本文對吸氣式感煙火災(zāi)探測器（俗稱空氣采樣式煙霧探測器）之相對刻度技術(shù)作了詳細探討，保護區(qū)域內(nèi)部的空氣質(zhì)量總是一直在變化的，周邊工廠排放的廢氣、汽車的尾氣、風(fēng)吹起的揚塵等因素都可能導(dǎo)致戶外的空氣質(zhì)量發(fā)生變化，進而影響到室內(nèi)的空氣。而室內(nèi)生產(chǎn)線的機臺的運轉(zhuǎn)、人員的活動、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)等等也會進一步惡化或改善空氣當中的空氣質(zhì)量。而這些空氣當中不論是從戶外進入或在室內(nèi)產(chǎn)生的各種懸浮顆粒則成為煙霧探測器平時所探測到的煙霧濃度背景值。

　　絕對刻度系統(tǒng)警報閥值的問題

　　下圖是一個典型的煙霧背景值曲線圖，背景值有時處于較高的之位置，有時則較低。對于絕對刻度系統(tǒng)而言，警報閥值是一個固定值，因此對一個警報閥值為0.058%/m的系統(tǒng)，當煙霧背景值為0.003%/m時，若有火災(zāi)發(fā)生時其產(chǎn)生的煙霧濃度需達到0.055%/m才可以產(chǎn)生警報；而當煙霧背景值處于0.048%/m的位置時，則若發(fā)生火災(zāi)時僅需產(chǎn)生0.01%/m的煙霧濃度就可以發(fā)出警報。因此對于一個絕對刻度的系統(tǒng)，由于煙霧背景值的波動，其對火災(zāi)的探測能力實際上是一直在變動的。絕對刻度系統(tǒng)在空氣較干凈的時候靈敏度較低，需要較大的煙霧才能發(fā)現(xiàn)火災(zāi)；在空氣較差的時候靈敏度又太高，容易因為煙霧背景值的波動而產(chǎn)生誤報。

　　圖：絕對刻度煙霧背景曲線圖

　　在日常運行時，不論是季節(jié)性或偶然的因素，使得有持續(xù)一段時間空氣較差（煙霧背景值較高）的情況發(fā)生時，絕對刻度系統(tǒng)可能因為頻繁的誤報，導(dǎo)致用戶將警報閥值調(diào)高來解決誤報問題。只是，調(diào)整警報閥值卻也改變了系統(tǒng)初始設(shè)計時的探測性能。

　　絕對刻度系統(tǒng)的警報閥值是固定值，但對火災(zāi)的探測能力卻一直在變化。

　　系統(tǒng)靈敏度

　　EN54-20、FIA Code of Practice、NFPA76、GB15631等規(guī)范將空氣采樣式煙霧探測器的探測靈敏度分成A、B、C三大類，包括：

　　類別A，非常高靈敏度（Very High Sensitivity）：煙霧靈敏度優(yōu)于0.8%/m

　　類別B，增強靈敏度（Enhanced Sensitivity）：煙霧靈敏度介于0.8～2%/m之間

　　類別C，普通靈敏度（Normal Sensitivity）：煙霧靈敏度劣于2%/m

　　此處的煙霧靈敏度指的是采樣孔的靈敏度，采樣孔靈敏度與探測主機的警報閥值設(shè)置及其連接采樣管路上的采樣孔數(shù)量有關(guān)。對于一個平衡的系統(tǒng)，簡單的采樣孔靈敏度估算方式是警報閥值x采樣孔數(shù)量。

　　舉例來說，對于一個主機閥值為0.05%/m，采樣孔數(shù)量為40個的系統(tǒng)來說，其采樣、樣孔靈敏度為0.05%/m×40=2%/m，系統(tǒng)性能屬于類別B增強靈敏度，此系統(tǒng)若要成為類別A的非常高靈敏度，則警報閥值需調(diào)整為0.02%/m或更高，這樣采樣孔靈敏度則成為0.02%/m×40=0.8%/m，而此系統(tǒng)的警報閥值若調(diào)整為0.2%/m時，則采樣孔靈敏度則變成0.2%/m×40=8%/m，這時的系統(tǒng)靈敏度為普通靈敏度，此時的采樣孔靈敏度可能還不如一個傳統(tǒng)的點型（局限型）煙霧探測器。

　　因此，對于一套40個采樣孔的空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)，當警報閥值是設(shè)置為0.02%/m以下的類別A非常高靈敏度系統(tǒng)因為誤報問題而將警報閥值調(diào)整為0.02～0.05%/m之間時，則其探測性能就變成了類別B的增強靈敏度系統(tǒng)了。而若是因為誤報問題而將警報閥值調(diào)整為大于0.05%/m時，則此系統(tǒng)就已成為了一套類別C的普通靈敏度系統(tǒng)。

　　當人們因為誤報問題而“人為”調(diào)整警報閥值（調(diào)不靈敏）或許是短期間不得不然的做法，但與此同時，雖然誤報減少了，調(diào)整后的系統(tǒng)與原先設(shè)置空氣采樣式極早期火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)所要求的探測性能極可能不一致（變差），而且很可能是永遠的不一致（變差），因為很少有人會在空氣變好、煙霧背景值變低了之后再“人為”的把警報閥值調(diào)回來的。

　　總而言之，絕對刻度系統(tǒng)存在下列幾個問題：

　　1、絕對刻度系統(tǒng)的警報閥值是固定值，但對火災(zāi)的探測能力卻一直在變化；

　　2、警報閥值的調(diào)整需要“人”的參與，不同的人做的設(shè)定可能不同，而且在不同的時間點進行設(shè)置，其設(shè)定值也可能不同；

　　3、高靈敏度系統(tǒng)容易誤報，因誤報問題更改閥值之后很可能就改變了系統(tǒng)的探測性能而成為普通靈敏度系統(tǒng)；

　　人工智能系統(tǒng)警報閥值的問題

　　為了解決上述絕對刻度系統(tǒng)的問題，有廠家提出了所謂的人工智能警報閥值自動調(diào)整系統(tǒng)，這種人工智能系統(tǒng)將過去8個小時的煙霧數(shù)據(jù)視為常態(tài)分布曲線，計算其平均值及標準差，其警報閥值為Fire Level=mean+n×SD。其中mean為平均值，SD為標準差（Standard Deviation）。根據(jù)統(tǒng)計學(xué)的理論，煙霧濃度到達警報閥值處的機率為固定值，因此其誤報率為固定值。

　　不過這種方式有以下兩個問題：

　　問題1：系統(tǒng)靈敏度無法固定

　　由于警報閥值為mean+n×SD，這里面的n為設(shè)定值，但是標準差SD為歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計計算結(jié)果，因此當環(huán)境很干凈，煙霧濃度變化不大時，SD值就變??；而當環(huán)境較為骯臟，煙霧濃度變化較大時，SD就變大。這樣就導(dǎo)致nxSD的數(shù)值大小一直在變，也就是警報閥值大小是一直在邊化的，因此有時候系統(tǒng)靈敏度可能是高靈敏度，而有時候又變?yōu)槠胀`敏度。這樣就無法達到EN54-20對于靈敏度類別的要求。

　　圖：干凈環(huán)境時標準差很小，警報閥值很接近平均值，系統(tǒng)非常靈敏

　　圖：環(huán)境在骯臟的時候標準差很大，警報閥值遠離平均值，系統(tǒng)變得不靈敏度

　　問題2：誤報率可能不減反增

　　同樣是標準差Sigma導(dǎo)致的問題，在保護環(huán)境當中的背景煙霧濃度的變化比較小的時候，標準差SD就會變小，此時警報閥值就會很接近平均值。若在這個時候不論是什么因素使得煙霧背景值增加了，這時就很容易因為標準差Sigma來不及反應(yīng)新的煙霧變化情況導(dǎo)致誤報（因為標準差SD是過去8小時數(shù)據(jù)的計算結(jié)果，其變化）。而導(dǎo)致煙霧濃度背景值增加的原因很可能只是半夜時室外經(jīng)過的汽車尾氣進入保護區(qū)域，或是生產(chǎn)線停機半天之后再開機等類似情形。也就是說只要在環(huán)境在穩(wěn)定了一段時間之后，由于在環(huán)境穩(wěn)定的這段期間標準差會變小，這時候只要有任何使環(huán)境煙霧濃度增加的狀況出現(xiàn)時，就很容易導(dǎo)致誤報。

　　AVA相對刻度技術(shù)

　　與之不同的，AVA使用相對刻度的技術(shù)來解決上述絕對刻度系統(tǒng)以及人工智能系統(tǒng)帶來的這些問題。

　　AVA空氣采樣探測主機會持續(xù)搜集煙霧背景值的變化，并計算過去一段時間的背景煙霧濃度的平均值，以此平均值作為煙霧濃度及警報閥值的基準點。當火災(zāi)發(fā)生時，因物質(zhì)燃燒使空氣當中增加的煙霧顆粒會使探測主機的探測到的煙霧濃度從背景平均值（基準點）的基礎(chǔ)上往上增加，當煙霧濃度從背景平均值“增加”的幅度超過警報閥值時，探測主機發(fā)布火災(zāi)警報。

　　事實上，AVA探測主機的顯示的煙霧濃度及警報閥值是相對值，是“相對”于過于一段時間的煙霧背景平均值，因此我們稱之為相對刻度系統(tǒng)。

　　圖：相對刻度煙霧背景曲線圖

　　從上圖可以看到，相對刻度系統(tǒng)警報閥值是相對于煙霧背景值，火災(zāi)探測能力固定不變。

　　因此AVA相對刻度系統(tǒng)的警報閥值為相對刻度閥值，如下圖所示，當AVA系統(tǒng)的警報閥值為0.04%/m時，煙霧濃度需要增加0.04%/m才能使系統(tǒng)發(fā)出警報，火災(zāi)探測能力是固定不變的。

　　圖：相對煙霧濃度背景曲線圖

　　降低誤報率

　　AVA探測主機每天24小時、每年365天，終年不斷地搜集煙霧背景的變化情形，根據(jù)過去一段時間的變化每15分鐘更新一次煙霧濃度背景平均值。因此當背景煙霧濃度發(fā)生變化時，AVA探測主機可以隨之調(diào)整，這樣就可以大幅度的減少因為環(huán)境空氣變差、背景煙霧濃度較高時產(chǎn)生的誤報機率。而當環(huán)境空氣變好、煙霧背景濃度較低時探測主機也可以自動隨之調(diào)整。AVA探測主機警報閥值永遠是基于煙霧背景值的固定大小，無時無刻自動保持相同、一致的探測性能，完全不需要“人為”操作。不會有絕對刻度系統(tǒng)因調(diào)整閥值而造成探測性能產(chǎn)生變化的情形，也不會因為需要人為操作使臨時參數(shù)變成永久參數(shù)，使得整套系統(tǒng)無法發(fā)揮其應(yīng)有的最佳性能。

　　使調(diào)試變得非常簡單

　　在以前空氣采樣式極早期煙霧探測系統(tǒng)的警報閥值一般必須依據(jù)保護現(xiàn)場實際的背景煙霧濃度變化曲線來調(diào)整，若是警報閥值調(diào)的太靠近煙霧背景值則雖然可以很靈敏度（容易探測到火災(zāi)）但卻也容易誤報，但若是調(diào)的遠離煙霧背景值則雖然不容易誤報，但也變得很不靈敏（發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的時間太晚）。

　　雖說絕對刻度系統(tǒng)也有環(huán)境自動學(xué)習(xí)功能來簡化調(diào)試工作，先不說此種學(xué)習(xí)時間固定（最多15天后即停止）的學(xué)習(xí)方式在環(huán)境發(fā)生變化之后無法做相應(yīng)調(diào)整（譬如環(huán)境逐漸變臟或變干凈），最大的問題是此種環(huán)境學(xué)習(xí)的警報閥值是無法控制的，因此是無法符合EN54-20、FIA Code of Practice、BS6266、GB15631或/及對于探測性能有要求的系統(tǒng)。譬如對于一個有25個采樣孔的系統(tǒng)而言，若系統(tǒng)要求達到類別A非常高靈敏度的探測性能，那么理論需將警報閥值設(shè)置為0.032%/m（0.8%/m÷25=0.032%/m）。但是如果環(huán)境的正常煙霧背景波動變化可能就在0.01～0.03%/m之間變化，將警報閥值設(shè)為0.032%/m之對于絕對刻度系統(tǒng)的產(chǎn)品而言，由于歷史煙霧曲線圖并沒有煙霧平均值等相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，因此調(diào)試而且靈敏度不同的工程師來調(diào)試時所設(shè)置的警報閥值可能各不相同。

　　在現(xiàn)在，對于AVA相對刻度系統(tǒng)而言，調(diào)試變的非常簡單。由于警報閥值指的是相對刻度，因此調(diào)試人員不需考慮環(huán)境背景的變化情形，僅需依據(jù)系統(tǒng)所需的靈敏度及采樣孔數(shù)量設(shè)置警報閥值即可。譬如，對于一個有25個采樣孔的系統(tǒng)而言，若需達到類別A非常高靈敏度的性能，那么僅需將警報閥值設(shè)置為0.032%/m即可（0.8%/m÷25=0.032%/m）。

　　若需達到類別B的增強靈敏度性能，那么僅需將警報閥值設(shè)為優(yōu)于0.08%/m即可（2%/m÷25=0.08%/m）。

　　其他環(huán)境是干凈還是骯臟或是背景煙霧濃度的變化情形等因素就無需考慮，因為AVA探測主機會自動計算。因此，因為相對刻度技術(shù)，AVA產(chǎn)品的調(diào)試非常簡單，幾乎可以說是隨插即用。

　　容易發(fā)現(xiàn)異常

　　相對刻度技術(shù)的另一個使用上非常顯著的優(yōu)點是“有數(shù)值即有異常”。由于煙霧濃度值是相對于平均值的大小，因此當前煙霧值只有在大于平均值的時候才會有大于0的數(shù)值顯示，因此對于使用者來說判斷現(xiàn)場煙霧濃度是否有異常變得非常容易，因為只要煙霧值大于0或者Bargraph燈有亮起均表示當前的煙霧濃度比過去一段時間有所增加。而對于絕對刻度系統(tǒng)，當前的煙霧濃度一直都有一個數(shù)值，Bargraph平時可能也都有幾格是亮著的，這樣對于使用者來說，要判斷現(xiàn)在的煙霧濃度是否有異常還必須先記得或了解之前的煙霧值是多少，這點對日常實際的操作來講是不切實際的。因此，相對刻度與絕對刻度系統(tǒng)相比，不論是日常例行性的現(xiàn)場巡檢或是在報警時前往現(xiàn)場查看，相對刻度都更容易發(fā)現(xiàn)或辨別出煙霧異常增加情形，而這就代表著相對刻度系統(tǒng)更容易發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患以及在萌芽發(fā)展階段的火情。

　　結(jié)論

　　AVA相對刻度系統(tǒng)的優(yōu)勢

　　1、保持一致的性能

　　2、降低誤報率

　　3、使調(diào)試非常簡單

　　4、容易發(fā)現(xiàn)異常

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