智能建筑火災自動報警系統(tǒng)設計

馬占敖

（吉林建筑工程學院，長春 130118）

智能建筑火災自動報警系統(tǒng)設計

馬占敖

（吉林建筑工程學院，長春 130118）

0 引言

伴隨著生產及生活的快速進步,對消防的安全要求越來越高。消防聯(lián)動系統(tǒng)及火災自動報警,其作為智能建筑子系統(tǒng),能夠為火災先期報警,人身財產安全的保障,以及快速撲滅火災發(fā)揮了非常關鍵的作用。因此,時刻做好防范工作,牢牢貫徹“隱患險于明火,防患勝于救災,責任重于泰山”的概念,嚴格依據(jù)消防規(guī)范規(guī)實施消防設計與施工,這樣方能有效地控制住火災的蔓延范圍,快速地撲滅火災,降低人員和財產的損失。為了實現(xiàn)此目的,本文進行智能建筑火災自動報警系統(tǒng)相關的研究與設計。

1 智能建筑中火災自動報警系統(tǒng)概述

1.1 火災自動報警系統(tǒng)

火災報警系統(tǒng)能夠自動地探測火災的隱患,擔負著非常重要的安全防范重任,是智能建筑中建筑自動化系統(tǒng)(BA)的重要子系統(tǒng)。在設計時,火災自動報警系統(tǒng)一定要與《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》 GB50116-98(簡稱《報警規(guī)范》)的要求相符合,也要與智能建筑特點相適應,合理地選擇相關產品,實現(xiàn)技術先進,安全適用以及經濟合理。建筑自動化系統(tǒng)包含多個分系統(tǒng),它們分別是:人員進出監(jiān)視系統(tǒng),消防控制與火災自動報警系統(tǒng),自動防盜告警系統(tǒng),保安巡邏系統(tǒng),給排水監(jiān)控系統(tǒng),空調監(jiān)控系統(tǒng),采暖通風系統(tǒng),電力供應與照明系統(tǒng),變配電及后背電源監(jiān)控系統(tǒng),以及電梯,廣播,地震監(jiān)控,電纜電視,煤氣泄漏等系統(tǒng)。以技術角度來分析,該諸多子系統(tǒng)能夠實現(xiàn)共享硬件設備資源,做到控制信息與管理信息一體化,方便系統(tǒng)的管理、控制及維護,能夠統(tǒng)籌規(guī)劃及設計普通及非正常情況下各種設備的方案,最終實現(xiàn)智能監(jiān)控與全面集中的目的。

1.2 火災報警控制器設計選配

火災自動報警系統(tǒng)的關鍵部位為火災自動報警控制器,它收到信號后立即進行分析判斷,如果有火災發(fā)生,那么它就會發(fā)出火警信號,同時將相應消防設備進行啟動。計算機技術的發(fā)展,促使過去的開關量多線制火災自動報警系統(tǒng)被模擬量總線制火災自動報警系統(tǒng)所取代,當前智能火災自動報警系統(tǒng)因此也獲得了普遍的使用,模擬量總線制火災自動報警系統(tǒng)玉智能火災報警系統(tǒng),這二者均為伴隨計算機技術發(fā)展而發(fā)展的,均能夠在智能建筑領域中使用。

在消防聯(lián)動系統(tǒng)和火災自動報警里,選配集中火災報警控制器時,不但要對火災自動報警系統(tǒng)工作要求能夠滿足,而且也要具備和智能建筑中其余的控制系統(tǒng)的通信界面。這些主要有:對整體系統(tǒng)故障信息、報警情況以及聯(lián)動信息顯示功能,和所有報警區(qū)域里火災報警控制器的通信功能,能夠和智能建筑中其它專業(yè)的控制系統(tǒng)進行通信的界面,可以依據(jù)火警信息進行消防聯(lián)動設備的啟動、同時能夠對它的運行狀態(tài)進行顯示等。

1.3 火災自動報警系統(tǒng)的設計

在智能建筑中,設計火災自動報警系統(tǒng)時,要注意的要點為:依據(jù)所要保護的面積部位,根據(jù)火災探測器的總數(shù),以及其它如手報等報警裝置的數(shù)量,明確所需要報警控制器的總容量;通過被保護目標火災時燃燒的具體情況,明確發(fā)生火災的類型;依據(jù)消防設備,明確聯(lián)動的控制方式;根據(jù)劃分的報警區(qū)域,進行區(qū)域報警控制器的設置;根據(jù)防火滅火要求,明確聯(lián)動與報警之間邏輯關系;最后,還需要對智能建筑“3AS”(辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)、建設設備自動化系統(tǒng))和火災自動報警系統(tǒng)的適應性進行仔細的考慮。

2 基于Zigbee火災自動報警系統(tǒng)設計

2.1 關鍵技術

Zigbee技術為一種雙向低復雜度,近距離,低數(shù)據(jù)速率,低成本,低功耗無線通信技術,經常應用至遠程控制與自動控制領域,能夠嵌入至各種設備中,而且對地理定位功能能夠較好的支持。Zigbee技術能夠使用的拓撲模型有主要有:網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構,星形網(wǎng)絡結構,以及簇狀樹形結構(Mesh)。

2.2 系統(tǒng)方案概述

本系統(tǒng)總體結構如圖1所示。無線傳感器把探測到的火災信號以Zigbee無線通信方式,發(fā)送至數(shù)據(jù)集中器;數(shù)據(jù)集中器把獲取的數(shù)據(jù)傳送到火災監(jiān)控中心,然后火災監(jiān)控中心進行對該數(shù)據(jù)的統(tǒng)計評估與計算處理。在進行火災信號判斷時,判斷的原則非簡單的非準則,要對其它各種因素都要考慮。依據(jù)先前設定的相關規(guī)則,把該數(shù)據(jù)轉切換成恰當報警動作指標,發(fā)出預報警。比如,有少量的煙,然而溫度卻急劇上升——發(fā)出報警;有少量煙,但溫度上升平緩——發(fā)出預報警等。

圖 1 系統(tǒng)總體結構框圖

從網(wǎng)絡節(jié)點邏輯功能上,Zigbee設備能夠劃分成:路由節(jié)點(router ),終端設備(end device),以及網(wǎng)絡協(xié)調器(PAN coordinator);從設備功能方面劃分,能夠劃分成:簡約功能設備 (Reduced Function Device,RFD),全功能設備 (Full Function Device,FFD)。其中,全功能設備能夠充當路由結點、網(wǎng)絡協(xié)調器或者終端設備,而簡約功能設備僅可以充當終端設備節(jié)點。所以,從網(wǎng)絡邏輯結構上分析,Zigbee火災報警系統(tǒng)內的數(shù)據(jù)集中器是Zigbee網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡協(xié)調器;數(shù)據(jù)集中點是路由節(jié)點;無線傳感器為終端設備,依據(jù)傳感器配置的部位,也能夠設置成路由節(jié)點。Zigbee網(wǎng)絡能夠支持65535個節(jié)點,能夠很好地滿足各種需要。

2.3 硬件設計

系統(tǒng)硬件主要由數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)接收部分組成。數(shù)據(jù)采集部分包括傳感器、無線收發(fā)芯片、控制MCU等?？刂芃CU和無線收發(fā)芯片是由SPI總線實現(xiàn)連接,二者一起組成無線傳輸模塊。數(shù)據(jù)接收端使用相同的無線收發(fā)模塊,使用RS232異步串口和PC機通信。其功能相當于一個接入點,一方面接收采集數(shù)據(jù)并上傳給主機,另一方面將主機向數(shù)據(jù)采集端發(fā)送的控制信號以無線的方式發(fā)射出去。如圖2所示為系統(tǒng)硬件結構框圖。

圖 2 系統(tǒng)硬件結構框圖

本文設計系統(tǒng)的基本原理為:周圍出現(xiàn)火災跡象,由傳感器測試到,將測試信息傳送到火災控制中心,中心對其進行計算處理和統(tǒng)計判決,判斷是否符合預設條件。在此的預設條件為不是簡單的是或者不是的關系,而是一個復雜的、要考慮多種因素的規(guī)則,這和具體的運用環(huán)境關系很大。一旦滿足這些預設條件,傳感器所得到的信息就轉化為火災報警信號。

本系統(tǒng)的主MCU是采用STC89LE516AD單片機,它是一種內核增強型的8為機,和廣泛使用的IntelMCS51系列的單片機具有良好的兼容性,并且價格便宜。此外,其上的存儲功能為其它型號單片機所沒有,有著512B的RAM空間,本身還有ISP固化程序,方便使用。

2.4 軟件設計

本系統(tǒng)軟件部分是由數(shù)據(jù)采集端與數(shù)據(jù)接收端兩個子程序所構成,它們都包括程序初始化、發(fā)射過程和接收過程三個部分。程序初始化的作用是對單片機、RF芯片、SPI等部分進行初始化處理;發(fā)射部分則是把已建立的數(shù)據(jù)包經過單片機、SPI接口送至RF發(fā)射模塊,達到輸出目的;接收部分完成的是數(shù)據(jù)接收和并進行處理功能。如圖3所示為數(shù)據(jù)采集端程序流程,如圖4所示為接收端程序流程。

圖3 數(shù)據(jù)采集端流程

圖4 數(shù)據(jù)接收端流程

3 結束語

隨著建筑智能化的快速發(fā)展,原來報警線、通信線和聯(lián)動線的自成體系是為了滿足火災自動報警系統(tǒng)在管理上的特殊要求而分離的。智能化水平提高,三者的集成度也在提高,因此在設計智能建筑的火災自動報警系統(tǒng)時,一定要考慮他們在連接界面上的匹配性。最終滿足火災自動報警、消防聯(lián)和智能建筑動系統(tǒng)在設計、運行、施工各個方面用最優(yōu)方式結合。科技發(fā)展至今,每一項新技術在一個領域的運用都有一個探索的過程,ZigBee技術在智能建筑的火災自動報警系統(tǒng)中的運用也同樣需要我們去研究探索,要使其在智能建筑的火災報警系統(tǒng)中成熟運用,還有一個較為長的探索過程,還有許多挑戰(zhàn)需要去應對,隨著不斷的探索,我們一定會實現(xiàn)火災報警系統(tǒng)的飛躍發(fā)展。

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Design of intelligent building fire alarm system

MA Zhan-ao

隨著信息技術的不斷發(fā)展，建筑的智能化程度也越來越高。作為建筑的重要部分的消防設施的智能化發(fā)展也很迅速，人們對消防設施的要求也是推動其智能化發(fā)展的重要動力。本文利用傳感器技術的發(fā)展成果，設計一種基于傳感器技術的智能建筑火災自動報警系統(tǒng)。

智能建筑；火災自動報警系統(tǒng)；設計

馬占敖(1955－),男,吉林長春人,教授,本科,研究方向為智能建筑系統(tǒng)的應用。

TP277

A

1009-0134(2011)1(上)-0179-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.1(上).56

2010-10-27