一種用于圓形煤場(chǎng)的智能自動(dòng)安全消防系統(tǒng)

喬支昆 王艷春

摘 要：目前，國(guó)內(nèi)火電廠、煤化工廠等新建圓形煤場(chǎng)的情況很多，圓形煤場(chǎng)的封閉儲(chǔ)煤能有效的降低粉塵污染，減少煤在存儲(chǔ)過程中的損耗。隨著環(huán)境保護(hù)要求的提高，火電企業(yè)煤場(chǎng)封閉，設(shè)計(jì)一種用于圓形煤場(chǎng)的智能自動(dòng)安全消防系統(tǒng)，精確快速自動(dòng)消除圓形煤場(chǎng)范圍內(nèi)的高溫或火災(zāi)險(xiǎn)情，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的一個(gè)技術(shù)問題。文章通過分析圓形煤場(chǎng)的智能自動(dòng)安全消防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)實(shí)施方案，提出了系統(tǒng)優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：煤場(chǎng) 安全消防 控制器

中圖分類號(hào)：TD948 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（a）-0071-02

目前，國(guó)內(nèi)火電廠、煤化工廠等新建圓形煤場(chǎng)的情況很多，與傳 統(tǒng)的露天儲(chǔ)煤和煤棚儲(chǔ)煤相比，圓形煤場(chǎng)的封閉儲(chǔ)煤能有效的降低粉塵污染，減少煤在存儲(chǔ)過程中的損耗，故而得到了廣泛的應(yīng)用。然而，現(xiàn)有技術(shù)采用圓形煤場(chǎng)進(jìn)行燃煤存儲(chǔ)存在較大的安全隱患，由于易燃煤炭保存時(shí)間過長(zhǎng)而造成存煤升溫，進(jìn)而引發(fā)自燃，煤中也會(huì)存在氫氣、甲烷等可燃?xì)怏w，煤在圓形煤場(chǎng)的運(yùn)輸、裝卸、轉(zhuǎn)運(yùn)過程中均存在煤粉飛揚(yáng)情況，當(dāng)可燃?xì)怏w和煤粉達(dá)到一定的濃度時(shí)，遇火星則容易造成爆炸。這些情況發(fā)生后，粉塵、可燃、有毒氣體以及煤堆自燃時(shí)產(chǎn)生的大量熱輻射致使圓形煤場(chǎng)極其不適合現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行各種操作。因此，如何設(shè)計(jì)一種用于圓形煤場(chǎng)的智能自動(dòng)安全消防系統(tǒng)至關(guān)重要。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)通過在圓形煤場(chǎng)的環(huán)形步道和中心柱區(qū)域范圍內(nèi)架設(shè)一定數(shù)量的遠(yuǎn)程控制水炮，每臺(tái)遠(yuǎn)程控制水炮配備一臺(tái)智能控制器并通過現(xiàn)場(chǎng)總線的方式連接到圓形煤場(chǎng)綜合管控系統(tǒng)。配合煤場(chǎng)的激光盤煤系統(tǒng)、紅外溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及壁溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)圓形煤場(chǎng)范圍內(nèi)的空間坐標(biāo)系搭建，當(dāng)煤場(chǎng)區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)生火災(zāi)險(xiǎn)情或某片區(qū)域溫度達(dá)到預(yù)警限值，即可迅速精確定位著火點(diǎn)并自動(dòng)控制水炮朝相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行滅火，全過程無需人工干預(yù)。同時(shí)，區(qū)域內(nèi)每次降溫滅火動(dòng)作都將自動(dòng)形成記錄并上報(bào)系統(tǒng)服務(wù)器?，F(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程控制水炮亦可現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置為手動(dòng)模式，人工控制滅火。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

2 系統(tǒng)實(shí)施方案

為使本系統(tǒng)的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更加明顯易懂，本文將結(jié)合附圖對(duì)本系統(tǒng)的具體實(shí)施方式予以詳細(xì)說明。

圖2為圓形煤場(chǎng)空間坐標(biāo)定位原理圖。將紅外測(cè)溫儀與激光盤煤儀安裝在同一個(gè)云臺(tái)下，同時(shí)對(duì)準(zhǔn)煤場(chǎng)的某一個(gè)點(diǎn)，這樣兩者將同步動(dòng)作。紅外測(cè)溫儀及激光盤煤儀的安裝位置須保證能將整個(gè)圓形煤場(chǎng)無盲區(qū)覆蓋，必要時(shí)，二者可以按一定的軌道進(jìn)行移動(dòng)。以圓形煤場(chǎng)某個(gè)固定位置（如堆料機(jī)轉(zhuǎn)軸）為空間坐標(biāo)系原點(diǎn)，利用激光測(cè)距傳感器測(cè)量紅外熱成像儀到目標(biāo)P點(diǎn)的距離S，根據(jù)云臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況獲取水平轉(zhuǎn)角α及垂直轉(zhuǎn)角β，則可獲得目標(biāo)P點(diǎn)相對(duì)于紅外熱成像儀的坐標(biāo)點(diǎn)位置P（x，y，z）：

再通過此時(shí)紅外熱成像儀相對(duì)于空間坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置，推算出目標(biāo)P點(diǎn)的坐標(biāo)。同時(shí)，安裝在圓形煤場(chǎng)各處的水炮以及安裝在圓形煤場(chǎng)擋煤墻上的壁溫測(cè)量裝置相對(duì)于空間坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置也隨之確定。

圖3為圓形煤場(chǎng)水炮布置示意圖。圖中1為圓形煤場(chǎng)擋煤墻上的環(huán)形步道，四周的水炮均安裝在其上；圖中2為圓形煤場(chǎng)的中心柱，部分水炮須安裝在該片區(qū)域；圖中3-13為遠(yuǎn)程控制水炮，在水炮旁邊均安裝了一臺(tái)智能控制器，用于控制遠(yuǎn)控水炮的水平角度、俯仰角度及水炮閥門的開閉，智能控制器通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線連接至PLC及圓形煤場(chǎng)綜合管控系統(tǒng)；圖示紅色圓弧為環(huán)形步道上各臺(tái)遠(yuǎn)控水炮所能覆蓋的區(qū)域范圍；圖示綠色圓圈為中心柱處三臺(tái)水炮所能覆蓋的區(qū)域范圍。以半徑為60m的圓形煤場(chǎng)為例，為滿足“GB50338-2003 固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范”中“室內(nèi)消防炮的布置數(shù)量不應(yīng)少于兩門，其布置高度應(yīng)保證消防炮的射流不受上部建筑構(gòu)件的影響，并應(yīng)能使兩門水炮的水射流同時(shí)到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任一部位。”這一要求，環(huán)形步道上需要安裝的水炮數(shù)量須不少于8臺(tái)，所選擇的水炮射程應(yīng)≥47m，考慮到中心柱處的滅火問題，最少需要的水炮布置數(shù)量為11臺(tái)。遠(yuǎn)控水炮的其他參數(shù)均須根據(jù)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3 方案優(yōu)勢(shì)

當(dāng)紅外熱像儀或壁溫測(cè)量測(cè)溫桿發(fā)現(xiàn)某處溫度高于限值，則通過以太網(wǎng)或現(xiàn)場(chǎng)總線上報(bào)圓形煤場(chǎng)綜合管控系統(tǒng)，系統(tǒng)直接通過現(xiàn)場(chǎng)總線控制離超溫區(qū)域最近的兩臺(tái)智能控制器使相應(yīng)的水炮調(diào)整水平及俯仰角度并開啟閥門迅速降溫滅火。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)有封閉煤場(chǎng)安全消防技術(shù)上加以完善改進(jìn)，做到煤場(chǎng)的實(shí)時(shí)安全管控，當(dāng)有異常報(bào)警時(shí)可聯(lián)動(dòng)噴淋水炮自動(dòng)或提示工作人員進(jìn)行滅火。而且利用智能控制器和PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)備診斷信息及狀態(tài)信息，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程診斷和管理功能，有效防止安全事故的發(fā)生，可以大大提高儲(chǔ)煤場(chǎng)的安全性。

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