大功率短播發(fā)射臺抗干擾消防報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

周厚福

（作者單位：國家新聞出版廣電總局八三一臺）

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大功率短播發(fā)射臺抗干擾消防報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

周厚福

（作者單位：國家新聞出版廣電總局八三一臺）

摘 要：本文通過分析消防系統(tǒng)在發(fā)射臺強電磁干擾下存在的問題，介紹了報警系統(tǒng)的組成和工作原理，設計中使用了ID多址信息技術、抗干擾技術、視頻分析技術及基于ACE的網(wǎng)絡通訊組件、基于多線程的類visio可視組件、基于OTL數(shù)據(jù)庫組件、基于Microsoft speech sdk V5.1語音組件、基于CCTV視覺攝像原理的可視煙霧探測技術，本文對此進行了詳細闡述。

關鍵詞：短播發(fā)射臺；消防系統(tǒng)；抗干擾

八三一臺發(fā)射機房安裝有大功率（甲機房3部500kW，乙機房4部150kW）短波（3～30MHz）發(fā)射機，存在強烈電磁干擾。2001年和2003年機房建設時，根據(jù)建筑設計安裝了消防監(jiān)控報警系統(tǒng)，在當時無播音的情況下，經(jīng)過了消防部門的驗收。但當發(fā)射機開播后，在發(fā)射機電磁輻射干擾的情況下，消防監(jiān)控報警系統(tǒng)一直存在嚴重誤報，一度使系統(tǒng)陷入癱瘓。

大功率短播發(fā)射臺抗干擾消防報警系統(tǒng)系統(tǒng)是實現(xiàn)消防自動化的主要設施，是維護安全傳輸發(fā)射的重要手段，主要用于早期火災探測，并發(fā)出警報，以便人們采取相應的防范、撲救措施。

本系統(tǒng)采用先進的抗干擾技術，對消防監(jiān)控區(qū)域同時進行煙霧、氣體、溫度、消防視頻的信號采集，用232/485通訊方式，把采集到的信號進行分析處理，當檢測到火警時，通過公共廣播系統(tǒng)和網(wǎng)絡傳輸報警系統(tǒng)，發(fā)出火情發(fā)生地、滅火器材放置地點、使用滅火器材的類型、需要聯(lián)系哪些人員、疏散通道等輔助信息。

1 系統(tǒng)組成

八三一臺大功率短播發(fā)射臺抗干擾消防報警系統(tǒng)主要由一個主機與五個子系統(tǒng)組成，各子系統(tǒng)專業(yè)功能由各自完成，由集成平臺完成各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，在集成平臺數(shù)據(jù)融合的基礎上，部署全局性的消防管理功能；集成平臺基于緊密耦合方式集成各子系統(tǒng)，采用多個子系統(tǒng)聯(lián)動報警，貫徹了“集中管理、集中控制”的原則，確保了消防系統(tǒng)的可靠性。

主機：整個系統(tǒng)的核心，負責數(shù)據(jù)分析處理，圖片分析處理，信息發(fā)布，系統(tǒng)設置、配置等等。

開關量煙感器：煙霧采集終端器件，負責數(shù)據(jù)采集，同時向主機提供煙霧的信息。

吸氣式早期火災探測器：氣體采集終端器件，負責數(shù)據(jù)采集，同時向主機提供火災的信息。

環(huán)境溫濕度探測器：溫濕度采集終端器件，負責數(shù)據(jù)采集，同時向主機提供環(huán)境溫濕度的信息。

視頻煙霧探測系統(tǒng)：視頻探測終端器件，負責區(qū)域中的視頻圖像采集，同時向主機實時提供視頻圖信息。

廣播系統(tǒng)。我們要將廣播系統(tǒng)融入消防預案中。當發(fā)生火警信息時，不僅提供聲光報警，還可以通過公共廣播系統(tǒng)語音，播報出火災地點、滅火器材放置地點、使用滅火器材的類型、需要聯(lián)系哪些人員、疏散通道信息等輔助信息。同時，廣播系統(tǒng)還具有如下特點。抗干擾性：能有效抵御強電磁場環(huán)境干擾；及時性：識別煙火的反應時間只有1-4秒；適用性：系統(tǒng)支持圖形化的監(jiān)控、管理界面，界面簡練，功能豐富；擴展性：集成平臺能很好地兼容不同的異構子系統(tǒng)，方便系統(tǒng)擴展。

2 系統(tǒng)的工作原理

大功率短播發(fā)射臺抗干擾消防報警系統(tǒng)是復合型報警系統(tǒng)，對發(fā)射機所在的核心區(qū)域采用吸氣式早期火災探測器，每30平方米布置一根吸氣管，進行氣體采樣，把氣體抽送到主機進行檢測，同時，該區(qū)域還采用視頻煙霧探測器；對于干擾相對較弱的倉庫、辦公室、過道等區(qū)域，采用開關量煙感器；并且，對所有區(qū)域均采用環(huán)境溫濕度探測器；當氣體中煙霧的濃度到達到0.06%時，觸發(fā)煙感器與吸氣式早期火災探測器報警和開關量煙感器報警，當視頻煙霧探測探測到不規(guī)則的動態(tài)圖像時，觸發(fā)報警，規(guī)則的（比如人走過）動態(tài)圖像不報警；當環(huán)境溫度到達45℃（溫度可設）時，觸發(fā)環(huán)境溫濕度探測器報警；當視頻采集到不規(guī)則的動態(tài)畫面時，觸發(fā)視頻環(huán)境報警；只要有一條觸發(fā)報警，公共廣播系統(tǒng)開始工作，發(fā)布報警信息，提示火災可能發(fā)生的地點，滅火器材放置地點，使用滅火器材的類型，需要聯(lián)系哪些人員、疏散通道信息等輔助信息。

3 設計與實現(xiàn)

3.1 ID多址信息技術

在消防監(jiān)控區(qū)域，大功率短播發(fā)射臺抗干擾消防報警系統(tǒng)同時采用了多種類型的信息采集技術，而且監(jiān)控區(qū)域范圍大，為了區(qū)分不同的采集類型與不同的采集點，我們采用了ID多址技術，這種多址技術使各個采集點共同使用一個信道。但是，每個采集點都被分配了一個獨立的“ID碼”，每個采集點的“ID碼”都不相同，所以，各個采集點之間相互沒有干擾，靠不同的“ID碼”區(qū)分不同的采集類型和采集點。ID碼分別表示采集類型、采集區(qū)域、采集位置；采集類型分為5類：01人工按鈕、02煙霧采集、03溫度采集、04視頻采集、05氣體采集；采集區(qū)域把全臺劃分為75個區(qū)域；采集位置是指具體位置，如門口、頂部等位置。

表1 ID碼056083分析表

如ID碼056083，其表示的意思如表1所示。

3.2 抗干擾技術

我們對普通的消防煙感器進行設計改進，采用電源和信號分別傳輸方式，而且，使其具備可調(diào)靈敏度，輸出開關量信號，電源部分增加濾波裝置，從而使其具備較好的抗干擾能力。

信號的傳輸采用了平衡傳輸?shù)腞S485通訊（提高抗共模干擾能力），傳輸線路視具體情況采用屏蔽雙絞線或者光纜進行傳輸。工控機與局域網(wǎng)采用光纜傳輸，采用IP/TCP協(xié)議。電纜線路使用屏蔽線，并且，多點接地和單點接地，從而較好地提高了抗干擾能力，增強了消防系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.3 視頻分析技術

視頻分析煙火檢測技術，采用IP網(wǎng)絡攝像頭作為傳感器，通過先進的視頻圖像分析處理技術和判別算法，自動識別煙霧及火焰模式的特殊運動，及時向系統(tǒng)提供警報信息技術。系統(tǒng)對攝像頭拍攝到圖像中的區(qū)域變化經(jīng)過一系列過濾，當拍攝到圖像中發(fā)現(xiàn)同煙霧行為相關的特征場景時，則自動判定有火情發(fā)生。

3.4 軟件實現(xiàn)

本系統(tǒng)使用的軟件技術有：基于ACE的網(wǎng)絡通訊組件、基于多線程的類visio可視組件、基于OTL數(shù)據(jù)庫組件、基于Microsoft speech sdk V5.1語音組件、基于CCTV視覺攝像原理的可視煙霧探測技術。

3.4.1 基于ACE的網(wǎng)絡通訊組件

自適配通信環(huán)境（Adaptive Communication Environment），簡稱ACE，是可以自由使用、開放源碼面向?qū)ο罂蚣?，可跨越多種平臺，完成通用的通信軟件任務。

3.4.2 基于多線程的類visio可視組件包

工業(yè)控制軟件處理圖形時，需要調(diào)用Windows GDI函數(shù)的開發(fā)，通過數(shù)學計算和數(shù)據(jù)流程分析，在改動少量代碼的條件下，就可實現(xiàn)適合業(yè)務的需求。

3.4.3 基于OTL數(shù)據(jù)庫組件包

本系統(tǒng)開發(fā)的語言是C++，考慮數(shù)據(jù)通訊兼容性，采用了OTL模板庫與數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)通訊。

3.4.4 基于Microsoft speech sdk V5.1語音組件包

Microsoft speech sdk V5.1是微軟提供的語音軟件開發(fā)包，其中包含了語音識別和合成的二次開發(fā)平臺。語音合成，即文本語音轉換系統(tǒng)（TTS）。TTS系統(tǒng)使用合成語音合成文本字符串和文件到聲音音頻流。

3.5 視頻探測算法

視頻探測算法的工作原理，是利用高性能計算機對標準的監(jiān)控系統(tǒng)進行圖像分析，采用高精密算法感受場景中的微弱變化，并將變化區(qū)域的信號與火災特征進行比較，對特征區(qū)域在一段時間內(nèi)的關系進行分析利用，智能綜合判據(jù)，實現(xiàn)對火災的早期準確探測，并通過圖形界面及聲音等輸出方式進行報警。

4 結語

發(fā)射臺抗電磁輻射消防監(jiān)控系統(tǒng)，專門針對發(fā)射機房強電磁環(huán)境設計，系統(tǒng)具有極強的抗干擾性能，能在惡劣的環(huán)境下使用。系統(tǒng)運行兩年多，是目前中短波電臺里運行最穩(wěn)定，效果最好的一種消防報警系統(tǒng)。特別是視頻探測系統(tǒng)，采用自適應算法，具有較高的水平。本項目的成功應用，為安全播出做出了貢獻，也推動了安全播出整體管理的技術進步。

參考文獻：

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［3］翟文鵬,吳愛國,杜春燕.基于煙霧顏色特征和運動特征分析的視頻煙霧探測［C］//第二十九屆中國控制會議論文集.中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會,2010年.