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符合安全返港規(guī)則的火災報警系統(tǒng)應用技術(shù)研究

文檔作者：王志剛1 趙凡琪2 吳駿2 文檔來源： 1. 江南造船( 集團) 有限責任公司 2. 中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月07日
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船舶電氣與通信
75
2017年第5期 總第168期
符合安全返港規(guī)則的火災報警系統(tǒng)應用技術(shù)研究
王志剛1 趙凡琪2 吳 駿2
（1. 江南造船( 集團) 有限責任公司 上海201913 ；2. 中國船舶及海洋工程設(shè)計研究院 上海200011）
［摘 要］根據(jù)海安會決議MSC216(82) 的《經(jīng)修正的1974 年國際海上人命安全公約》修正案規(guī)定，SOLAS 第II-2 章增加
了有關(guān)客船安全返港的要求。文中詳細描述了在規(guī)則下火災報警系統(tǒng)的設(shè)計方法和該系統(tǒng)實現(xiàn)規(guī)則要求的原理。
［關(guān)鍵詞］安全返港；火災報警；中樞系統(tǒng)
［中圖分類號］ U675.7 ［文獻標志碼］A ［文章編號］1001-9855（2017）05-0075-05
Application technology of fi re alarm system complying
with safe return to port requirement
WANG Zhi-Gang1 ZHAO Fan-qi2 WU Jun2
(1. Jiangnan Shipyard (Group) Co., Ltd., Shanghai 201913, China;
2. Marine Design &amp;amp; Research Institute of China, Shanghai 200011, China)
Abstract: According to the amendments of resolution MSC216(82) to the SOLAS 1974, the requirement about
the passenger ship for the safe return to port was added to Chapter II-2. This paper introduces the design method
of the fire alarm system and the principle of implementing the requirement.
Keywords: safe return to port ; fire alarm; central system
收稿日期：2017-03-16 ；修回日期：2017-04-15
作者簡介：王志剛（1979-）男，高級工程師。研究方向：船舶電氣設(shè)計。
趙凡琪（1988-）女，工程師。研究方向：船舶電氣設(shè)計。
吳 駿（1981-）男，高級工程師。研究方向：船舶電氣設(shè)計。
DOI ：10.19423 / j.cnki.31-1561 / u.2017.05.075
引 言
根據(jù)海安會決議［3］MSC216（82）的《經(jīng)修正
的1974 年國際海上人命安全公約》修正案規(guī)定，
SOLAS 第II-2 章增加了第21 條“關(guān)于事故門限、
安全返港及安全區(qū)”的要求；
當事故未超出所規(guī)定門限時，在船上未受失火
災影響部分的下列系統(tǒng)應維持運轉(zhuǎn)：
（1）推進系統(tǒng)；
（2）操舵系統(tǒng)和操舵控制系統(tǒng)；
（3）導航系統(tǒng)；
（4）燃油注入、轉(zhuǎn)輸和服務系統(tǒng)；
（5）駕駛臺、輪機處所、安全中心、滅火隊及
控損隊之間的內(nèi)部通訊系統(tǒng)、以及通知旅客和船員
所需的內(nèi)部通訊系統(tǒng)；
（6）對外通訊系統(tǒng)；
（7）消防總管系統(tǒng)；
（8）固定式滅火系統(tǒng)；
（9）火、煙探測系統(tǒng)；
（10）艙底水及壓載系統(tǒng)；
（11）動力操作的水密和半水密門；
（12）預計支持“安全區(qū)”的系統(tǒng)；
萬方數(shù)據(jù)
76
船 舶 王志剛，等：符合安全返港規(guī)則的火災報警系統(tǒng)應用技術(shù)研究
（13）進水探測系統(tǒng)；
（14）以及主管機關(guān)認定的對控損至關(guān)重要的
其他系統(tǒng)。
需要指出的是，以上規(guī)定中所提到的事故是指
火災或進水?；馂氖鹿书T限包括原發(fā)處所直至最近
的“A”級邊界（原發(fā)處所受固定式滅火系統(tǒng)保護，
該邊界可以是原發(fā)處所的一部分），或者原發(fā)處所
及相鄰處所直至最近的“A”級邊界（該邊界并非
原發(fā)處所的一部分）；進水事故門限包括水線以下
單個水密艙室。
以上要求針對2010 年7 月1 日起建造的客船，
其適用范圍按照SOLAS 第II-1 章2.5 條的定義為
長度120 m 及以上，或具有三個及以上主豎區(qū)的
客船。
本文所描述的火災報警系統(tǒng)應用于一型載員
240 人以上的特種用途船舶，需要執(zhí)行《特種用途
船舶安全規(guī)則》2008 的要求，滿足SOLAS 對于36
人以上客船的各項要求。
1 設(shè)計要求
常規(guī)火災報警系統(tǒng)設(shè)計見圖1。
圖1 常規(guī)火災報警系統(tǒng)圖
來自主配電板
來自應急配電板
信號輸入（電梯、機艙組合報警等）
信號輸出（通用報警、值班室報警等）
安全中心控制臺
中央集控臺消防控制臺
FAR1
ACC
FAR2
PCC
至VDR系統(tǒng)
PAB
自帶
3Ah
蓄電池
… …
…
1號主豎區(qū)上回路
n號主豎區(qū)上回路
1號主豎區(qū)下回路
n號主豎區(qū)下回路
因為采用回路式設(shè)計方法，當某一“A”級防
火分隔區(qū)域發(fā)生火災事故損毀了本地探測器及連接
電纜后，經(jīng)過線路上各個設(shè)備自帶的短路隔離單元
的短路隔離后并沒有影響到本回路其他探測器的正
常工作。不過，由于系統(tǒng)只設(shè)有一個主控制器，當
主控制器所在的“A”級防火分隔區(qū)域發(fā)生火災或
進水事故損毀設(shè)備后，整船的火災探測系統(tǒng)會失
效。因此，系統(tǒng)并不能滿足SOLAS 第II-2 章第21
條關(guān)于事故門限內(nèi)火災探測系統(tǒng)應維持運轉(zhuǎn)的要
求，需要針對薄弱環(huán)節(jié)改善設(shè)計。
改進后火災報警系統(tǒng)設(shè)計見下頁圖2［2］。
由于采用了2 個控制器分別于各區(qū)域探測回路
的兩端連接，只需要將兩個控制器分別設(shè)置在不同
的“A”級分隔區(qū)域內(nèi)，只要單一事故發(fā)生在門限
范圍以內(nèi)均不會造成本船火災探測系統(tǒng)的失效，本
系統(tǒng)希望兩個控制器能夠同步備份數(shù)據(jù)，當某一個
控制器故障或損毀后，另一個控制器能夠直接接管
系統(tǒng)。
萬方數(shù)據(jù)
船舶電氣與通信
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2017年第5期 總第168期
2 應用技術(shù)研究
本船火災報警系統(tǒng)采用CCP（Central control
process）型智能型全地址碼火災探測報警控制系
統(tǒng)，采用單中樞系統(tǒng)（Single central system，SCS）
設(shè)計。所謂單中樞系統(tǒng)是一個可自主操作，監(jiān)測
探測器和輸入相關(guān)端口，激活本身的輸出和顯示
故障及報警的獨立完整的系統(tǒng)。單中樞系統(tǒng)一般
由主要中樞、子中樞、控制器/ 復示器面板等設(shè)備
構(gòu)成。所有模塊的通訊和電源都由系統(tǒng)主干總線
（Backbone Bus）來提供，每個中樞系統(tǒng)只能提供
一套系統(tǒng)主干總線。如圖3 所示。
圖2 改進后火災報警系統(tǒng)圖
來自主配電板
來自應急配電板
來自主配電板
來自應急配電板
信號輸入（電梯、
機艙組合報警等）
信號輸出（通用報警、
值班室報警等）
信號輸入（電梯、
機艙組合報警等）
信號輸出（通用報警、
值班室報警等）
安全中心控制臺
FAR2
ACC PCC
至VDR系統(tǒng)至VDR系統(tǒng)
1PAB
自帶3Ah
蓄電池
2PAB
自帶3Ah
蓄電池
… …
… …
…
數(shù)據(jù)互為備份通訊
1號主豎區(qū)上回路
n號主豎區(qū)下回路
n號主豎區(qū)上回路
1號主豎區(qū)下回路
中央集控臺消防控制站
FAR1
1號主豎區(qū)4號主豎區(qū)
圖3 CCP型火災探測報警控制系統(tǒng)示意圖
CCP 系統(tǒng)的系統(tǒng)主干總線拓撲是一種集中化
的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，其中主控器、復示器和一些CCP
模塊通過系統(tǒng)主干總線連接到系統(tǒng)主干總線拓撲。
系統(tǒng)主干總線有兩種不同的形式，可分為內(nèi)部的
和外部的。內(nèi)部的系統(tǒng)主干總線（Backbone bus
internal，BBI）主要用于支持控制箱內(nèi)部的模塊之
間的通訊，它包含了2 條互為冗余的RS-485 通
道和2 組直流24 V 電源以及基礎(chǔ)后備信號（Basic
backup signal）和通用報警摩爾斯碼信號（GA-morse
signal）；而外部的系統(tǒng)主干總線（Backbone bus
external，BBE）主要用于在控制箱內(nèi)模塊與控制箱
箱外部買的模塊之間的通訊， 它包含了2 條互為冗
余的RS-485 通道和2 組直流24 V 電源以及基礎(chǔ)
后備信號（Basic backup signal）。
系統(tǒng)主干總線上發(fā)送的所有信息均帶有相應
接收模塊的地址編碼，每個CCP 模塊都有單獨的
地址編碼，以確保信息接收的準確性。每個模塊具
有內(nèi)置保護，以防止因模塊內(nèi)部故障而影響到總線。
復示器
面板
復示器
面板
系統(tǒng)主干總線
分段
主要中樞子中樞
擴展總線
外部的系統(tǒng)主干總線
控制器/復示器
面板
內(nèi)部的
系統(tǒng)主干總線
萬方數(shù)據(jù)
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船 舶 王志剛，等：符合安全返港規(guī)則的火災報警系統(tǒng)應用技術(shù)研究
圖4 火災探測報警控制電源系統(tǒng)圖
主電源
110-230 VAC
Change-
Over M
應急電源
110-230 VAC
監(jiān)視
蓄電池
PSU
（SA）
PSU
（SA）
28 DVC 24 DVC
Charger M
BBI
警報信號
到控制模塊
Alternative
圖5 火災探測報警回路示意圖
在整個單中樞系統(tǒng)中，必須明確第一主控制器
和第二主控制器。第一主控制器所在的主控單元稱
為主控制中樞，第二主控制器所連接的主控單元稱
為子控制中樞。主控制中樞和子控制中樞配置完全
相同的模塊，子控制中樞的模塊作為主控制器模塊
的熱備份，主控制中樞中發(fā)生的控制、顯示、存儲
信息等系統(tǒng)事件均可通過系統(tǒng)主干總線傳送到整個
單中樞系統(tǒng)。在主控制中樞系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫將實時同
步到子控制中樞中的熱備份控制模塊的數(shù)據(jù)庫中，
保存所有的系統(tǒng)事件。由此，兩個控制中樞可在任
何時候都能顯示設(shè)備狀態(tài)和發(fā)生的系統(tǒng)事件，并能
同時與外部設(shè)備保持實時通訊。這兩個主控單元構(gòu)
成冗余系統(tǒng)，兩個主控制器存有相同的配置文件，
一旦第一主控制器失效，它將接管整個系統(tǒng)；一旦
通信信號和電源的冗余措施，使得系
統(tǒng)容錯率大大提高。即使其中某個模
塊出現(xiàn)損壞或者故障，系統(tǒng)的其他模
塊將繼續(xù)無干擾地工作。
本火災報警系統(tǒng)配備兩路電源：
一路為正常電源，另一路為應急電源，
分別由主配電板和應急配電板直接提
供，兩路電源之間可進行不斷電自動
切換。同時，由于本船需要滿足客船
的設(shè)計要求，因此除了提供上述兩路
電源供給外，控制箱內(nèi)還配備了UPS。
如圖4 所示，兩路AC220V 電源通過電源切
換模塊（ChangeOver M）進行不斷電切換，分別
供電給2 組電源模塊（PSU）并提供兩路DC28V
的電源給充電模塊（Charge M），通過充電模塊內(nèi)
置的給蓄電池充電的充電器，可保證PSU 電源與
蓄電池之間的無縫切換，完全滿足系統(tǒng)的不斷電
工作。
為滿足安全返港的要求，火災探測報警系統(tǒng)的
框圖如圖5 所示。在一個單中樞系統(tǒng)內(nèi)配置了2 套
中央主控單元，構(gòu)成冗余系統(tǒng)，實現(xiàn)雙機值守；主
控制器通過系統(tǒng)主干總線與中央控制單元內(nèi)的相關(guān)
模塊相連，回路模塊分別安裝于兩個中央主控單元
內(nèi)，火警探測回路分別連接至兩個中央主控單元內(nèi)
的回路模塊。
主中樞
回路模塊（主）
回路模塊（從）
單中樞
子中樞
回路電纜外部的系統(tǒng)主干總線
通道接口（第一）
第一主控制器第二主控制器
通道接口（第二）
萬方數(shù)據(jù)
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2017年第5期 總第168期
其中一套主控制器出現(xiàn)故障，另一套將自動切入并
投入運行。
用于連接火警探測回路的回路模塊不依賴于
控制模塊，同一回路的回路模塊通過系統(tǒng)主干總線
和回路電纜這兩個途徑相連，采用全地址碼的火警
系統(tǒng)，每個回路設(shè)備都有一個獨一無二的地址供系
統(tǒng)進行識別。當出現(xiàn)火警時，系統(tǒng)可根據(jù)回路設(shè)備
的地址迅速定位火警發(fā)生的位置，值班人員可根據(jù)
系統(tǒng)提供的信息及時采取相應措施。每個探測報警
回路可最多連接255 個回路設(shè)備，每個住艙內(nèi)的火
警報警探頭均帶有蜂鳴器，便于提醒住艙內(nèi)的人員
及時采取措施。
3 安裝布置和調(diào)試
本船火災探測報警系統(tǒng)主要由2 個主控制器
（嵌入式安裝）、2 個火警探測報警主控單元（內(nèi)部
裝有回路模塊、電源模塊以及控制模塊等，用于連
接火警探測回路以及與外部系統(tǒng)）以及若干火警探
測器組成。根據(jù)防火區(qū)域劃分圖，本船劃分為5 個
主豎區(qū)?？紤]到安裝布置的問題，本船火災探測報
警系統(tǒng)的系統(tǒng)控制箱和主控制器采取分體式安裝。
應用于火警控制的兩個火警控制箱分別布置安裝于
第一主豎區(qū)的配電室內(nèi)及第五主豎區(qū)的配電室內(nèi)，
而主控器分別安裝于安全中心控制臺和中央集控
臺，從而保證了任一主控器的情況下，均不影響整
個火災探測報警系統(tǒng)的正常使用。
根據(jù)防火區(qū)域的劃分以及尋址式火警探測回
路的設(shè)計要求，全船火警探測報警系統(tǒng)分為首部回
路，尾部回路，前、后機艙各一個回路，直升機機
庫回路，每個主豎區(qū)各2 個回路，共計15 個回路。
其中應急發(fā)電機間歸入第5 主豎區(qū)。所有探測回路
采用尋址式回路，在調(diào)試時，對每個回路的每個探
測器進行地址碼的輸入，使每個探測器均有一個單
獨的身份識別碼，使得發(fā)生火災報警時可迅速定位
至具體位置，方便人員做出快速的反應。
由于本船的特殊性，對于有電磁兼容性要求的
工作艙室，安裝的火警探測器性能既要滿足尋址式
的要求又要滿足電磁屏蔽的要求。為此，此類艙室
通過在艙室外安裝一對一地址單元連接艙室內(nèi)普通
火警探測器的方式，以實現(xiàn)消除回路電流對于屏蔽
艙室傳到干擾影響的目的。
不同類型的火災探測報警器都有其最大覆蓋面
積以及最大的探測范圍，根據(jù)消防安全規(guī)則［4］，對
于火警探測器之間的最大距離和覆蓋面積見表1。
表1 火警探測器之間的最大距離和覆蓋面積
探測器
類型
每一探測器的最
大覆蓋面積/m2
探測器間的最
大中心間距/m
與艙壁間的
最大距離/m
感溫式37 9 4.5
感煙式74 11 5.5
對每種類型的探測器的安裝布置時，需考慮探
測器覆蓋面積與探測器之間距的要求也不同。為了
使每個火警探測器的性能發(fā)揮最佳效果，需要在探
測器安裝時找到最佳位置。安裝時，需要注意以下
事項：
（1）探測器的安裝位置應避免安裝于通風口附
近，至少與風口的距離為0.5 m ；
（2）探測器安裝時要注意與結(jié)構(gòu)橫梁間的距離；
（3）探測器應盡可能安裝于頂部，但應避免被
風管或水管遮蔽。
4 結(jié) 論
滿足安全返港的火災報警系統(tǒng)在設(shè)計時，不僅
要考慮系統(tǒng)的形式和構(gòu)成，同時需要注意電源的要
求、主控器的冗余設(shè)計以及探測回路的設(shè)定。
［參考文獻］
［1］ 顧一清. 安全返港的相關(guān)要求及對電氣設(shè)計的影響［J］.
船舶設(shè)計通訊，2013（9）： 62-66.
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則）》修正案［S］. 2012.

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