灾探测报警器的情况下，可以用电吹风机吹走灰尘或用吸尘器吸走灰尘。如果能对其拆卸进行内部除尘，则效果更佳。一般每年应进行一次清洁。

    及时更换电池

    按照GB20517的要求，独立式感烟火灾探测报警器的电池应至少可以使用一年。但如果经常测试或报警，则电池使用时间会缩短。当其发出低电压报警时，一般会每隔一分钟发出提示音（具体产品参见其使用说明书），此时则应及时更换电池。尤其需要注意的是，在取出电池后别忘记安装新电池回去，否则将导致独立式感烟火灾探测报警器不能工作。

    根据美国消防协会发布的SmokeAlarmsinU.S.HomeFires报告[6]，在2003～2006统计的家庭火灾中，安装有独立式感烟火灾探测报警器但未有效作用的原因主要为未供电，其中电池缺失或电池未连接占53%，电池无效或不能提供电能占22%。

    使用高能量电池或锂电池，可以减少更换电池的频率，如3年或5年更换一次，但这些电池的成本会相应较高。

    正确理解误报与漏报

    误报是指受保护范围内实际上没有发生火灾，但独立式感烟火灾探测报警器发出了火灾报警信号。

    漏报是指受保护范围内实际发生火灾，但独立式感烟火灾探测报警器并没有发出火灾报警信号。漏报比误报危害更大，它将贻误灭火和逃生的时间而造成人员和财产损失。

    解决独立式光电感烟火灾探测报警器的误报和漏报，是一个需要永远研究的课题，随着电子技术的发展，通过不同智能火灾算法的应用，现在的产品误报率和漏报率已比十年前大幅度减少。通过对光电感烟探测原理的认识，可以正确地理解误报和漏报现象，并在实际生活中正确地使用产品，避免出现因误报而遗弃独立式光电感烟火灾探测报警器不用，而在真正火灾发生时造成悲剧的现象。

    如前所述，光电感烟火灾探测报警器只要烟雾浓度到达预设的报警阈值时，就会实现火灾的声光报警，提醒人们灭火和/或逃生。

    常见的误报原因有：

    安装在厨房导致的误报：一般来说，烹饪产生的烟雾是极微小的烟雾粒子，大量的烟雾粒子的累积或油烟也会导致受光元件接受的散射光线增加，累积过多将导致发出报警信号。所以，不建议在厨房安装独立式光电感烟火灾探测报警器。如果必须安装，也要保持与灶具具有一定的距离，并经常清洁该报警器。

    灰尘、水蒸汽滞留导致的误报：水蒸汽进入光电迷宫在气温较低时可能凝结为液态小颗粒，类似为烟雾颗粒，灰尘也有类似烟雾粒子的特性，一旦滞留量达到报警条件，也会产生报警。所以，在存在大量灰尘或水蒸汽的场所，也不宜安装独立式光电感烟火灾探测报警器。

    抽烟导致的误报：一般情况下，抽烟不会产生误报现象，除非有很多抽烟者在同一房间抽烟导致烟雾非常浓，如果达到了报警条件也会产生报警。抽烟也是导致火灾的重要因素，因此，在一些人员密集区域（如：卡拉OK包房、网吧等娱乐场所）应禁止抽烟或严格控制抽烟。
    常见的漏报原因有：

    安装因素导致的漏报：独立式感烟火灾探测报警器保护面积过大，安装高度过高受热屏障影响，安装在风口（如空调送风口，对流窗口等）等气流速度过大的位置，所安装位置周围有遮挡物等情形，可能导致发生火灾时烟雾粒子不能有效地聚积，浓度达不到报警的条件而导致漏报。

    环境因素导致的漏报：由于长期积尘导致防虫网阻塞，烟雾不能进入迷宫而达不到报警条件导致漏报。

    产品老化导致的漏报：由于光电器件长时间运行导致性能下降，从而使产品灵敏度降低，在火灾不大的情况下发生漏报。

    无电池导致的漏报：由于产品持续的低电压报警信号导致使用者取走电池，使该报警器不能正常工作，因而发生漏报。据美国消防协会的统计，家庭火灾中独立式感烟火灾探测报警器未发生效能的原因中，电池原因比例高达75%，远高于未清洁原因的4%和产品缺陷原因的3%。

    虽然人们常把误报和漏报归结于产品质量问题，但据不完全统计，70%的误报和漏报与产品的安装、使用、维护相关，因此，按照要求进行定期的产品检测和维护是必要的，也是必须的。具体要求和分析如前所述。

    适时更换独立式感烟火灾探测报警器：独立式感烟火灾探测报警器不是只有在发生火灾有烟雾的时候才会工作，实际上，它时时刻刻都在监控空气中烟雾粒子浓度的变化，处于365×24小时的工作状态。如同所有的电子产品一样，随着时间的推移，元器件的性能会下降，火灾报警灵敏度也会降低，该类产品也有一定的使用寿命。根据国外研究机构的建议，为安全计，一般每隔8～10年应更换独立式感烟火灾探测报警器，即使它还能实现报警功能。

    结束语

    正确认识独立式感烟火灾探测报警器的作用和必要性，是使其推广应用的基础。在我国，需要地方政府引导、消防专业机构指导、社会团体广泛宣传、消防监督检查相结合，以人员密集的小型场所强制安装为突破口，逐步推广，相信可以大幅度挽救人们的生命，减少财产损失。

    作者：

    马从波，广东省公安消防总队技术处

    郑春华，深圳市赋安安全系统有限公司