自动水满报警器设计（共12篇）
自动水满报警器设计 篇1
0引言
随着我国经济建设的发展,现代高层建筑及重要建筑的防火问题引起了社会各界的高度重视,对消防报警系统提出了更高更严的要求。为了早期发现和通报火灾,防止和减少火灾危害,保护人身和财产安全,在现代化的工业民用建筑、宾馆、图书馆、科研和商业部门,火灾自动报警系统已成为必不可少的设施。电气工程设计、安装和使用是否正确不仅直接影响到建筑的消防安全,而且也直接关系到各种消防设施能否真正发挥作用。
1设计思想和基本思路
根据要实现的探测、处理和报警功能,火灾自动报警系统设计大致分为信号采集放大、信号处理控制和系统设置报警3个部分。
(1)信号采集部分即通过气体传感器检测室内气体浓度,将这种变化量转化成电压模拟量的变化,然后通过运放进行必要的放大,并将处理过的信号送存储器保存和显示器显示。
(2)信号处理部分是将采集到的模拟信号转换成数字信号,送入控制器进行处理。
(3)系统设置报警部分是通过预定的控制方式,利用蜂鸣器报警实现系统的准确操作。
2系统模块设计
2.1 气体浓度检测模块
室内故障监测报警系统采用4路巡回检测的方法,采用QM-N5型气体传感器检测房间气体浓度,检测结果送入模/数芯片ADC0809中进行模数转换。
选用的气体传感器解决了在较高温度下才能达到良好敏感度和选择性差的问题,并将气体传感器与保护系统联动,使保护系统在气体达到爆炸极限前动作,将事故损失控制在最低。同时,气体传感器的小型化和较低的价格,使之进入家庭成为可能。
2.2 主控模块
系统采用AT89S51单片机,其主要功能是与ADC0809芯片共同接收检测信号,并通过对数字信号的处理来控制外围电路及显示电路。采集信号经过ADC0809处理后送单片机进行数据处理,处理后的信息将通过单片机控制,在LCD显示器上显示出来,并且送存储器。其中,通过复位、程序执行、单步执行、掉电和节电的校验方式来对信号进行处理分析。
2.3 设置报警模块
该模块主要由键盘和报警器组成,气体浓度经过键盘设置后送单片机记录,当采集到的气体浓度超过安全值时,单片机驱动蜂鸣器工作,提供报警服务。
3硬件电路设计与分析
3.1 信号采集放大电路
使用LM358运算放大器,采用两级放大方式,第一级为比例放大,第二级为反相放大。
根据QM-N5传感器的阻值范围为0 kΩ ～2 000 kΩ,以及它加热到正常工作状态时在纯净空气中的阻值为20 kΩ,为了充分体现采集信号的精度,本设计选用了Rn=20 kΩ的电阻作为比例电阻,并使用了2 kΩ的输出电阻使传感器以电压的形式输出。但是由于输出电压Uo为负,因此必须要经过一个反相运算放大过程使它变成正的,然后才可以送入ADC0809进行模数转换。
信号采集放大电路如图1所示。
3.2 A/D转换电路
由于AT89S51内部没有A/D转换,因此采用芯片ADC0809进行模数转换,再通过单片机用软件进行输出。
从采用P2.7和WR控制芯片转换开始,使用INT0中断调用P1口传输数据,P2.7和RD控制单片机读取数据。ADDC接地,P2.5和P2.6 分别控制ADDB和ADDA选择通道IN0～IN3。A/D转换电路如图2所示。
3.3 存储器电路
本设计采用EEPROM存储器,EEPROM即电可擦除可编程只读存储器,其突出优点是能在线擦除和改写。它既具有ROM的非易失性的优点,又能像RAM一样随机读写。在单片机系统中EEPROM既可以扩展为片外ROM,又可以扩展为片外RAM;在调试程序中用EEPROM代替仿真RAM既能方便地修改程序,又能保存调好的程序。
3.4 显示器电路
LCD1602的数据口与单片机通过P1口连接,使能端E、RW和RS分别与P3.5、P3.6和P3.7连接,VO通过接一个10 kΩ的电位器来控制液晶屏幕的亮度。电路使用5V电源供电。
3.5 报警器电路
报警器在采集到的浓度信号大于系统设定值时,由P3.4口发出一个高电平信号,持续时间为无限长,直到单片机撤消高电平信号为止,其撤消信号由键盘Delete键发出。详细工作过程为:单片机从P3.4口发出高电平信号,高电平使三极管8550导通,点亮红色发光二极管,并触动蜂鸣器发出报警声音。
4软件设计
本设计使用C语言编写程序,以此来控制定时、计时中断和输出等。
软件部分用来配合硬件电路,控制后面电路的响应,以实现设计预定功能。其功能主要由两部分组成:一部分是对传感器接收到的信号进行处理;另一部分是实行中断处理,控制设置报警模块。两部分信号的处理都采用查询方式。本系统采用4路巡回检测,轮换选择4个传感器工作,并且在显示器上轮流显示工作传感器所检测到的浓度值。当检测到的浓度小于设定值时,等待定时器中断;否则执行中断程序进行报警处理,显示浓度。
5结束语
火灾自动报警系统采用单片机,对火灾发生前、后的变量进行检测对比,设定阀值从而达到自动报警的目的。在此系统的基础上,可以进行多变量检测以提高报警的准确性,也可以串联灭火系统达到自动灭火的作用,另外还可以与计算机协同监控,从而加强对火灾的控制。如今高层建筑越来越多,而我们的高层灭火体系还不够完善,火灾自动报警灭火系统还有很大的发展空间。
参考文献
[1]马明建.数据采集与处理技术[M].西安:西安交通大学出版社,2006.
[2]吴龙标,方俊,谢启源.火灾探测与信息处理[M].北京:化学工业出版社,2006.
[3]陈南.建筑火灾自动报警技术[M].北京:化学工业出版社,2006.
[4]张满栋,杨胜强,高伟卫.报警控制图形系统开发实例[M].北京:机械工业出版社,2006.
[5]马春燕,段承先,秦文萍.微机原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社,2007.
自动水满报警器设计 篇2
关键词：SMS 区域站 故障 报警概述
受全球气候变暖影响，极端天气气候事件频发，灾害性天气呈逐年增多的趋势，区域自动气象站(以下简称区域站)的建设，在防灾减灾气象服务工作中发挥了重要的不可替代的作用。近年来，根据湖南省气象局的统一布局，共建设区域自动气象站2000余套，大大增强了探测灾害性天气的自动化程度，提高了风向风速、温度、雨量等气象要素预报的准确率，为各级领导广大人民群众提供了更为完善的气象服务。
区域自动气象站作为一种新型气象全自动观测设备，在无人值守的恶劣环境下全天候全自动正常运行。随着使用年限的增加，设备已经进入了故障多发期，损坏率增加，维修困难。随着建站数量的增加，给装备保障工作带来了更大的压力和工作量。由于现阶段区域站故障信息传达不及时，维护人员不能在故障发送的第一时间得知消息，进行维护处理，对自动气象站资料的连续性和完整性造成了严重的影响，如何在区域站发生故障时进行及时有效的维护,确保其安全、稳定运行,成为每个台站需要迫切解决的问题。设计思想
该系统通过后台实时运行，监控分析区域站上传数据，当区域站出现缺测或者数据疑误的情况时，通过短信发送模块，将报警消息短信通知该区域站维护人员。系统设计
3.1 系统架构
该系统使用C++语言开发，后台数据库采用SQLSERVER。系统架构主要由省局区域站数据服务器、区域站数据监控服务器和短信发送模块组成。
硬件
1)SMS短信模块：短息功能转发组件，用于发送短信。
2)区域自动气象站：内含各气象要素传感器，用于获取外界气象要素值。
软件
1)SMS短信驱动模块：SMS短信模块驱动，为SMS基站告警软件发送短信提供接口。
2)区域站数据服务器：解析区域站报文，存储区域站数据，为区域站报警软件获取区域站信息提供接口。
3)区域站报警软件：主要功能如下
实时获取各区域站气象要素信息;
配置各气象要素报警范围;
配置短信发送模式(发送时间段限制，接收者等)。区域站报警软件设计
区域站数据服务器：接收区域站传输报文，分析报文并存储到数据库。
区域站监控服务器：运行区域自动气象站故障分析报警软件，当发现区域站故障时，提取出故障信息和站点信息，编成报警短信，并发送到短信发送模块。
短息发送模块：由短信MODEM、SIM卡、短信服务器软件组成。当接收到系统监控软件发送的报警短信时，通过连接在区域站数监控服务器上的短信发送模块将报警短信通过移动运营商发送至指定用户手机。
4.1 软件功能设计
(1)参数设置功能：在程序初始化运行时，需要设置参数信息，参数信息包括故障报警的时间阈值、台站维护人员信息(如图1)。
故障报警时间阈值N：将区域站故障分为数据错误和报文缺测，由于区域站传输中可能出现掉包的情况，为了避免偶尔出现的其他导致报文缺测触发发送报警短信的情况，只有在当前时次前N个时次连续出现故障时，才发送报警短信。
台站维护人员信息：所属地区(精确到台站)，维护人员姓名、手机号码。
(2)故障分析功能：分为数据错误检测和报文缺测检测。首先检测当前时次报文是否缺测，如果没有缺测在检测该区域站各要素数据是否符合气候学界限值检查，当存在报文缺测或者要素缺测的情况时，记录站点故障信息。该功能每小时按序将各个站点故障分析一次。
数据错误检测：检测报文各区域站要素值是否在气候学极值的范围内，当某要素值超出极值范围时，记录故障信息。
(3)故障检测功能：设计连续故障检测函数Failure(T，N)。在函数运行时检测当时次前N个时次的故障记录，当N个时次同时存在故障记录时，返回TRUE，编辑发送报警短信。返回False时，退出，进入下一站点故障检测。
4.2 相关数据库表设计
表1 站点维护人员表总结
该系统对全省所有区域自动气象站的温度、湿度、气压、风向、风速等气象要素进行全天候监测，对于达到报警标准的站点立即发送报警短信通知相关维护人员，可以在监控人员不在电脑旁、深夜等情况下直接联系到人，即减轻了基层台站工作人员负担，又有效的排除了报警死角。
火灾自动报警系统设计难点解析 篇3
关键词：火灾自动报警；相关问题；分析
1、火灾自动报警系统的组成
众所周知，火灾自动报警系统是建筑中唯一的火灾自动预防系统，主要由火灾报警控制器、火灾探测器（包括可燃气体探测器、感烟探测器、感温感测器、电气火灾监控探测器等各类探测器）、手动报警按钮、火灾声光警报器和消防联动控制等部分组成。
以火灾报警控制器为核心的部分构成了火灾自动探测与报警的基本单元，以消防联动控制器为核心的部分构成了消防联动控制的基本单元。这两大部分组成了完整的火灾自动报警系统。当然，各建筑中设置的火灾自动报警系统根据其建筑特征，使用的设备差异很大，建筑中其他与火灾或安全相关的监控，如温度参数、压力参数、电气参数、毒气参数等也可以接入火灾自动报警系统，只要这些参数的显示不影响系统中固有的各类信息显示即可。
2、火灾报警系统设计的难度
2.1涉及的专业多。火灾报警系统涉及到强电、智能化、暖通、给排水、建筑等专业，这就要求设计人员对相关的专业知识有一定的掌握。
2.2没有专门的院校培养消防人才。我们国家至今只有在个别院校设立了消防专业，但也往往侧重于消防战训、指挥等，所以真正搞消防工程设计、安装的专业人才很奇缺。
2.3火灾报警系统产品发展很快，已从传统型、地址型发展到智能型，而且产品品种多，又无互换性，要充分了解其性能并灵活运用于设计中也是不容易的。
2.4火灾自动报警系统往往是连同建筑施工一起进行的，不少设备设施在前期施工完毕后变成了隐蔽工程，比如防火阀的安装。一些防火阀在前期被安装在屋顶上，而防火阀下端往往是各类错综复杂的管道设施。当防火阀误动作后，如果要手动复位就变成了一个浩大的工程，除了要在室内使用升降车这类大型设备外，往往还要求维修人员在高空管道上爬行，增加了工作风险和难度。
2.5大型设计院由智能化专业来设计火警系统，而一些中、小型设计院的强弱电均由电气专业来设计，工作量和难度都加大，这对设计人员提出了更高的要求。
3、火灾自动报警系统存在的难点及相关问题分析
3.1火灾自动报警系统通讯协议无标准，通讯协议不开放，数据格式不统一，传输非标准技术层面的信息交换不畅通。通讯协议是火灾自动报警系统完成信息传输、确认及响应所必须遵循的法则，系统只有依赖完善合理的标准，才能实现系统组件间乃至更为广义的信息交互，从而完成扩展、优化系统的功能。目前，以多种形式的总线制为主流的火灾自动报警系统得到普及和推广，但国内尚无针对总线式火灾自动报警系统的通讯协议的设计标准，由于技术来源不同（引进、合作、开发及仿制），其通讯协议的复杂多样引发了诸多问题。
3.2火灾自动报警系统误报、漏报问题困扰用户
火灾自动报警系统对火灾探测信号处理的任务就是要剔除干扰，及时、正确地判断火灾，但是火灾探测器的安装环境极其复杂，由于环境中的气流、灰尘、湿气、电磁场、电瞬变、静电以及人为干扰的影响和不规律性，其变化特征与火灾时的烟雾或温度变化有其相似之处。目前广泛使用的各种传感器在探测火灾方面存在先天不足，无法准确地感应各种物质在燃烧过程中所特有的声波、光谱、辐射、气味等诸多方面也不尽如人意。例如离子和光电感烟传感器不但能感应很宽的非火灾现象“粒谱”，另外对火灾发生过程中所产生的不同粒径和颜色的烟又有某些探测“盲区”，误报、漏报严重影响用户使用。
3.3用户操作使用困难
由于消防报警设备产品市场没有独霸一方的绝对强势产品，也由于标准规范给生产商留下太多的发挥余地，因此消防报警设备的主机不像PC机那样千人一面，而是千人千面，加上产品进口因素，用户界面更呈现“联合国”效应；设备本身用户界面不友好，而且日常使用和操作人员大多不具备良好的专业技术素质和外语能力，加上人员的频繁变动和管理制度的不完善，因此很大一部分消防设施运行得模模糊糊，说不上好也说不上坏，用户使用积极性不高。
4、解决的有效对策
4.1建立统一、开放的通讯协议标准。火灾自动报警系统作为工业控制计算机网络系统的衍生，其数据传输必须严格遵循统一、标准的通讯协议，才能保证信息数据传输的可读性、可执行性及准确性。国家有关部门可组织国内大型生产企业，有步骤地规范和统一火灾自动报警系统的通讯协议标准，形成国家强制标准，作为公共资源予以颁布实施。在规范和统一火灾自动报警系统通讯协议标准时，应瞄准当前国际工业控制计算机网络技术的最新发展动态，借鉴现已获得广泛公认的标准总线、通讯协议，利用现有软件，硬件技术，使协议与国际接轨。同时，该协议标准亦应以国内技术相对先进、产品性能相对可靠的生产企业的现行标准为基础技术支持，使国内火灾自动报警产业的发展得到合理的衔接、过渡和更新。
4.2采用智能化的火灾探测器算法技术完成火警判断。智能化算法技术主要是指模糊逻辑、神经网络等高新技术，该技术是对人脑或自然神经网络若干基本特性的抽象和模拟，通过该技术处理火灾探测器提供的火灾信号，让自动报警系统能够模仿人完成对火灾的某些判断过程，将会降低误报和漏报的发生，增强系统的可靠性。
4.3采用广域网设施，使系统能在几公里或几十公里的区域内做到集成。采用动态即插即用技术，使网络在正常工作条件下，随时可以增加和减少并入的报警主机。网络应支持多台操纵站，同一个报警信息不同部门的操作终端皆能接收到，设备应具有自我诊断、自我修复并作详细记载的功能。設备应能支持动态远程操作，用户可以利用电话线远程拨入设备，进行动态监视，了解报警状态和故障信息，检查值班人员的工作，为消防指挥提供可靠的信息。在特殊情况下，远程监视点还可以作为备用的值班位置，使用户对报警系统的使用更灵活，更方便。此外，远程接入功能还可向专业维修厂和专业技术人员提供远程诊断窗口，使消防报警设备的正常运行获得额外的保障。
5、结语
综上所述，建筑电气技术的发展，为人们创造了舒适、便捷的工作和生活环境。火灾自动报警系统中的运用需要我们去研究探索，要使其在建筑电气的中成熟运用，还有一个较为长的探索过程，还有许多挑战需要去应对，随着不断的探索，我们一定会实现火灾报警系统的飞跃发展。
参考文献：
[1] 吴成东.建筑电气计算机网络系统设计[M]. 北京：中国电力出版社，2003.
[2] 吴海峰，张志兵.火灾自动报警系统误报原因及预防措施[J].邯郸职业技术学院学报，2004（4）：82-84.
浅谈火灾自动报警设计 篇4
关键词：报警,设计
1 建筑的概况和分类
根据各方提供的材料, 首先了解建筑的总面积、结构特点、层数、高度、用途, 以及所处的位置, 毗邻建筑的火险状况等等。其中重点要了解建筑的用途, 不仅要知道整体建筑的使用性质, 而且要知道建筑几个分部的用途, 只有了解了这些, 我们才能够对建筑的分类及自动报警系统保护级别的归类做出正确的结论。确定建筑的分类, 进而确定属于报警系统保护对象的级别, 只有确定了这些, 设计过程我们才能全面地对各个部分做出合理的定位。
2 确定设计中选用的火灾自动报警形式
按“自动报警规范”的5.2.1条, 系统形式的选择有三种, 即:区域报警系统, 宜用于二级保护对象;集中报警系统, 宜用于一级和二级保护对象;控制中心报警系统, 宜用于特级和一级保护对象。按照这一规定衡量验证设计工程中采用何种系统形式。
3 平面图
3.1 根据建筑的防火区确认报警区域划分。
3.2 根据该区域的使用性质来确定探测器种类的选择。
3.3 探测器及手动报警按钮设置的数量和位置是否符合“自动报警规范”第8章的规定。
3.4 对监视控制对象, 考虑如何设置才能完备、合理, 并能实现联动。
3.5 走线要尽量合理, 不要出现如“三通”“四通”式的接口, 总线
如果厂家没有特殊要求的话, 最好走成蛇形, 这样能提高系统的抗干扰能力。
4 系统图
系统图是火灾报警系统设计图的总体纲领, 一定要详细准确。系统图中一般应当表达出下述几项内容:
(1) 主设备的种类及其所在的楼层。根据系统形式的大小可能有火灾报警主机、联动主机、联动电源、应急广播主机、消防电话主机及电梯监控通讯主机。
(2) 建筑各层 (以防火分区计) 的消防系统设备的种类及数量。例如:探测器 (感烟、感温) 、手动报警按钮、消火栓按钮、警铃或声光讯响器、输入模块及监视对象 (如:水流指示器、信号阀、报警阀、排烟阀、防火阀、重要设备的电源供电情况、消防水池的水位监视、防火卷帘、电动防火门启闭状况监视等) 、广播喇叭、消防电话及插座、楼层显示器、隔离模块等, 不仅要有设备的图例, 而且要有在每层或防火分区的数量。
(3) 各种线路的分配及走向:包括报警总线、联动电源线、广播信号线、电话线、消火栓直接启泵线、重要设备的直接控制线。其中要强调的是报警总线要表示出回路数, 及每个回路所分布到的楼层, 消防水泵、防烟排烟控制设备除了用模块控制外, 还必须有手动控制线。
(4) 标示采用导线的种类及数量。在满足了“规范”要求的前提下, 要根据设备厂家要求的导线种类及线径, 每条线路采用的数量要标示清楚, 最好将采用的保护方式 (穿管或桥架) 的型号规格也标示出来。
(5) 有固定灭火系统的, 如气体灭火系统、泡沫灭火系统或干粉灭火系统, 要单独出系统图及报警及设备布置平面图, 并且在系统图中明确标示出与整个建筑的火灾报警系统的联系方式和方法。
5 防火专篇
按照图纸所做的工作, 表述尽量完备。
参考文献
[1]《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92.
[2]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95. (2005年版) .
自动水满报警器设计 篇5
肖 力 深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司
摘 要： 介绍某五星级酒店的火灾自动报警与消防控制系统设计 关键词： 火灾自动报警 消防控制系统一、前言：
随着城市现代化的发展，五星级酒店也越来越多。根据有关规范以及相应酒店管理方的要求，在这些五星级酒店里，都要设火灾自动报警系统。在此，本人结合一个工程实例，仅在火灾自动报警和消防联动控制系统设计方面，概要地谈一下个人的浅见。
二、火灾自动报警系统：
1、保护等级与系统组成：
1.1 该五星级酒店为一类高层建筑，按火灾自动报警系统保护对象分级为一级保护对象。本系统采用控制中心型智能消防报警系统，具有火灾报警、联动控制、紧急广播等功能。系统包括手动报警按钮、感烟/感温探测器、警铃和水流指示器等报警装置。系统同时监视消火栓按钮、报警阀、压力开关、水流指示器及信号阀等的动作信号。
1.2 该火灾自动报警系统的报警信号总线采用环形总线的回路组成方式。所有接入环形总线的探测器、功能模块、手报带有自动隔离功能，有效减少局部线路故障对整个系统的影响。
1.3 消防控制中心内有下列设备：图形管理系统工作站、系统运行记录打印机、火灾自动报警控制器、消防联动控制盘、消防专用电话主机、紧急广播主机、应急电源配电盘、带有消防控制功能的电梯总监控屏等。
2、火灾探测器的选择与设置：
2.1根据不同功能性质布置相应的探测器。其中感烟探测器安装于酒店、裙楼等各处及各机电设备房内，而感温探测器安装于地下停车库、浴室、垃圾房及厨房内，用以探测火灾。另在燃气总表间、燃气管道、厨房设置燃气探测器，联动燃气快速切断阀。锅炉房设置两组点式防爆型定温火灾探测器；发电机房使用两组点式定温探测器。
2.2因本项目中高度超过800mm的吊顶内，设有自动喷水灭火系统，因此吊顶内可不设置探测器。
2.3地下车库使用普通型感温探测器，其中一个地址带不超过20个普通非编址探测器；楼梯间每两层设置一个感烟探测器。
2.4在酒店用于多个区域的空调通风系统中，在风量大于950升/秒的回风管内设置风道式感烟探测器。当火灾报警控制器收到风道式感烟探测器发出的火警信号时，强制联动停止相关部位的风机，并接受其反馈信号，且此时机电设备监察（BMS）系统将不允许对有关风机进行控制。
3、消火栓起泵按钮的选择与设置:
消火栓起泵按钮安装于每组消火栓箱内。消火栓起泵按钮带有消火栓泵工作指示灯。消火栓起泵按钮可直接激活消火栓泵起动。
4、手动报警按钮的选择与设置：
地址式手动报警按钮与警铃一起，设置于消火栓旁或走道、疏散楼梯前室或出入口处、大堂等公共活动场所的出入口处，并使得防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动报警按钮的距离不大于30米，而酒店部分两个手动报警按钮的间距不大于30米。另外，在酒店部分的报警阀室、变压器室、低压开关室、发电机房等处均设置地址式手动报警按钮。按动手动报警按钮，便会联动警铃鸣响，相应信号亦会于消防控制屏上显示。
5、.水流指示器安装于自动喷淋系统分区支管上。当压力开关动作而启动喷淋系统后，水流指示器会被触动而发出报警功用，并能指示失火区域。
6、酒店部分的其他相关设计：
6.1为方便酒店的管理，更加及时准确的得到火灾信息，在电话系统操作间，保安室等员工24小时值班处，设置远程重复显示盘。该重复显示盘显示酒店报警主机上所有的火灾报警信号。在酒店前台设置声光报警装置；当酒店部分发出任何火警信号时，都将触发声光报警装置动作。
6.2 为了在火灾时，及时进行人员疏散，同时考虑到酒店的特殊性，在酒店的走廊、残疾人客房卧室及浴室内，设置高亮度频闪报警器；其中走廊内高亮度频闪报警器的间距不大于15m。
6.3 所有客房内卧室里的光电感烟探测器采用带蜂鸣器的底座。火灾时，烟感被激活，蜂鸣底座自动响起。10英尺处最低音量85分贝，客房内最小音量75分贝。
6.4 在发生火灾当酒店电梯厅处的光电感烟探测器探测出火灾，并确认火警时，联动电梯回降。
三、消防联动控制：
火灾自动报警系统对以下消防设备和消防灭火系统具有联动控制功能：(1)消防水系统；防排烟系统及空调通风系统；(2)非消防电源切断及电梯回降/电扶梯停止；(3)防火卷帘；(4)门禁系统；(5)气体灭火系统；(6)燃气泄漏报警系统
任何报警装置启动后，有关防火分区内的警铃会同时响起，而有关联动控制会投入工作，相应讯号亦会于消防控制屏上显示。此外，保安人员亦可启动紧急广播系统，以通知火灾层及相应上下层的人员进行疏散。除上述功能外，消防控制屏亦有显示消防水泵运作情况、水池和水箱的贮水情况等功能。
1、消防水系统的联动控制：
1.1消火栓泵由消火栓按钮或消防控制室联动控制盘的远程手动按钮直接起、停。1.2 喷淋泵由报警阀的压力开关直接动作或消防控制室联动控制盘的远程手动按钮直接起、停。
1.3 位于屋顶的加压泵，由安装在管道上的压力开关控制起、停，消防控制室监视其工作状态。
1.4 消防控制室内监控各消防水泵的起、停，显示各消防泵的工作、故障状态；显示消火栓按钮的工作部位；监视各水箱及水池的水位；监视压力开关、减压阀、信号阀、水流指示器等的状态；控制电磁阀动作并接收其反馈信号。
2、防排烟设施及空调通风系统的联动控制：
2.1接到火灾报警信号后，打开有关部位的电动正压送风口、排烟口，启动有关部位的排烟风机和正压送风机；停止相关范围的其他送、排风机。对于地下车库排风兼排烟系统，同时应关闭电动防火阀，并接受其反馈信号。
2.2为了提高系统的可靠性，同一排烟区的多个排烟阀或电动防火阀，需要同时动作时，仍采用独立的控制和反馈方式，不采用接力控制方式。当任一排烟口或排烟阀开启时，排烟风机应能自行启动。
2.3当风道式感烟探测器发出的火警信号时，强制联动停止相关部位的风机，并接受其反馈信号；此时楼宇自控系统将暂时不允许对有关风机进行控制，直到火情结束，恢复到正常状态。
2.4 设在排烟风机入口处的防火阀运作后，应联动停止风机，并接受其反馈信号。2.5 消防控制室内联动控制盘的远程手动按钮可以直接起、停正压送风机、排烟风机和地库的补风机等防排烟风机，并且接收其反馈信号。2.6 厨房区域，防排烟控制应结合专业厨房公司要求。
3、非消防电源断电及电梯回降/电扶梯停止：
3.1火灾确认后，在消防控制室或配电室，可自动或手动切除相关区域非消防电源，接受其反馈信号。
3.2 火灾发生后，根据火情强制所有电梯依次停于一层，并切除其电源，接受其反馈信号（但消防电梯除外）。
4、防火卷帘的联动控制：
4.1 防火卷帘采用感烟器或感温器划分控制。当卷帘启动时，其附设的警鸣及闪灯会同时被启动，用以警告附近的人员或顾客，勿走近火区。卷帘关闭后，如有需要通过，有关人员可按动设于卷帘两边的控制箱，卷帘便会自动回卷，让有需要人员通过。卷帘到达高位后便会自行回落至关闭状态。
4.2防火卷帘两侧均设探测器组及手动控制按钮（有防误操作措施）。在两侧装设困难时，在火灾可能性大的一侧装设。
4.3 在疏散通道上的防火卷帘采取两次控制下落方式，第一次由感烟探测器控制下落距地1.8m处停止；第二次由感温探测器控制下落到底。并分别将报警动作信号送至消防控制室。4.4 用作防火分隔用的防火卷帘，火灾探测器动作后，卷帘下落到底。并将报警动作信号送至消防控制室。
5、与门禁系统的联动控制：
当发生火警时，消防控制器联动相关着火区域及相邻防火区域的门禁控制器，打开着火层及相应防火区域的电锁，便于人员紧急疏散。
6、气体灭火系统的联动控制：
6.1在设置气体灭火的区域，每个保护区内都设有双探测器回路。当某一个回路报警时，系统进入报警状态，警铃鸣响；当两个回路都报警时，设在该防护区域内外的蜂鸣器及闪灯将动作，通知防护区内人员疏散，关闭空调及通风系统、防火阀；启动有关保护区域的“时间延迟”装置开始倒数；当“时间延迟”完成，控制盘启动气体钢瓶组上的电磁阀动作，打开气瓶，气体将经过相应管路到相应保护区域；气体释放后，设在管道上的压力开关将监测到气体已释放的信号。
6.2气体控制器将反馈两组探测器回路的火警信号、系统的故障信号和气体释放信号送至消防控制室内的火灾报警控制器。
7、燃气泄漏报警系统的联动控制：
7.1在燃气总表间、燃气管道设置燃气快速切断阀。
7.2 在酒店厨房、燃气锅炉房内设置的燃气探测器，在探测出燃气泄漏的情况后，除了联动燃气快速切断阀，还将联动相应燃气泄漏区域的排风机，以及时将泄漏的可燃气体排放至室外。
四、紧急广播及背景音乐系统：
1、本系统提供紧急广播及背景音乐广播。为了便于今后酒店的分开管理，在消防控制室各设置一套广播矩阵，两套广播矩阵之间通过音频通道和控制网络进行联网。同时亦在消防控制室设置一只消防专用话筒供酒店紧急广播之用。系统采用多线制，按定压100V工作。
2、广播系统设备包括多碟式镭射唱机、广播矩阵、功率放大器、可编程遥控话筒/消防专用话筒、音量控制器、就地音响控制等。
3、广播分区同消防分区，消防强切信号引自消防控制室。当发生火灾时，相关切换信号应引至广播矩阵来提供紧急广播。
4、广播扬声器设置： 在地下室、裙楼及酒店塔楼等处的扬声器功率为3W。有吊顶处设嵌入式天花扬声器，无吊顶处设表面安装型天花扬声器。
4.1 酒店大堂：设置背景音乐及紧急广播，采用功率为3W的嵌入式天花扬声器，并在相应位置设置音量调节开关。
4.2 餐饮：设置背景音乐及紧急广播，采用功率为3W的嵌入式天花扬声器，并在当地设置音量调节开关。
4.3 商业：设置背景音乐及紧急广播，采用功率为3W嵌入式天花扬声器。平时可接入当地音源进行广播，火警时强切至紧急广播。
4.4 客房层走廊：设置紧急广播，采用功率为3W的嵌入式天花扬声器。4..5 客房门厅：设置紧急广播，采用功率为3W嵌入式天花扬声器。
5、系统的控制 ：
5.1、本广播系统兼顾背景音乐，广播分区同消防分区。当发生火警时，本系统可自动中断相关着火区域及相邻防火区域的背景音乐，播放背景音乐广播的扬声器及就地音响的扬声器在火警状态下强切至火灾紧急广播状态。（按定阻方式工作的就地音响系统的扬声器，在火警状态时，将被强制切断。）
5.2 火灾紧急广播系统设置专用播放设备，扩音机容量为扬声器计算总容量的1.3倍。备用机可手动或自动投入，备用扩音机容量不小于火灾时需同时广播的范围内火灾紧急扬声器最大容量总和的1.5倍。
5.3
火灾事故广播输出分路，按疏散顺序控制，播放疏散指令的楼层控制程序如下： 5.3.1 二层及以上的楼房发生火灾，先接通着火层及其相邻的上下层； 5.3.2 一层发生火灾，先接通本层，2层及地下各层；
5.3.3 广播接通后，同时接通着火层及相邻层（包括上层、下层）的警铃；当进行火灾紧急广播时，警铃暂停鸣响；当火灾紧急广播暂停时，警铃恢复鸣响，一次鸣响间隔15s，直至消防控制屏复位。有高亮度频闪装置的区域，当发生火警时，控制顺序与火灾紧急广播和警铃一致。
五、消防通讯：
1、在消防控制室内设置消防直通对讲电话总机。除在各层手报按钮处设置电话插口外，亦在消防水泵房,防排烟风机房等规范规定之机电房，设置消防电话分机。
2、消防控制室内设直拨消防报警外线电话（119）。
3、消防电话系统为多线制消防电话系统。根据工程需要来确定电话主机的容量。
六、消防电源及接地：
1、火灾报警控制系统的主电源采用消防电源，主电源保护开关不应设漏电保护器。直流备用电源采用火灾报警控制器的专用蓄电池及控制用直流电源装置。酒店火灾报警控制器的直流备用电源的蓄电池容量按火警控制器在监视状态下工作24h后，再加上同时有两个分路报火警1h用电量之和计算。
2、消防控制室采用共用接地方式，其接地电阻值不大于1欧姆。消防控制室设专用接地板。消防电子设备凡采用交流供电时，设备金属外壳和金属支架均作保护接地，接地线与电气保护接地干线（PE线）相连接。
七、导线选择及线路敷设：
1、消防联动控制电缆采用NHKVV型，系统其他导线采用在ZR型。
2、支路管线多采用暗敷（埋板或埋墙）。若采用明敷，须在金属管、槽表面涂防火涂料。
3、系统干线多采用防火金属线槽，内设金属隔板。
浅谈某商场火灾自动报警系统设计 篇6
某商场购物中心工程,建筑面积6万平方米,地上5层,地下2层,建筑高度23.8m,拟设计一套火灾自动报警系统。
1设计依据
建筑设计防火规范GB 50016--2006;火灾自动报警系统设计规范,GB50116 - 98; 民用建筑电气设计规范JGJ 16-2008；《剩余电流动作保护装置安装和运行》GB 13955-2005；
2设计方案
本工程按一级保护对象设计火灾自动报警系统,消控中心设于一层。经过研究与论证,为该工程提供以下方案: 智能型火灾自动报警/消防联动系统由设在消防控制中心的火灾报警控制器、消防联动控制设备、消防广播系统、消防电话系统、CRT彩色图文显示系统、打印机等设备及"119"专线电话组成, 本系统除由消防电源做主电源外,另设直流备用电源, CRT显示器、消防通讯设备等的电源,由UPS装置供电,并配置专用消防报警系统软件。现场设备由火灾探测器、监视模块、控制模块、手动报警按钮、声光讯响器、消火拴报警按钮等组成。彩色CRT应能显示保护对象的重点部位、疏散通道及消防设备所在位置的平面图等。火灾自动报警控制器的容量和每回路的地址编码总数应留有15%~20%的余量。
3系统运作模式
(1)监视模式 正常情况下,火灾报警控制器及现场设备(各类火灾探测器及监控模块)均处于监视状态。计算机显示各防火分区、防烟分区的平面及现场设备状态。
(2)报警模式 当判定现场发生火灾时,探测器将火警信息上传至控制器。控制器收到火警信号后,有两种确认模式:自动确认模式和手动确认模式。控制器在收到火警信号后,根据设定做出相应的反映。
①自动确认模式在控制器中预设定的火灾报警区域中,如果存在一个火灾探测器报警 ,则火灾报警控制器自动确认火警。火警确认后,火灾报警控制器将发出信号,并按照设定的联动逻辑控制相应的联动设备。
②人工确认模式当控制区域有一个火灾探测器报警时,值班人员通过人工方式(如通过闭路电视监控系统)对现场的火灾进行确认后,可按下控制器上的“确认”键对现场火灾进行确认。控制器将发出信号并按照设定的联动逻辑控制相应的联动设备。
(3)消防联动模式系统采用的火灾报警控制器(联动型)是一种火灾报警及消防联动控制一体化系统。正常情况下,系统可完成对火灾探测器、手动报警按钮、联动设备运行状态等信号的监测工作。当监控区域发生火灾时,本系统可通过自动模式或利用手动消防控制盘通过手动模式,控制联动设备启停,并接收各种联动设备的动作反馈信号,监视它们的运行状态。
4消防设备及联动系统的设计
该工程的消防联动控制系统选用总线制联动系统与多线系统相结合的联动控制系统。电气火灾监控系统是火灾隐患的先兆预警,漏电火灾报警系统是消防报警的预报警系统.在对火灾确认后，切断非消防负荷电源，点燃应急照明和疏散指示器照明；向火灾现场发出声光报警信号和火灾应急广播；并根据水流指示器、湿示报警阀、消火栓按钮的运作情况启动消防水泵、喷淋泵、正压送风机、火灾现场的排烟风机，打开相关的排烟口和防火阀，切换消防广播，迫降电梯并使消防电梯处于待命状态；控制防火卷帘下降、关闭常开式防火门,并接收其反馈信号；显示消防水池及水箱、消防水泵电源和备用动力等是否处于正常状态；显示气体灭火系统的手动/自动工作状态及故障状态、驱动装置的正常工作状态和动作状态,并能显示防护区域中的防火门(窗)、防火阀、通风等设备的正常工作状态和动作状态。
(1) 电气火灾监控系统 为了预防和减少电气火灾，应监测220/380 V供电线路的绝缘状态，可以使用电气火灾监控系统进行漏电检测并实施报警。报警但不切断电源，可以避免电源开关跳闸引起整个建筑物的停电，既保证了用电安全又保证了供电的不间断性。本工程属于人员密集的公共场所,严格执行GB 13955-2005《剩余电流动作保护装置安装和运行》规定的防范措施，在建筑物的电源进线处及干线上安装电气火灾监控系统是十分必要的。
(2) 自动喷水灭火系统与消防联动系统 本工程商场、地下车库、设备房等设有洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。在火灾自动报警系统设计时应在报警总线上通过信号模块接收水流指示器、安全信号阀上接点发生的信号，传送至火灾自动报警控制器上显示其工作状态。消防控制室內应设手动联动控制台，实现自动和手动直接控制喷淋泵，并显示信号。
(3) 消火栓系统 大楼内安装有多套室内消火栓,消火栓箱内设有报警按钮。水泵的控制及各种状态的显示通过控制模块接入位于消防控制室。平时消防泵的工作状态反映在消防控制室,火灾状态下系统可根据设定的软件自动或人工手动启、停消防泵。
(4) 防烟和排烟系统大楼设有各类排烟风口、排烟防火阀及排烟风机以及设有防烟楼梯,其前室与消防电梯合用,设有正压送风机。报警控制器可自动或手动启动控制模块来打开加压送风口或排烟口,并接收其动作的返回信号;报警系统也可根据排烟防火阀的动作信号( 280℃)自动关闭排烟风机。联动控制台与防烟和排烟风机控制箱之间应设多线制联动控制线，在联动控制台能自动和手动控制防烟和排烟风机的启、停，显示风机状态信号和消防供电电源的工作状态。火灾报警后，应开启该防烟分区内的排烟口，同时关闭排风口，联动开启排烟(排风)机。
(5)防火卷帘控制系统在大楼设有普通钢质防火卷帘门,卷帘门的释放和归底信号通过总线控制模块来实现。卷帘门的释放可根据其周围火灾探测器的报警信号自动完成,也可由消防值班人员在控制室人工或现场手动完成。根据《报警规范》6.3.8条的规定，作为防火分区分隔的防火卷帘，当任一侧防火分区内火灾探测器动作后，防火卷帘应一次下降到底。本工程防火卷帘均用作防火分隔,在感烟探测器动作后卷帘应下降到底。
(6) 气体灭火系统 本工程在变配电房、柴油发电机室等重要设备房设置气体灭火系统.本工程采用气溶胶气体灭火系统,结构型式采用无管网型的自动气体灭火装置。目前规范没有规定无管网型的气体灭火系统与火灾自动报警系统的联动控制，笔者认为宜参照有管网的气体灭火系统与火灾自动报警系统进行联动控制。从灭火柜的报警控制器引出联动信号线至消防控制室联动控制台(盘)显示灭火装置的状态信号，灭火的自动、手动控制应在灭火柜上控制。
(7) 火灾应急广播系统当发生火灾时,火灾报警控制器通过消防广播切换模块将广播系统强制转入火灾事故广播状态。走道、大厅、餐厅等公共场所都是人员很集中，并且是主要疏散通道。故应在这些公共场所按“从一个防火分区内的任何部位到最近的一个扬声器的距离不大于25米”及“走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5米”设置火灾应急广播扬声器。针对前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，且有防火门分隔及人声噪杂。故应在这些前室设置火灾应急广播扬声器及对一般电梯前室也应设置火灾应急广播扬声器
(8) 消防通信系统针对各楼层的前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，应作为设置手动火灾报警按钮的首选部位。在公共活动场所的主要出入口设置手动火灾报警按钮；其次在主要通道内按“从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离不应大于30米”设置手动火灾报警按钮。消防专用电话分机的设置，应按与消防联动控制有关的且经常有人值班的机房（包括消防水泵房、备用发电机房、变配电室、排烟机房、消防电梯机房等）。消防控制中心设置一部直拨外线电话,可直接拨通当地119
(9)应急照明控制系统 火灾发生时，正常照明供电线路或者被烧毁，或者为了避免因电气线路短路而使事故扩大，必须人为切断全部或部分区域的正常照明。但是为了保证灭火活动正常进行和人员疏散，在建筑物内必须设置应急事故照明和疏散标志。火灾事故照明及疏散标志应在消防控制室内进行电源强制切换控制。
(10) 电梯控制系统本工程为多层公共建筑，电梯均为客梯。客梯在火灾状态下可自动或人工手动,通过总线控制模块迫降到底,且其归底信号也通过该模块返回到火灾报警控制器。
5结束语
消防自动报警与联动控制系统工程设计，必须严格遵循国家有关设计规范，如《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》、《火灾自动报警系统设计规范》等，以及公安消防管理部门的有关法规规定。选用的系统产品必须是通过国家有关消防产品质量认证的产品。本系统在电路设计方面采用了冗余技术,从器件的选用、参数的设置方面充分考虑产品应用的可靠性;本系统各组成部分均具有完备的自诊断功能,能够定期对系统内的重要部件及数据存储区进行故障诊断。系统提供图形、文本的编辑能力,并设计有多种配置功能,保障用户按照需求灵活设置系统功能,并对显示及记录进行编辑整理。
参考文献:
[1]徐鹤生 消防系统工程[M]北京:高等教育出版社,2004.
无线火灾自动报警系统设计 篇7
关键词：无线通信,巡检协议,火灾报警系统
近年来,随着物联网技术的兴起,大数据、云计算等技术得到广泛应用,基于无线通信的火灾自动报警系统引起国内外广泛关注。尽管两总线式系统的施工布线已经比较简便,但仍然存在安装维护成本高、升级改造难度大等问题,特别是对于家庭以及一些特殊的应用场合,已无法满足实际需求。例如,对于文物古建筑,有线火灾报警系统在安装过程中需要开槽穿管,对建筑物会造成破坏,对于此类保护性建筑不适用。此外,对于多产权建筑、小型邻街商业店铺以及临时性建筑等场所,非常适合采用无线式火灾自动报警系统。
无线火灾报警系统安装方便,不需穿管布线,对建筑物没有破坏,对建筑使用功能发生变化时的适应性强,得到目前国内外研究者的广泛关注。以Zigbee为代表的2.4G组网技术是目前无线火灾自动报警系统常用技术,但2.4G传输仅在视距范围有优势,障碍物对其传输影响很大。对于一些大体量、分隔复杂的建筑,2.4G组网要保证较好的传输质量,就需要设置大量的中继或增大辐射功率,但这也会造成成本的上升,与无线火灾报警系统低成本、低功耗的初衷不相符。
针对上述问题,笔者分析了无线火灾报警的业务特点,提出了433M无线火灾报警系统架构和专用通信协议方案,设计完成无线火灾报警系统,以解决三合一场所、多产权邻街店铺、砖木或木结构文物古建筑、临时性建筑等场所的现实防火需求。
1 系统架构设计
有线式火灾自动报警系统造价高、施工难度大,但因信号通过线缆传输,并具有护套及铜管保护,故信号质量高,可以实现高容量高稳定的系统。无线火灾报警系统的信号是一种开放式的传输方式,受距离和障碍物的影响较大,导致系统传输速率、容量等相比有线系统略低,且为保证火灾报警信号与消防设施监管信号的无差错实时传输,系统规模不宜设置过大。因此,在无线火灾报警系统在应用模式上,应根据现场已有消防设施条件的不同,在架构模式上采用不同的设计。
一是对于已设置有线火灾自动报警系统的规模较大建筑,当因单元内部格局更改,或建筑单元局部增加,需要对已有系统进行局部改造或扩容时,无线系统可作为有线系统的补充,以子系统的形式接入原有有线系统,这种结合模式下主干网络仍采用有线形式,整体系统稳定性高,局部根据环境特点采用无线形式,设置灵活且改造成本低。
二是对于原有未设置有线火灾报警系统的小规模建筑,或服务期限较短的临时性建筑,整个火灾自动报警系统均应采用无线形式,因系统容量不大,可以实现信号无差错实时传输保证。
根据上述两种不同情况,系统采用了两种分别针对全无线通信场景和有线无线相结合场景的架构模式,可分别通过无线信号或CAN总线接入火灾报警控制器,如图1所示。整个系统由火灾报警控制器、中继模块、现场模块构成。
(1)中继模块。中继模块对外提供无线火灾报警系统的数据交换接口,并负责建立局部无线网络,以433M射频方式将现场模块接入,并负责现场模块的巡检工作。电源采用消防电源。与2.4G频段相比,433M射频通信波长长,易绕过障碍物,且抗干扰性好、适用于作为无线式火灾自动报警系统的基础通信技术。
中继模块与火灾报警控制器的连接,根据现场环境可选择有线制和无线制两种方式。其中,有线制采用CAN总线通信,无线制可以通过433M射频或GPRS网络通信。中继模块仅在巡检到火警信号或故障信号时向控制器上报上述信号。
(2)现场模块。现场模块包括火灾触发模块、设施监管模块以及输出模块三类。火灾触发模块包括火灾探测器、手动报警按钮;设施监管模块包括防火门监测装置、消火栓压力监测装置等;输出模块包括声光警报器、联动输出模块等。
现场可设置多个中继模块接入到火灾报警控制器,每个中继模块各自管理一部分火灾触发模块、设施监管模块以及输出模块,建立属于自己的同频网络。不同中继模块建立的网络之间采用跳频方式避免同频干扰。通过扩展中继模块数量,实现对现场火灾自动报警业务需求的完整覆盖。
2 模块硬件设计
此系统中继模块与现场模块设计构成,如图2所示。核心控制芯片采用TI MSP430低功耗系列芯片,无线传输功能基于MRF49XA射频芯片构建。依据《微功率无线电设备的技术要求》,无线网络设计工作在433M公共免费频段,符合国家无线电管理委员会要求,支持多频点的频率复用和跳频技术,具有较高的频率利用能力,所有模块均支持双向收发与休眠唤醒功能。
3 无线通信设计
3.1 无线火灾自动报警系统通信特征
(1)单次通信数据量少。火灾自动报警系统中需要进行传输的数据主要包括火灾探测报警信息以及消防联动控制信息,大部分数据类型都可表示为开关状态量,每种数据的长度通常在几个字节内。
(2)实时性要求高。依据GB 4717-2005《火灾报警控制器》的要求,从探测器发出火灾报警信号到控制器接收到该信号并发出警报的时间应控制在10s内,而当系统内任一模块发生故障时,火灾报警控制器应在100s内检测到该故障。
(3)故障监测通信具有常发性。为了能够实时监测系统内各模块状态信息,满足100s内获知模块故障状态的业务需求,系统需要以固定的周期查询模块状态。
(4)火灾报警信号的传输具有偶发性。火灾作为一种灾害,在某一个固定建筑物内的发生频次是很低的,因此火灾报警信号的传输具有偶发特点。
(5)具有能耗约束。与有线系统不同,无线报警系统中模块通常采用电池供电,能源有限。实际现场对电池的使用寿命要求通常需要能达到1a,因此无线系统中的通信行为是在能源有限的约束下进行的。
针对上述特点,此系统充分压缩了通信数据帧,并提出了一种可减少通信能耗的巡检协议。
3.2 通信帧设计
依据无线火灾自动报警系统通信行为单次通信数据少,但对实时性要求高的特点,通信帧设计如图3所示。一帧数据共10B,数据量小,有利于降低传输功耗,其中前导字节与同步字节为固定字节,类型、状态、数据域使用1个字节,地址域中源地址和目的地址各占1个字节。各类探测器和消防设施类型和状态都采用位编码方式编码进1个字节中,共可编码256种类型和256种状态。
3.3 间隙插入式巡检逻辑设计
依据无线式火灾自动报警系统中通信行为的功耗约束特点,通信次数越频繁,电池电量消耗越快,而根据通信实时性与常发性特点,网络点数越大,在一个巡检周期内进行的通信次数越多。因此,网络规模与能耗优化是一对相互制约的参数。针对上述问题,此系统巡检逻辑流程设计如图4所示。
在一个巡检周期中,一个同频网络以时分多址方式划分每个现场模块的时分地址,按网络中模块数量设置一系列查询场,并一一分配给各现场模块。每个现场模块在自己的查询场到来时被唤醒,中继模块对该现场模块进行一次状态查询后该现场模块重新进入休眠状态。
为了实时检测到火灾,每个现场模块每隔一定时间唤醒一次主控MCU检测火灾,而无线功能部分仍保持休眠,若无火灾则立刻重新进入休眠状态,若检测到火灾则唤醒无线功能部分并保持。
在查询两个相邻地址模块的间隙时间,中继模块插入火警单询指令,对所有火灾触发模块进行单询,由于唤醒休眠策略的设置,只有处于火警状态的火灾触发模块才保持唤醒,能够应答查询。
上述巡检逻辑设计具有3个特点:
(1)可将巡检周期尽可能地拉长,使得在没有火灾的正常监测情况下,模块的通信次数下降,从而降低其通信能耗。
(2)将网络通信的主要负荷移到中继模块,由于中继模块采用消防电源供电,不存在能耗约束,在实际现场具有较高实用性。
(3)火灾发生时,通过利用两次巡检查询之间的间隙,插入火警轮询指令,避免了因巡检周期拉长后可能导致的火警传输延迟问题,火警信号的传输仍然能够满足实时性要求。
4 试验测试
系统各部分实物如图5所示,按消防标准在某建筑物中部署设置无线火灾报警系统进行测试,测试结果如表1所示。
此系统现场模块的通信半径在有墙体阻隔的情况下可以达到35m,一个同频网络共可覆盖约1 000m2的空间,对于无墙体直接阻隔的场所,通信半径则更长,而且现场模块的工作电流小于93μA,在配备2 400mAh的电池情况下,最高工作时长可以达到3a,可以满足三合一等中小场所的实际需求。此系统的通信丢包率低至1/11 110,意味着一万次通信至多有一次可能发生丢包,而且即使发生丢包,通过在两个模块巡检间隙插入重查命令,可重新获得丢失的数据包。另外,系统的时效性也能得到保证,在一个中继管理100个现场模块的规模下,火警上报时间可以控制在5s内,现场模块故障发现时间可以控制在10s内。
由测试数据可知,此系统具有足够低的工作电流,信息传输时延小,丢包率低,满足无线式火灾报警系统所需要的低功耗、实时、传输错误率低等要求。
5 结束语
笔者通过分析火灾自动报警系统的设置特点,提出了433M无线式火灾自动报警系统架构,设计开发了系统模块硬件,并在分析总结了无线火灾自动报警系统通信行为特点的基础上,设计了可有效降低平均通信功耗的间隙插入式巡检协议,完成了无线火灾报警系统的设计开发。与2.4G通信技术相比,此系统利用了433M射频信号的波长优势,绕射能力强,与其他低兆赫射频通信无线火灾报警网络相比,系统具有可以有线系统集成,且平均通信能耗小的特点,其应用将有助于提高三合一场所、多产权邻街店铺、砖木或木结构文物古建筑、临时性建筑等场所消防安全工作水平。
参考文献
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[8]GB 4717-2005,火灾报警控制器[S].
[9]GB 50116-2013,火灾自动报警系统设计规范[S].
家庭防盗自动报警系统设计 篇8
随着3G网络在全国范围内的大规模使用,3G网络的高容量带宽为各种数据业务的应用提供了物质基础。文中设计系统直接查看家中的监控画面,就是在3G网络中完成的。而普通的语音和文字报警信息则是既可以通过传统的2G网络也可以通过3G网络[1]。
1 问题背景
随着物质生活水平的提高,人们对于居住环境的安全、方便、舒适提出了越来越高的要求。以往保护家庭安全的做法是安装防盗门、防盗网,既不美观,又不符合防火要求,而且并不能有效防止犯罪分子对住宅的入侵,故利用高科技的电子防盗报警系统应运而生。在发生警情时,除了现场报警外,还可以直接呼叫主人预留的手机,对于3G手机,可以直接查看家庭监控画面,以便警情得到迅速处理。另外,该系统也可预防火灾、气体泄漏等危险,它改善了传统的防范设施只防不报的弱点,给家庭带来全新的安全[2]。
系统可以支持现场报警,还可以支持通过3G网络访问家庭计算机管理终端和进行现场视频查看。如果将系统进行扩展,甚至可以通过手机对家庭中的所需传感器进行操控。
2 系统的组成
家庭防盗自动报警系统主要由传感器阵列、放大器阵列、采样/保持阵列、A/D转换器阵列、单片机系统、2G/3G模块、摄录系统以及监控计算机等设备组成。将家庭防盗自动报警系统分以下几个组成部分如图1所示。
(1)传感器阵列是指在家庭防盗自动报警系统所容纳的范围的左右传感器的总和,在家庭室内的所有传感器都被连接到传感器阵列上进行统一控制和管理。传感器的正常工作以及感应灵敏度,直接决定了整个系统的灵敏度和报警正确率。常见的红外传感器的工作原理,是通过探测其他物体发射的红外线转换成电信号进行工作的,可分为主动式和被动式两种。本系统可以通过室内布放的被动式红外传感器对入室的“盗贼”身上发出的红外线进行探测的原理进行报警。选择布放红外传感器的位置对本系统的识别率有较大的影响,该问题可以通过实验解决。还有一种主动式红外传感器布放在窗户和门的两侧,这类红外传感器通过一个发射器发射红外线给另外一个接收,一旦有“盗贼”非法进入,切断红外线的传播路径时将会触发红外线传感器动作。对于震动传感器,可以通过感知其周围的微小震动来触发自己工作。
(2)放大器阵列是所有工作用放大器的总称,它将各种工作用放大器集中起来进行统一管理。在本系统中,被检测的物理量经由传感器变换成模拟的电信号,往往是微弱的微伏级信号,不能被直接处理,所以要通过添加前置放大器对传感器得到的电信号进行放大。
(3)采样/保持阵列是采样保持器的总称。从放大器发出的电信号要经过采样保持器进行采样,并且要在测量时间内将该信号进行保持,以便有足够的时间对测量信号进行处理。实际使用中需要通过测试来确定采样保持器的采样频率和保持时间,以满足家庭防盗自动报警系统的实时报警需要。
(4)A/D转换器阵列包括了对所有从放大器发出的信号进行A/D转换的功能,以便被计算机处理。至于A/D转换器的分辨率,也要通过实际的测试来确定。
(5)单片机系统用来处理来自A/D转换器的信号,并进行统一的编码处理,以便之后计算机进行统一编程。另外,单片机系统同时要对来自A/D的数字信号进行统一的预处理,如加权、平均以及去除干扰信号的过程,以使发送给计算机的信号都是可以使用进行过编码和预处理后的信号。
(6)摄录系统是为监控家庭室内情况以及在必要时候摄录“盗贼”作案现场,作为以后的犯罪证据使用,该系统可以不放在室内的需要重要监控保护的位置。
(7)2G/3G模块是用于向外发射数据的模块。在2G模块下,监控计算机可以将报警信号以语音或者短信的形式发送到主人手机。在3G模块下,监控计算机除了可以发送语音和短信报警信号外,还可以通过3G网络进行室内视频监看[3]。
(8)监控计算机负责处理来自单片机系统的已编码信号。已编码信号按照预定格式进入到监控计算机后,监控计算机按照预定程序对这些信号进行处理,如果是常规信号,计算机只做日常采样日志处理。如果是预置的“盗贼”威胁信号,则启动预置的自动报警程序,并可以进行录像。
3 系统工作原理
家庭防盗自动报警系统的系统报警流程图如图2所示。
(1)非法入侵阶段。
包括采取钥匙、推拉以及暴力破换门窗进入监控区域的行为。在门和窗户两侧,安装主动式红外线传感器,只要有非法入侵,截断红外线传感器的红外线光束,都会触发红外线传感器动作。
另外在房内,装有被动式的红外线传感器和震动传感器,当非法入侵在侥幸进入室内进行活动,将会触发这两种传感器动作,从而产生报警信号。一旦报警信号产生,就会触发预设流程。
(2)异常信号相对于正常信号。
平时监控计算机只对正常信号做日常监测和日志记录。一旦有非法入侵发生时,传感器就会发出相应的异常动作信号,而这些异常信号经过放大、采样保存、A/D转换、单片机处理以及相应的编码后,就会变成监控计算机可以直接读取的异常信号。这些异常信号将会由单片机通过专用信号线直接发送给监控计算机进行下一步动作。
(3)监控计算机。
当计算机接到异常信号后,将根据自己数据库中记录的报警类型和警情位置进行处理。比如,当入侵发生在正门时,计算机将根据初始数据库的设置将正门的警情以及相应的报警种类发送给警情处理程序,有警情处理程序按照预定的设置完成整个报警。
(4)警情处理。
监控计算机接到警情报告后,将会以声光警告的形式对非法入侵进行声光警告,同时启动监控摄录程序进行拍摄,并向报警平台发送报警信息。如果入侵者中止侵入并退出,则声光告警停止,但摄录程序和报警程序继续工作。如果声光警告后,入侵活动仍在进行,则除上述流程外,还可以根据预设程序直接呼叫110。
在警情处理过程中,监控计算机将会通过2G/3G模块向主人手机直接发送报警呼叫和预先编制好的报警位置和报警类型。如果使用3G模块,则会通过3G网络将摄录机的视频画面直接传到主人手机上,主人可以根据情况决定处理过程。
(5)警情反馈。
当主人手机接到报警电话或短信时,可以根据预先编制的程序直接从电话或短信中获知警情位置和报警类型。若是3G手机,可以直接实时查看监控摄像头的监控范围,从而决定是直接处理还是向公安部门报警求助。若是误报警,可以通过手机方式经监控计算机将系统复位[4]。
4 系统软件设计
系统的软件设计比较复杂,可分为单片机模块设计、系统控制模块设计、警情处理模块设计以及报警处理模块设计4个部分。这里只对系统控制模块初始化和警情处理模块的中断处理软件设计流程叙述。
图3给出了系统控制模块初始化的流程图。该过程将系统的各个部分进行初始化,保证系统的各个部分正常工作。在系统的日常工作中,按照预先设定的控制流程对各个传感器端口进行检测操作并计入日志。
图4给出了警情处理模块的中断处理过程。从流程图中的判断语句可以看出,无论是报警还是报警后的反馈,都要求有相应的干预,否则系统将会反复地提醒直到主人通过手机发回反馈为止。
5 使用案例
天蓝花园是郑州市北部的一居民小区,有1 000多住户,由于远离市区,治安环境较差。本系统采用和本地通信运营商提供的3G通道合作的基础上在本小区实验布放50户设备,安装成本每户约2 000元。经过近半年的使用,设备工作良好,这些用户不仅实现了零被盗,而且可以直接通过手机查看家中情况。所以,该系统不仅经济,而且实用性强。
6 需要注意的问题
(1)各传感器动作阈值要预先试验设定,避免误动作。
(2)被动式红外线传感器的布放位置应该尽可能的兼顾整个室内面积。
(3)可以对声光警告设定不同的级别以震慑非法侵入者。
(4)所有的预处理工作都交由单片机完成,送入计算机的为已编码数据。
(5)可以增设烟雾、温度、湿度等传感器来增强告警种类。
(6)对于报警短信应预先设置理解的格式。
7 结束语
设计了一种新型的家庭防盗自动报警系统。通过该系统可以实现家庭无人时的室内安全监控。另外,使用者可以利用3G网络直接经由监控摄像头查看自己室内的各种情况。同时,可以通过扩展程序对室内的相应部位进行编码,通过手机甚至可以操作自己家内的譬如微波炉之类的电器动作。
摘要：随着人们工作和生活方式的不断变化,家庭防盗对于家庭财产安全变得越来越重要。文中设计了一种基于现代微电子和以计算机为基础的传感器单片机智能防盗系统,可以做到对家庭内部财产安全发生威胁时的自动报警、短信通知甚至是视频图像监控。
关键词：家庭防盗,3G网络,计算机,传感器,数据采集
参考文献
[1]黄继昌.实用报警电路———无线电爱好者丛书精品系列[M].北京:人民邮电出版社,2005.
[2]郭志伟,张云伟,李霜,等.基于GSM的农田气象信息远程监控系统设计[J].农业机械学报,2009,40(3):32-33.
[3]孙玉砚,刘卓华,李强,等.一种面向3G接入的物联网安全架构[J].计算机研究与发展,2010,47(z2):67-69.
[4]王铭,倪平,王冬,等.基于3G网络的远程无线综合监控系统[J].电子技术应用,2011,37(1):4-5.
自动水满报警器设计 篇9
如何及时发现工程运输列车脱轨, 对保证铁路新线铺架工程运输的行车安全、防止事故扩大、减少经济损失具有重要意义。设计了一种列车脱轨自动报警装置, 能及时发现脱轨并向列车乘务员报警, 可以避免列车脱轨后事故进一步扩大。
1 机构设计及其动作原理[2]
1.1 机构设计
每组安装机构由吊环、吊杆 (两个) 、横梁、扁铁座、开关、弹簧组成, 如图1所示。扁铁座上加工开关安装孔、吊杆定位孔 (两个) , 上部焊弹簧挂钩, 开关安装在扁铁座上。安装时将吊环和扁铁座焊在车辆中梁一侧、车轴上方两侧, 水平距离约360mm, 然后将长吊杆挂在吊环内, 弹簧一端挂扁铁座上挂钩内, 一端挂吊杆, 吊杆环套在开关扳钮上, 并用铁丝通过定位孔将吊竖向杆定位, 吊杆自然下垂, 将横梁安装在吊杆上, 用螺母固定并定位。
动作机构每车轴安装一套, 如图2所示。
1.2 动作原理
车辆脱轨后报警装置的原理根据货车脱轨自动制动装置原理, 在车辆上加装机械动作报警开关, 在机车上利用机车电源, 加装自锁电路和报警设备, 形成整套的脱轨后的报警装置。该装置采用机械作用开关, 蜂鸣、灯光报警, 继电器自锁方式, 结构简单、实用性强, 特别适合固定编组的工程列车。当列车中有车辆脱轨后, 安装在车辆底部的可拉伸的机械传动机构与车轴碰撞, 造成短吊杆端部拉环拨动开关手柄使回路连通并自锁, 使机车上的报警装置即时发生报警, 在车辆脱轨后能第一时间通知司机采取措施, 有效避免脱轨事故扩大。
1.3 横梁距车轴底部距离调整
横梁距车轴底部距离示意图及横梁距车轴底部距离数值表如表1所示, 实际安装时的距离按空车△y1调整, 装车后重车距离不做调整。
2 电路原理及电路布置
2.1 电路原理
图4为电路原理图, 利用机车110V直流电源, 接入中间继电器及脱扣开关。当车辆脱轨时, 车轴下落造成扳钮开关K闭合, 电路连通, 中间继电器得电, ZJ闭合形成自锁回路, 机车报警电路工作, 蜂鸣器和指示灯进行声光报警。此时, 断开扳钮开关K, 由于机车报警电路自锁, 报警电路继续工作。当同时断开K和脱扣开关方能使报警电路停止工作。
图5为机车报警电路图, 当扳钮开关K (K1, K2, …, Kn) 闭合后, 中间继电器得电, 自锁开关闭合, 机车报警电路形成单独回路, 指示灯和蜂鸣器同时工作, 进行声光报警。
2.2 电路布置
每辆车沿车体侧梁布置10mm2多股双芯护套线主线路一条, 一端接插座, 另一端接插头并预留1m长度方便与后一辆车电路连接, 用1.5mm2单股多芯铜线接通主线路与动作开关。机车上报警回路接中间继电器一个, 在中间继电器与车辆动作回路间接自锁脱扣开关一个, 指示灯和蜂鸣器安装在操纵端司机室, 与车辆连挂端接插座 (或插头) 一个。
3 试验过程
3.1 灵敏性试验
该装置在空车时横梁与车轴间垂直距离为△y1, 重车时为△y2, 由于重车时报警装置横梁随车体下降, △y1大于△y1, 根据报警装置设计原理, 报警装置灵敏性空车明显优于重车, 所以报警装置如果在重车脱轨情况下能够报警, 空车脱轨时必将能够报警。
试验车号及编组顺序从机次依次为N17AK5064502 (隔离车) 、N17GK5050156 (重车) 和NX17K5270798 (重车、脱轨试验车) 。装载货物重约120t, 25m轨排 (钢轨50kg/m、新Ⅱ型轨枕) 7片, 装载方式为两车跨装。其脱轨方式为脱轨器脱轨, 脱轨车轴数为3轴, 脱轨车轴△y2取55mm, 试验机车车号为DF4B3754。
试验前△y1取值及△y2测量值对照, 见表2。
试验前调试报警电路, 扳钮开关闭合时发生报警, 断开后由于机车报警电路自锁, 警报不能自动解除, 通过机车报警电路解锁 (即将机车报警脱扣开关断开再闭合) , 警报解除, 满足试验要求。
在NX17K5270798平车3位轴6位车轮前方安装脱轨器, 由机车牵引试验车组运行, NX17K5270798平车3位轴脱轨, 3位轴动作机构拉伸弹簧拉伸距离约70mm, 开关扳钮扳至闭合位并折断, 机车报警蜂鸣器产生报警音响信号。此时, 由于脱轨车轴扳钮开关在常闭位且扳钮损坏, 机车报警电路无法解除报警, 达到报警并自锁的要求。
3.2 安定性试验
牵引车辆数为15辆, 其中试验平车4辆 (空车) , K13风动卸碴车11辆。
试验车辆车号按机次依次为N17AK5064502、N17GK5050156、NX17T5266125、NX17T5265278。△y1取值为20mm。试验机车车号为DF4B3754。
机车牵引试验车组及卸碴列车, 由基地钉联站始发, 运行约1.5km机车报警蜂鸣器报警, 经停车检查, 发现试验车组各轴均未脱轨, 车组末位车轴扳钮开关处于闭合位, 动作机构正常未见损坏, 认定为误动作, 恢复后列车继续运行, 途中进行卸碴作业, 一直运行至过袁家庄车站外约3km停车, 检查各车轴动作机构无误后返回。返回运行至距钉联站约1.5km处机车报警电路发生报警, 停车检查发现还是同一车轴处发生误动作, 此时该动作机构横梁与车轴距离△y1实际不足15mm, 恢复后运行至站内。
4 数据分析
4.1 重车灵敏性
重车装车前△y1全部调为25mm, 装车后△y2部分数据变化较大, 原因有两点:一是主要集中在轨排跨装中间位置, 各转向架负重不均衡, 二是钉联站线路不平顺导致误差较大。经过分析, 车辆载重60t左右时, 摇枕弹簧的压缩量为30mm左右。试验时△y2采用55mm一次试验成功。
4.2 空车安定性
空车安定性试验过程中, △y1取值20mm, 两次报警为同一地段同一车轴, 经分析报警原因有三点:一是该地段只经过人工拨道而未进行整道, 线路起伏较大, 其它地段经过人工整道, 二是试验前此车轴处△y1值调节时由于线路原因造成误差, 三是此次试验弹簧强度较小, 轻微碰撞即可发生误动作。两次误报警均系车辆运行过程中发生颠簸造成。
5 结论
根据试验数据采集及分析, 工程运输列车脱轨自动报警装置在空车时△y1值调整为25mm, 装载货物后重车△y2值约55mm, 既能满足工程线路运输时报警装置安定性, 也可以满足重车灵敏性要求, 达到列车脱轨后报警的要求。
摘要：针对铁路轨道工程施工中由于线路技术状态不良导致工程运输列车脱轨并造成巨大损失的问题, 设计了一种列车脱轨自动报警装置并进行了装车试验。试验结果表明, 装置可以实现列车脱轨后的快速报警和自锁功能, 可有效避免列车脱轨后事故进一步扩大。
关键词：车辆工程,列车,脱轨,报警
参考文献
[1]Alexander L.Lisitsyn.俄罗斯铁路货车空车脱轨研究[J].国外铁道车辆, 2006, 43 (5) :21-23.
地铁消防自动报警系统的设计 篇10
1 硬件电路的设计
地铁消防自动报警系统一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成, 也可根据工程的要求, 与各种灭火设施和通信装置进行联动, 形成中心控制系统。电路中设定多个温度传感器, 当温度超过某一设定值时, 进行报警;除了相应位置进行报警外, 还设有联动系统, 呼唤相应的单位采取必要的灭火措施, 有效地制止火灾的发生。由于条件的限制, 该系统中对联动系统的处理仅采用了指示灯作为显示。若该指示灯工作, 则代表可以有相应的联动系统进行工作。
1.1 系统组成及功能
地铁消防报警自动控制系统是以AT89C51单片机作为主控机, 周边设备使用驱动芯片74ALS574、温度芯片DS18B20、三色LED灯、七段数码显示管等实现。在此系统中, 温度芯片采用的是比较流行的温度传感器DS18B20。
⑴芯片AT89C51:负责中心运算和控制, 协调系统各个模块的工作。⑵温度芯片DS18B20:采用单总线专用技术, 既可通过串行口线, 也可通过其它I/O口线与微机接口, 无须经过其它变换电路, 直接输出被测温度值 (9位二进制数, 含符号位) , 其精度可精确到小数点后三位。该系统中, 对精度要求不是很高, 主要体现在对小数部分不作处理。⑶驱动芯片74ALS574:对AT89C51芯片输出的信号译码, 驱动七段数码显示管显示相应房间的温度。对于多路监测的情况, 可以通过一定时间间隔分时驱动数码管, 从而达到分时复用74ALS574的目的。⑷LED显示、报警模块:此部分负责系统报警功能。数码显示管在74ALS574的控制下有规律地显示三个位置的温度, 与之相对应的发光二极管也有规律的闪烁, 当温度超过系统的设定值时系统将报警, 通知用户采取相应的措施。同时联动系统的显示灯亮, 通知相应的联动单位。⑸复位接口:负责将温度复位, 以便检查报警器是否可以正常工作。
1.2 系统电源设计
本系统的电源只需+5V一种。控制系统的+5V电源由固定值三端稳压电源器件7805直接从变压器输出电压进行稳压所得, 它为单片机及其接口系统提供电源。
2 软件系统
2.1 主程序
软件设计采用模块化设计方法, 对每一个功能编写了一个或几个功能函数。
2.2 采集温度部分流程图
温度采集部分, 将使用DS18B20芯片完成温度信号采集。
2.3 报警电路流程
在报警部分中, 设置了两个函数参模块。
一个函数是完成LED七段数码显示管有规律的闪烁, 以便从视觉上提醒用户, 出现火情。该部分显示是由74ALS574控制的两个LED七段数码显示管组成的, 其闪烁规律为:⑴向74ALS574发送的数据初始值, 若温度未超过设定报警值, 显示正常温度;若温度超过报警设定值, 数码管显示为FX, X为对应位置的号码。相应位置的发光二极管正常发光。⑵如果电路出现断路情况, 数码管显示为EX, X为对应位置的号码。相应位置的发光二极管正常发光。如此就能实现LED七段数码显示管有规律的变换。同时, 与之相应的发光二极管也会有规律的闪烁。
3 系统调试
硬件调试的任务是将系统连接好后, 调试各个组件能够正常工作, 能够实现软件设计的预期目标。软件调试是把各个功能模块编写成单独的源文件进行调试, 调试成功以后再联合在一起。然后再进行总体调试。综合测试是将各个调试好的源文件组合到main.c文件里, 对芯片的地址进行规划。在软件中, 已经对P1、P2、P3口的位地址进行定义, 然后进行总体仿真。
4 结论
地铁消防报警自动控制系统的设计初衷是满足地铁火灾报警自动控制的需要。为此本系统针对实际应用开发了一种能够实时采集、分析并显示温度, 在满足报警的条件下进行自动报警的自动控制系统。地铁消防自动报警系统是通过传感器火情信息的检测, 使用智能识别算法实现对温度的监测。当报警器监测到火情信息后, 立刻产生声光报警信号, 同时通过调制解调器经公用电话交换网迅速向地铁控制中心报告火情信息。地铁主控中心根据接收到的火警信息, 立即在消防信息数据库中查询单位位置、周围道路、交通、水源情况等基本信息, 根据所获得的信息迅速确定最佳灭火方案。
参考文献
[1]胡宏宇.传感器控制技术[J].电子工业出版社.2001.
[2]朱定华, 戴汝平.单片微机原理与应用[J].北京:清华大学出版社.2003.
[3]盛建.自动消防报警系统[M].天津:天津大学出版社.1999, 89-91.
自动水满报警器设计 篇11
关键词：单片机；DTMF；MT8880；MT8980；时隙交换
随着经济全球化的深入发展，国际贸易对海运的需求不断增长，但面对层出不穷，日益猖獗的海盗行为，我们的安全防范意识也必须不断增强。因此，研究和开发面向舰艇和民用船舶、成本低、运行可靠的舰船用自动报警系统已成为当前舰船反恐、防盗报警装置的主要发展方向，这对于保障货船船员的生命财产安全，提高护航舰船的快速反应能力，有着十分重要的现实意义。本系统主要是以单片机AT89C52为控制核心，利用舰用电话交换网络作为传输介质，与舰用电话机并联，只在报警期间占用电话线路，报警结束后系统与电话线路脱离，不影响电话机的正常使用。当探测器检测到意外情况后就发出报警电平信号到主机控制部分，主机控制部分对该电平信号进行处理，然后控制拨号芯片向电话线路拨出双音多频信号，当线路接通后控制语音芯片播放出事先录制好的语音信号到电话线路，实现语音报警。
1 系统组成及工作原理
系统组成框图如图1所示。本系统通过传感器采集信号，经信号调理电路整理后，再由模数转换器将转换后的数字信号送入单片机1，单片机1输出通过由MT8880和MT8980组成的交换网络传送到单片机2，TP3057主要负责语音的编码和解码。单片机2的输出通过RS－232串行接口将所采集到的温度、压力、光电等数据送入PC机，从PC机便可以清楚看到所采集的数据，从而实现系统的报警功能。
2 系统硬件电路的设计
整个报警系统的硬件电路以单片机AT89C52为控制核心，外围电路有信号采集放大模块、A/D转换模块、DTMF模拟拨号收号模块、语音编码解码模块、时隙交换模块、串行通信模块等。
2.1 单片机控制中心
本系统单片机控制采用AT89C52，应用单片机最小系统电路。单片机1主要负责接收被放大了的传感器采集到的信号，通过固化在内部ROM中的应用软件来判断是什么地方发生了什么情况，然后转到相应的中断处理过程，并且控制拨号芯片产生正确的DTMF信号，完成对舰船安全值班室电话机的呼叫。此外，还能有效地判断当前线路的状态，如果遇到线路忙等情况时可以有相应的等待机制。在长时间不通的情况下可以更换不同的号码多次尝试，直到有人获得报警信息为止。单片机2主要是完成接收的通过电话传来的报警信号，并上传到PC机上。
2.2 DTMF发送和接收电路
DTMF收发电路是实现电话线远程通信的关键部分。它需实现自动拨号、忙音识别、铃声识别、远程按键数字信号识别等功能。本系统采用功耗低，可靠性高、集收发于一身的MT8880实现。MT8880有两种工作模式：DTMF模式和呼叫处理(CP)模式。当选择了呼叫处理模式时，MT8880就用于检测电话网上电话呼叫过程中表示不同进程的信号音(主要是拨号音，拨号音的标准频率为350 Hz或440 Hz)，可以进行拨号音识别。这是目前其他DTMF芯片所不具备的，这样便可以省去一套复杂的拨号音识别电路。
图2所示是MT8880与单片机AT89C52的电路连接图，其中8端口为DTMF输出端，2端口为DTMF输入端。
2.3 程控交换电路
此模块主要是以时间交换器MT8980为核心。MT8980与单片机的接口电路如图3所示，从图中可以看出其实接线并不复杂，但其中有两个引脚比较关键，那就是DS端和DTA端，而DS、DTA作为CPU和MT8980之间数据交换的同步信号，在DS选通信号的上升沿，如果MT8980的片选信号、数据地址线以及读写信号有效，则CPU开始对MT8980进行读写操作，当MT8980与CPU这间完成相应的数据发送或是接收之后，MT8880的数据应答信号DAT送出一个下降沿，表示这次数据交换完成，可以进行下一个操作了。对于AT89C51，我们可以用I/O口直接控制 MT8980，在读写MT8980时，需判断DTA是否为低有效。
3 系统软件设计与实现
本系统采用模块化编程方法进行所有的软件设计，主要包括主程序、A/D 转换子程序、发送和接收子程序和程控交换子程序等的设计。
3.1 主程序
程序初始化地址为0000H，因此开机后自动运行，大部分都是在中断后完成，所以主程序比较短，仅对MT8880进行初始化，同时开启中断，然后处于等待状态，直至INTO或INT1接收到信号。主程序框图如图4所示。
3.2 发送和接收子程序
本系统采用的是兼信号收、发于一体的双音多频芯片MT8880。此芯片可以通过不同的命令控制线来控制接收状态和发送状态。此芯片有三类寄存器：数据转移寄存器、收发控制寄存器和收发状态寄存器，这些寄存器分别由MT8880的三个控制脚RS0、R/W和IRQ/CP脚进行控制。收发控制由CRA和CRB两个控制寄存器共同完成。本设计在MT8880拨号的过程中采用延时法，而在MT8880收号的过程中采用查询法。子程序框图如图5所示。
3.3 程控交换子程序
MT8980D可工作于两种模式。一种为交换模式，可实现任意输入信道至任意输出信道的交换；另一种是消息模式，它允许交换机的控制系统通过MT8980D的控制接口直接读任何语音存储单元或写任何接续存储单元。这种模式对于控制系统的收、发信念十分方便。而存储单元的地址低字节部分直接来源于地址线A5-A0。
程控交换子程序框图如图6所示。本设计应用到MT8980的交换模式，所以控制寄存器的控制位C7=0，并且当A5为高电平时，处理机可根据当前写入控制寄存器CR的C0-C2来确定ST-BUSO总线号，然后根据A4-A0确定该ST-BUSO总线上的某信道号，从而根据一一对应的关系由确定的ST-BUSO总线号和信道号共同寻址到接续控制存储器的某一特定存储单元。寻址到接续控制存储器某存储单元后，要根据当前控制寄存器CR的C4-C3确定下上步操作是针对于CMH还是CML，前者用来指定MT8980具体信道的工作方式，即消息模式还是交换模式，后者用来指定具体信道时隙交换的输入来源，即输入ST-BUSI总线和信道号。设计中要求ST-BUSI0的时隙5上的信号从ST-BUSO1的时隙1输出，即C2C1C0=001、A4A3A2A1A0=00001而C4C3=11确保如下的操作是指向接续存储器高3位CMH，并且应在接续存储器的33号存储单元的低字节里写入05H。每个输出信道对应了接续存储器的一个单元，每个单元有11位，当B10=0时，该单元对应的信道工作于交换模式，此时B7-B5选择输入的ST-BUSI总线，B4-B0选择在输入的ST-BUSI总线的具体输入时隙，当B10=1时，该单元对应的信道工作于消息模式，此时B7-B0中的内容将每帧重复地输出一次。在确定完输出总线和信道号后要确定输入总线和信道号，所以根据设计的要求，C4C3=10确保如下的操作是指向接续存储器低8位CML，而B7B6B5=000、B4B3B2B1B0= 00101，这样也就确定了输入总线和信道号。从而成功的完成了两个话路的时隙交换。
4 结束语
自动水满报警器设计 篇12
1 总线短路隔离器的设置
GB 50116-2013第3.1.6条规定:“系统总线上应设置总线短路隔离器, 每只总线短路隔离器保护的火灾探测器、手动火灾报警按钮和模块等消防设备的总数不应超过32点;总线穿越防火分区时, 应在穿越处设置总线短路隔离器”。
在实际报警产品中, 采用RS 485总线的火灾自动报警系统, 其系统总线上设置总线短路隔离器的目的, 是为了在某个现场部件出现故障时将故障部分与总线回路隔离, 不致影响大局。但在实际工程中, 规定“应在穿越处”设置总线短路隔离器却存在以下问题:一是将总线短路隔离器集中设置在有防火隔墙、防火门保护的专用电气竖井内对总线回路而言更为安全;二是目前采用放射形布置方式的总线回路, 总线短路隔离器除了在末端串接在总线回路中外, 其余均应该设置在主线引接的支线上, 无法实现其“应在穿越处”设置的要求。采用环形布置方式的总线回路, 应在穿越防火分区处设置总线短路隔离器, 会有积极意义。
另外, 每只总线短路隔离器保护的“总数不应超过32点”, 从保障系统整体功能来看意义不大, 按防火分区设置即可。电子产品有其局限性、兼容性和发展性, 总线短路隔离器保护的允许点数由生产厂家根据自身产品确定更为合适。
笔者认为, 系统总线仅对应1个防火分区时, 可不设置总线短路隔离器;系统总线仅通过某个或某些防火分区但与这些防火分区无关时, 则无需对应这些防火分区设置总线短路隔离器。系统总线对应2个及以上防火分区时, 应按防火分区设置总线短路隔离器, 总线短路隔离器宜设置在专用电气竖井内。按照GB 50116-2013第3.1.5条规定, 每一报警总线回路连接设备的总数不宜超过200点 (应留有不少于额定容量10%的余量) , 每一联动总线回路连接设备的总数不宜超过100点 (应留有不少于额定容量10%的余量) 。建议报警总线与联动总线各自独立设置;如果报警总线与联动总线合用同一条总线, 则这条总线回路上连接的设备总数不宜超过200点 (应留有不少于额定容量10%的余量) , 且联动设备总数不宜超过100点 (应留有不少于额定容量10%的余量) 。
2 区域报警系统的确定
GB 50116-2013第3.2.1条规定:“仅需要报警, 不需要联动自动消防设备的保护对象宜采用区域报警系统”。GB 50116-2013第3.2.2条规定:“区域报警系统应由火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾声光警报器及火灾报警控制器等组成, 系统中可包括消防控制室图形显示装置和指示楼层的区域显示器”。
无论是规范释义还是在宣贯中对“自动消防设备”的解释尚需待进一步明确, 从目前“火规”对消防联动控制设备的要求来看, 室内消火栓系统、机械排烟系统等均通过火灾自动报警系统的联动控制而具有自动功能, 与以往大家对自动消防设备的理解不同。如果以是否设置“联动模块”作为判据, 区域报警系统中的火灾声光警报器也是通过设置“联动模块”来完成其功能, 则对如何正确理解“不需要联动自动消防设备”存在争议了。
对照规范前后一致性, 笔者建议, 仅需要报警, 除火灾声光警报器外无其他联动控制的火灾自动报警系统宜采用区域报警系统。
3 消防控制室的设置
GB 50116-2013第3.4.1条规定:“具有消防联动功能的火灾自动报警系统的保护对象中应设置消防控制室”。
以火灾自动报警系统的保护对象中是否存在消防联动功能作为设置消防控制室的依据, 存在两方面的问题:一是可不设置消防控制室的区域报警系统, 也存在需要消防联动的火灾声光警报器 (详见GB 50116-2013第3.2.2条规定) ;二是在其他防火规范中对设置消防控制室的相关规定, 明显与GB 50116-2013第3.4.1条规定不符。
在GB 50016-2006《建筑设计防火规范》 (以下简称“建规”) 第11.4.3条和11.4.4条对消防控制室提出了明确的设置要求。但部分审图人员或设计人员将该条规定片面地理解为:消防控制室应强制要求贴建筑外墙或地下一层的疏散楼梯间设置, 并不利于工程实际应用。而即将实施的GB 50016-2014的8.1.7条在这方面做了比较合理的修订, 从要求“设置直通室外的安全出口”改为其疏散门“应直通室外”或“直通安全出口”, 这对保护系统及方便火灾救援则更具实际意义。从防雷击损害角度出发, 理应将电子信息系统的设备布置在GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》中的后续防雷区为宜, 可降低雷击电磁脉冲对火灾报警、控制器的危害;但从消防救火方面, 又希望消防控制室尽量设置在建筑物首层 (或地下一层) 的靠外墙部位, 便于消防队员第一时间到达该室获得相关信息, 也便于消防救援工作的顺利开展。因此, 消防控制室兼顾消防救火“宜靠外墙”和防雷击损害“宜往内设”的设计原则, 作适当内移才是最为合理的。
4消防泵、消防风机的联动控制和手动控制及反馈信号
GB 50116-2013第4.2.1条未对湿式系统和干式系统自身的联动控制与火灾自动报警系统的联动控制分别明确规定, 对手动控制方式要求有误, 没有明确联动控制的触发信号, 且要求将喷淋消防泵的停止动作信号反馈至消防联动控制器, 属于反馈多余的无效信号。
以湿式喷淋系统为例, 对联动控制而言, 无论建筑物是否设置火灾自动报警系统, 按GB 50084-2001 (2005年版) 《自动喷水灭火系统设计规范》 (以下简称“自喷规范”) 11.0.1条的规定, 是该系统自身的联动控制要求, 与火灾自动报警系统控制完全无关, 这些规定条款不宜出现在GB 50116-2013正文规定中。若是出于方便设计人员了解系统考虑, 也应该将GB 50116-2013第4.2.1条1款中的联动控制内容移至条文说明。GB 50116-2013第4.3.1条关于消火栓系统的联动控制, 也存在类似情况。
对规范宣贯中提出的“压力开关要与探测器信号‘与’逻辑组合才能起泵”要求, 则与《火灾自动报警系统设计规范实施指南》 (以下简称“报警规范指南”) 中“湿式报警阀压力开关的动作信号应同时传至消防联动控制器, 作为系统的联动触发信号, 由消防联动控制器通过总线模块冗余控制消防泵的启动”的说法不符, 且与其工作原理图对应不上, 如图1所示。
图1中送至消防联动控制器的信号为:水流指示器、系统管网压力开关和湿式报警阀压力开关的动作信号, 但未明确火灾报警系统应以上述哪个信号作为联动消防泵的信号。理论上, 水流指示器动作信号没必要联动启动消防泵, 作为报警信号反馈至火灾报警控制器即可。启动消防泵的联动控制信号, 应视自动喷水灭火系统的不同而不同:采用消防水箱为系统管道稳压的, 取报警阀组的压力开关信号;采用气压给水设备的, 取报警阀组的压力开关信号或稳压泵的压力开关信号。
对手动控制而言, 条文中“应将喷淋消防泵控制箱 (柜) 的启动、停止按钮用专用线路直接连接至……手动控制盘”的写法易引起歧义, 建议作相应修改。众所周知, 无论是消防水泵还是消防风机, 其就地控制箱 (柜) 上均设有SAC选择开关, 一旦调试、检修完毕, 必须将SAC选择开关从“手动”位置转至“用1#备2#”档 (或“用2#备1#”档, 消防风机则转至“自动”档) 。此时, 控制箱 (柜) 手动控制环节的“启动、停止按钮”完全失效, 消防控制室的手动控制将不起任何作用。实际上, 消防控制室的手动控制方式, 相当于“消防应急控制”中的SF钥匙式控制按钮环节。GB 50116-2013第4.3.2条关于消火栓系统的手动控制方式, 同样也存在类似情况。
手动控制可分为两种, 均采用点对点的专线直接控制:一是直接采用AC 220V控制方式, 由喷淋消防泵控制箱 (柜) 用专用线路直接连接至消防控制室内联动控制器的手动控制盘;二是可采用DC 24V控制方式, 即喷淋消防泵控制箱 (柜) 附近设置多线控制模块, 将其输出接点接入AC 220V控制电路, 控制线路路由要求同上, 通过消防控制室内手动控制盘的操控完成对多线控制模块的控制, 便可实现手动直接启泵。笔者建议采用DC 24V控制方式, 一是DC 24V更安全且不会对系统带来负面影响, 二是线路敷设也较为简单。
湿式系统和干式系统的反馈信号有很多, 在“自喷规范”11.0.5条中有详细规定。另外, 98版《火灾自动报警系统设计规范》对于消防设备的联动控制, 只要求反馈其动作后的状态信号, 简洁明了, 笔者认为是合理的。GB50116-2013第4.2章节至4.5章节对消防泵、防排烟风机、电动送风口和排烟口 (还包括排烟窗、排烟阀) 要求将联动控制动作前的状态信号反馈消防控制室, 对系统控制结果的要求并无很大意义, 可能浪费投资将系统复杂化, 又因多送无效信号可能会干扰消防值班人员, 不利于消防工作的正常开展。另外, GB 50116-2013对消防泵SAC选择开关的位置信号未提反馈至火灾报警控制器的要求, 这对监控系统运行而言则不很恰当。
同样, 以消火栓系统为例, 对联动控制而言, 无论建筑物是否设置火灾自动报警系统, 设置消火栓按钮直接启泵是非常可靠的控制方式, GB 50116-2013第4.3.1条强制取消此控制方式, 似有不妥。何况, 消火栓系统的联动控制本应该以水专业中的相关规定作为设计依据, GB 50116-2013应对其联动控制消火栓系统提出要求, 而不宜对其手动直接控制方式提出额外要求。对GB50116-2013对消火栓系统联动控制提到的3个触发信号 (出水干管上设置的低压压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关、报警阀压力开关) 与“报警规范指南”中消火栓系统联动控制的工作原理图 (见图2) 中的相关描述也不一样。
笔者认为, 从确保消火栓系统联动控制的可靠性角度出发, 只要设置了消火栓按钮、低压压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关或报警阀压力开关, 这些反馈信号应该形成“或”逻辑组成触发信号启泵。对手动控制而言, 消火栓系统所有的控制要求, 与上述湿式喷淋系统别无二致。
针对GB 50116-2013第4.1.6条“需要火灾自动报警系统联动控制的消防设备, 其联动触发信号应采用两个独立的报警触发装置报警信号的‘与’逻辑组合”的强制性条文规定, 笔者认为不适用于消防泵, 但对防排烟风机、防火卷帘 (疏散通道上的防火卷帘“二次降”则不适用) 、电梯、声光警报器、消防应急广播和应急照明强制点亮等的联动控制是适合的。
除排烟风机房入口处设置的280℃排烟防火阀有联动关闭对应排烟风机的联动控制外, 其他消防排烟风机大都无联动控制要求;防烟的机械加压风机因其应该设置于不受火、烟威胁的合适位置, 故也无联动控制要求。
5 大空间火灾探测器的联动控制
GB 50116-2013第4.5.1、4.5.2条规定解决了采用“点型感烟火灾探测器”场所的火灾确认问题和防排烟系统的联动控制问题, 但对于“线型光束感烟火灾探测器”和“吸气式感烟火灾探测器”而言, GB 50116-2013没有明确这些大空间场所火灾确认和防排烟系统的联动控制方式, 在设计中还存在根据供货产品信息自由设计等不规范的做法。
例如:上海市中心某艺术知名馆3个珍藏馆设置了七氟丙烷气体灭火系统, 采用吸气式感烟火灾探测器联动。因国庆期间燃放爆竹, 导致环境中烟粒子浓度不断变化, 引发该系统频频报警, 由于吸气式感烟火灾探测器灵敏度阈值设置低, 消防控制室值班人员忙于消音, 疏于值守, 致使一夜间16个钢瓶共计1 344kg的七氟丙烷全部喷射完毕。事后, 经有关部门现场调查, 改建后的美术馆把原有的点式烟温感都取消了, 只用空气采样两级联动报点。空气采样式火灾报警系统作为一种新兴的初期火灾探测系统已逐步在全球范围进行应用, 由于它的极度灵敏性, 应用广泛, 为探测极早期火灾起到了很好的作用。但由于其极度的灵敏性, 也容易引起误动作。因此, 应谨慎将其作为启动系统, 而是可以将其作为报警系统, 启动系统还是由常规的火灾自动报警系统来承担。笔者认为, “线型光束感烟火灾探测器”和“吸气式感烟火灾探测器”的报警信号只能是作为大空间场所早期报警的信号, 而不宜“与”逻辑组合方式组成联动触发信号, 否则恐难以适时实施。此外, GB 50116-2013第12.4.3条针对超过26m的空间场所采用光束感烟火灾探测器也没有作出明确规定, 笔者认为还需进一步完善和补充。
6 电气火灾监控系统的自动切断电源
GB 50116-2013新增了“电气火灾监控系统”一节以及条文说明, 比较详细地规定了3种探测器的设置原则和要求。但日常监督和设计中, 对自动切断电源一直有争议, 尤其是对人员密集场所, 火灾时切断照明等非消防电源会引发人员恐慌, 导致无法有效疏散;但对于工业场所 (尤其是火灾危险性较大的生产、仓储建筑) , 火灾时如不切断非消防电源将引发火势进一步扩大, 导致更严重的火灾损失, 对灭火救援也很不利。因此, 对火灾危险场所 (特指BE2场所) , 除消防供 (配) 电回路外, 建议还是能“自动切断供电电源”。
2003年4月2日, Schneider公司邀请的参与IEC标准的外国专家也专门提及瑞士实验室的结果:对于火灾危险场所, 漏电起痕试验证明防范电气火灾采用300mA比500mA更好。因此, 笔者建议:
(1) 对于BE2场所, 除自动切断电源会引发危害的特殊情况外, 非消防供 (配) 电回路上设置的RCM (或RCD) , 超过300 mA就应跳闸, 自动切断电源;消防供 (配) 电回路上设置的RCM, 超过300mA就应报警。
(2) 对于非BE2的一般场所, 一般情况下, 当自然泄漏电流不超过300mA (如自然泄漏电流为100、200mA等) , RCM取300mA的报警动作 (设定) 值, 及时处理, 比较合适。
极端情况下, 当自然泄漏电流超过300 mA (500mA) , RCM取500mA (1A) 的报警动作 (设定) 值, 应该也是允许的。
参考文献
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