本文研究的消防报警联动系统主要采用分布式智能系统结构, 智能火灾报瞥控制器节点接收各个传感器单元传来的火灾探测信息, 根据一定的神经网络模糊处理的数据融合算法对火灾数据进行处理, 判断火情是否发生, 并根据预先的要求对消防联动设备实施自动控制和报警, 并向中央计算机和其他节点报告火警情况。总线是传输报警信号的唯一信道, 其性能直接影响到整个消防报警系统的好坏, 在楼宇内由于各种网络干扰很大, 而且在火灾发生时, 环境非常恶劣, 要保证可靠有效的实施报警和联动控制, 必须是各个模块和通信线路具有高的可靠性, 因此我们选用CAN总线作为消防报警系统的信号传输, 使用新型单片机系统作为火灾探测联动控制智能节点, 其结构简单, 具有其他总线不具有的许多优点, 比较适合应用在消防报警系统中, 使得整个系统的设计简单实用、可靠、成本低等。
1 系统设计要求和完成的主要功能
目前, 在电气设计人员作火灾自动报警系统设计时通常要遵循以下三个规范:一个措施:GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》;GBJ 16-87 (2001年版) 《建筑设计防火规范》;JGJlT16-92《民用建筑电气设计规范》;2003版《全国民用建筑工程设计技术措施—电气》。对不同的建筑物还应遵循不同的建筑设计规范, 例如GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》、GB50037-2001《洁净厂房设计规范》。规范中对探测器的设置、消防控制设备的组成、控制功能均有要求, 但在设计过程中, 因设计人员对规范理解不同, 设备不同, 所以实施办法也相应有所不同。
本系统主要是针对楼宇设计的智能型消防报警联动系统。遵循以上规范, 本系统设计主要有消防控制显示中心, 消防联动系统, 事故广播、消防通讯装置, 各楼层显示装置等。系统完全按照规范设计, 符合我国对于自动报警系统的设计要求。
1.1 系统设计要求
1.1.1 设计目标
系统主要是作为智能建筑的一部分而设计的智能型消防报警联动系统, 设计的主要目标是通过多传感器融合技术和现场总线技术提高整个楼宇的消防能力和报警的可靠性, 使得报警联动系统具有24小时监控能力, 一旦发生险情能及时发出声光信号进行报瞥, 并准确定位出报警位置, 自动对探测到的险情通过控制联动设备做出最快速、最有效的排除措施。使得整个消防报警和消防联动设备自动化智能化。并可在任何一个楼层的显示节点上显示整个大楼的消防装置及联动装置的状态等信息, 使得楼宇内的人员对于整个大楼内的消防状态了如指掌。
1.1.2 技术要求
(1) 可靠性要求。
系统采用分层分布式控制结构, 每一层均有智能节点, 各种监控和管理等功能分别由各个智能节点完成, 它们应分别具有独立完成所安排任务的能力。
(2) 实时性要求。
智能消防报警联动系统火灾信息及控制信息的采集周期:<1s;
实时数据库刷新周期:<2s;
智能消防报警联动系统对火灾发生后的声光报警及对于相应联动系统的控制应满足实时性要求。
(3) 安全性要求。
智能消防报警联动系统应保证控制信息中的一个错误不会导致系统出现破坏性的故障。系统应对每个功能操作提供安全检查和校核, 当发生误操作时, 系统应能自动禁止误操作输出并报警提示。任何自动或手动操作, 应提供事件的顺序记录, 并可提供相关的操作指导。在人机对话中, 系统设置不同级别的操作口令, 分别设置系统维护权口令、系统操作控制权口令等。系统按控制层次实现操作闭锁。
(4) 先进性要求。
在满足消防报警联动系统运行要求前提下, 系统应采用成熟的先进技术, 系统的设备配置与选型, 应符合消防报警和计算机技术的发展趋势, 系统设备应具有灵活、简便的特点, 以保证在今后相当长的一段时间内不需更新换代。
(5) 开放性要求。
消防报警控制系统应具有良好的开放性, 硬件、软件平台、系统互联接口及数据库结构应采用计算机国际开放系统的标准, 保证系统选用不同计算机和控制设备时的互连性, 系统扩展和设备更新时的软件可移植性。
1.2 系统完成的主要功能
整个智能消防报警联动系统是智能建筑的一部分, 其是整个建筑系统消防安全的保障, 主要完成以下功能。
1.2.1 数据采集
系统具有对各楼层、各房间、以及各个重点报警区域和探测区域内的感温、感烟探测器、红外探测器、手动报警器、声光报警设备、消防联动控制设备及其联动控制模块、集中和区域火灾控制器等设备的数据采集能力。全面掌握火灾信息及消防报警、灭火设备的运行工况, 并将有关信息送至消防控制显示中心。
1.2.2 安全报警
系统能对探测区域内的火灾探测器和其他传感器件所传送的信息进行实时处理和监控能力, 并保证系统完成各项联动控制、信息记录和管理等功能。安全报警应包括以下内容。
(1) 能监测和区分火灾探测器和传感器的正常/故障/预报普/火警等各项工作状态, 并能进行不同的处理。
(2) 能监控系统的运行、通信和线路等设备的故障/正常等工作状态。
(3) 能形成各类正常/故障/预报警/火警等数据记录和各项分类统计报表。
(4) 能形成各类图形画面并进行各类声光报警。
(5) 各种报警具有时标锁定和记录功能。
1.2.3 联动系统控制
(1) 系统对所监控的设备能严格按照联动工艺的要求进行可靠、有效、准确和灵活的控制。
(2) 对所监控的设备能发出开启、关闭等命令并能接收设备运行的各种状态反馈信号。
(3) 系统具有自动、半自动和手动三种联动控制操作方式。在自动方式下, 系统按联动工艺要求所规定的动作顺序、时间间隔和温度范围等要求自动启停联动控制设备;在半自动状态下, 系统按工艺条件和控制逻辑自动配合操作员完成前后逻辑相关联的控制和灭火操作;在手动操作方式下, 操作员可直接操作所有联动控制设备。
(4) 半自动到自动状态的转换。当系统处于半自动状态下, 在火灾报警信号发生一段时间后, 操作员没有采取任何操作, 则联动设备按自动方式下的工艺要求, 自动控制联动设备。
(5) 系统可显示和监测各探测器的延时报警状态和各种消防安全参数。
1.2.4 系统诊断
(1) 提供完备的硬件及软件自诊断功能, 包括在线周期性诊断、请求诊断、离线诊断和远方诊断。
(2) 自动恢复功能 (包括软件及硬件的监控定时器功能) 。
(3) 断电保护。
(4) 网络通信诊断, 检查网络系统运行状况。
1.2.5 信息显示功能
主要是在中央监控计算机以及各个楼层显示器上显示信息, 显示的信息包括以下。
(1) 各种故障信息以及各个智能节点和各个联动模块的状态信息。
(2) 发生火灾后火灾的地点和报警装置、联动设备等的状态和动作信息。
2 智能消防报警联动系统的组成及工作原理
2.1 智能消防报警联动系统的组成
本智能消防报警联动系统由中央监控计算机、消防报警联动智能节点、火灾探测器和消防联动设备组成。各部分由CAN总线连接进行信号传输。中央处理计算机主要负责对于整个大楼的火灾及火灾联动设备的运行情况进行监控;消防报警联动智能节点主要采用一定的数据融合技术判断是否发生火灾、火灾发生地点等信息, 并负责传送信息、在各个楼层显示器上显示信息并对消防联动设备进行控制;火灾探测器主要是将火灾发生所产生的各种特征转化为电信号并经过前端处理电路转化为智能节点所要求的信号格式送给智能节点;消防联动设备主要是根据控制信息进行或在早期的处置, 根据各个楼宇内的联动设施不同而不同。
系统的总体结构如图1所示。
2.2 智能消防报普联动系统的工作原理
智能消防报警联动系统主要完成的功能是在楼宇内探测早期的火灾, 给出报警信号, 指示火灾地点, 并第一时间联动消防设备采取最迅速自动的消防处理措施。智能消防报警系统是自动化楼宇的一部分。每一个智能控制节点的工作流程如图2所示。
火灾探测器首先通过感温传感器, 感烟传感器, CO气体传感器和红外传感器探测到信号, 通过前端信号调理电路转化成数字信号, 由智能节点上的微处理器通过神经网络一模糊推理的数据融合算法进行数据处理, 并判断是什么类型的火灾。根据火灾类型启动相应的联动设备。如遇火情则开启通风设备, 开启消防紧急出口门的电源, 切断火灾源附近的电源启动消防应急灯等等, 进行火灾最早期的处理。与此同时启动自己控制的对应的报警设备如开启警报, 开启警报灯。并在自己的显示器上显示火灾地点以及联动设备联动情况。
在做这些最早期处理的同时, 通过CAN总线向中央控制计算机和其它智能节点广播火灾地点和联动设备启动情况, 启动整栋大楼的火警警报。其余各个节点根据自己收到的火灾地点判断是否需要联动本区域内的相应火灾联动设备。并在自己的显示界面上显示火灾地点。中央处理计算机根据火灾地点、火灾情况以及已经启动的联动设备情况, 来控制其他联动设备动作, 并且在显示器上显示出所有火灾的具体信息和联动设备的具体信息。
3 结语
本文主要完成了基于CAN总线的智能消防报警联动系统的总体设计。首先对于系统完成的功能和技术要求作了详细介绍, 其次给出了本智能消防报警联动系统的总体设计框图, 详细介绍了智能消防报警联动控制系统各个部分的组成以及工作原理和工作过程。
摘要：CAN现场总线以其高性价比、高可靠性和较强的开放性等优点得到广泛认可和使用, 并被认为是最有影响的几种总线之一。本文在对国内外消防报警技术发展现状进行较全面介绍的基础上, 提出了一种基于CAN总线的智能消防报警系统的总体方案, 详细介绍了系统的总体构成、主要功能和工作过程。
关键词：CAN总线,智能消防报警,联动系统,总体设计
参考文献
[1] 陈南.智能建筑火灾监控系统设计[M].北京:清华大学出版社, 2001.
[2] 陆伟良.智能化建筑导论[M].北京:中国建筑工业出版社, 1996.
[3] 龙志强.现场总线控制网络设计[M].长沙:国防科技大学出版社, 2008.
[4] 阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京:清华大学出版社, 1999.
[5] 邬宽明.CAN总线原理和应用系统设计[M].第三版.北京:北京航空航天大学出版设, 2003.
[6] 饶运涛.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003, 6.