基于網(wǎng)絡(luò)化的消防火災(zāi)聯(lián)動報警管理系統(tǒng)研究

鄧飛

（廬山西海風(fēng)景名勝區(qū)管委會消防大隊 江西 永修330317）

飛速發(fā)展的經(jīng)濟、不斷進步的社會以及快速提高的科學(xué)技術(shù)水平，促使新材料、新工藝、新能源、新材料得到了更為廣泛的應(yīng)用。但與此同時，也帶來了越來越多的火災(zāi)誘發(fā)因素和越來越大的火災(zāi)發(fā)生的危險性。由于當(dāng)下大量新建的各類工業(yè)企業(yè)建筑、地下建筑、太空建筑以及高層建筑，使原本的火災(zāi)事故變得越來越嚴重。因此，能保證人民生命財產(chǎn)安全，及時撲滅初期火災(zāi)，減少火災(zāi)事故造成損失的火災(zāi)自動報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的設(shè)計，具有十分重要的意義。

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)飛速迅猛的發(fā)展，各類大中型商業(yè)街區(qū)建筑、高層建筑以及工廠廠房建筑等大批量涌現(xiàn)，這些現(xiàn)代化的建筑，均具備標準高、人員密、規(guī)模大以及設(shè)備眾多的特點，因此對消防系統(tǒng)的要求變得更高更嚴。各行各業(yè)必不可少的一種安全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)便是火災(zāi)報警系統(tǒng)，而其中最為重要的環(huán)節(jié)便是數(shù)據(jù)的傳輸以及可靠的監(jiān)測。為了能夠防患于未然，及早發(fā)現(xiàn)和通報火情，防止和降低火災(zāi)造成損失，保障社會主義現(xiàn)代化建設(shè)，保護人民生命財產(chǎn)安全，在而今的這些商業(yè)和科研部門、工業(yè)民用建筑、酒店賓館、圖書館等地方，最不可或缺的設(shè)施便是火災(zāi)自動報警和消防聯(lián)動控制系統(tǒng)。由于最直接影響到各類建筑的消防安全、最直接關(guān)系到各類消防設(shè)施安全的環(huán)節(jié)是工程的設(shè)計以及其安裝和使用，所以，火災(zāi)報警聯(lián)動管理系統(tǒng)的設(shè)計部分占有至關(guān)重要的地位[1]。

在火災(zāi)發(fā)生初期，網(wǎng)絡(luò)消防火災(zāi)聯(lián)動報警管理系統(tǒng)，能迅速把延燒產(chǎn)生的熱量、光輻射以及煙霧等物理量經(jīng)由感溫、感光和感煙等各種火災(zāi)探測器轉(zhuǎn)變成為電信號，進而將其傳輸于火災(zāi)報警控制器，同時探測生成火災(zāi)的具體發(fā)生位置，并且記錄下火災(zāi)的發(fā)生時間。除此之外，系統(tǒng)還能第一時間通知并引導(dǎo)人們快速安全的撤離危險的火災(zāi)現(xiàn)在，能有效的排出有毒的煙霧，防止火災(zāi)的蔓延。這些使自動滅火設(shè)備啟動、自動滅火等所有的設(shè)備成為消防聯(lián)動設(shè)備，而確保以上設(shè)備設(shè)施于火災(zāi)發(fā)生時發(fā)揮正常功能的控制則稱為消防設(shè)備聯(lián)動控制。

噴灑泵和消防泵的啟動，排煙和防煙風(fēng)機的啟動，防火卷簾的下降邏輯編制、電梯迫降等為消防火災(zāi)聯(lián)動報警管理的主要組成部分，任何確認的火災(zāi)信號都可以作為聯(lián)動信息，進而進行相關(guān)消防作業(yè)。在該系統(tǒng)的設(shè)計上，自動確認火災(zāi)需經(jīng)由用兩組探測器或者不同類別的兩種火災(zāi)探測器同時報警后，方可確認[2]。一旦確認，應(yīng)即刻電梯迫降，并切除非消防類電源；火災(zāi)報警后，應(yīng)立刻關(guān)閉電動防火閥、停止送風(fēng)的空調(diào)，啟動排放、防煙風(fēng)機等相關(guān)設(shè)備，同時接受其反饋信號，火災(zāi)數(shù)據(jù)信息會被及時通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送往消防聯(lián)動控制管理中心，聯(lián)動中心通過數(shù)據(jù)分析，做出科學(xué)的滅火方案。

1 消防聯(lián)動控制分析

作為現(xiàn)代消防系統(tǒng)工程火災(zāi)報警系統(tǒng)的一個獨立模塊，消防聯(lián)動控制系統(tǒng)與消防監(jiān)控系統(tǒng)不可分割卻又相互獨立。消防聯(lián)動軟控制涵蓋的內(nèi)容十分廣泛，其中包括了消防聯(lián)動軟控制消防栓控制、應(yīng)急信息傳播、噴水控制防煙排煙、警鈴報警控制等諸多系統(tǒng)。由于其聯(lián)動環(huán)節(jié)涉及到主動環(huán)節(jié)，因此聯(lián)動方式不能采用傳統(tǒng)方式而改為“軟控制”與“硬控制”相結(jié)合的形式。這種“軟硬兼施”的聯(lián)合鋪路方法汲取了“軟控制”中總路線控制相關(guān)模塊的形式以及“硬控制”中受控制裝置和聯(lián)動控制裝備直接連線而不經(jīng)過總線的方式，其主要控制模塊如圖1所示，消防聯(lián)動主要自動化控制。

圖1 消防聯(lián)動主要自動化控制模塊Fig.1 Fire linkage automation control module

1）消防栓控制 一個完備的消防栓控制系統(tǒng)必須具備自動控制和手動開啟雙重裝備。為了保障每一個防火區(qū)的安全，必須設(shè)有一個獨立的監(jiān)控模塊對該區(qū)所有的消防栓進行監(jiān)控，監(jiān)測其按鈕信號是否正常，同時還必須使用兩種線路在每個防火區(qū)配置報警器。另外，為了確保泵閥在關(guān)鍵時刻能夠開啟，還需在主機和泵房之間另外設(shè)置獨立線路。在此基礎(chǔ)上防火區(qū)的自動化信號開關(guān)還必須和消防處理中心遠程連接，以便處理中心的人員能夠及時準確的掌握消防區(qū)的各種信號和設(shè)備情況。

通常情況下，通過計算機網(wǎng)絡(luò)進行控制。首先，在消防栓處安裝壓力傳感器，在壓力傳感器與區(qū)域消防栓控制模塊進行控制，當(dāng)需要檢測時，控制中心會向控制模塊發(fā)送數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，將采集到的數(shù)據(jù)信息反饋到控制中心，控制中心根據(jù)反饋回來的數(shù)據(jù)，觀察其是否在一定的閥值范圍內(nèi)，如果在，則說明該消防栓正常，如果不在范圍之內(nèi)，說明出現(xiàn)問題，需要進行檢修。當(dāng)然，控制中心，會有相應(yīng)的消防栓數(shù)據(jù)庫，在該數(shù)據(jù)庫中，存儲有相關(guān)消防栓的相關(guān)屬性，比如說消防栓ID，區(qū)域地址，最后檢修時間，是否正常工作等基本屬性值[3]。

2）噴水控制 噴水控制系統(tǒng)與消防栓控制系統(tǒng)一樣在這個消防系統(tǒng)中占有重要地位，因此為了確保其穩(wěn)定的保障作用，采用的操作方法和聯(lián)動規(guī)則與消防栓的是大體一致。啟動時僅需打開水流電壓快關(guān)，泵閥就會隨之自動打開，在遠程消防處理中心的控制下就可開始正常工作。

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，系統(tǒng)會將相應(yīng)的火災(zāi)發(fā)生地址傳輸?shù)娇刂浦行?，控制中心會在?shù)據(jù)庫中進行查詢，查詢到相應(yīng)的地址信息，系統(tǒng)會根據(jù)傳送來的溫度情況，調(diào)節(jié)噴水的泵閥電壓，繼而進行自動化控制噴水量，進行消防火災(zāi)的自動化噴水控制消防作業(yè)。系統(tǒng)現(xiàn)場的溫度會時時通過網(wǎng)絡(luò)線路傳送到控制中心，當(dāng)著火點的溫度達到一定的程度后，系統(tǒng)會再次控制水流電壓快關(guān)，在必要情況下，聯(lián)動控制系統(tǒng)可以控制噴水角度進行相應(yīng)的現(xiàn)場火災(zāi)控制工作。

3）防煙排煙控制 通常情況下，消防工作除了滅火外，還需要做的是防煙與排煙作業(yè)，所以防煙排煙工程也是聯(lián)動報警管理系統(tǒng)需要控制研究的地方。防煙排煙控制器使用紅外線傳感器以及溫度傳感器進行數(shù)據(jù)的采集，當(dāng)樓層或者建筑出現(xiàn)了煙霧現(xiàn)象，紅外線傳感器首先撲捉到該電信號，隨著電信號的增強，聯(lián)動控制系統(tǒng)會進行報警，與其它系統(tǒng)一樣，其相關(guān)數(shù)據(jù)信息會傳送到控制中心，控制中心會根據(jù)火災(zāi)情況，進行相關(guān)控制工作。

如果室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)溫度高達280攝氏度，防火閥門就會自動的將所有模塊進行聯(lián)動控制，這時防煙排煙的風(fēng)機在主機實行相應(yīng)信號程序下就能自動關(guān)閉。室內(nèi)排煙管道的內(nèi)部安裝有排煙閥門，排煙系統(tǒng)可以減少室內(nèi)的煙霧，這一系統(tǒng)在總線模塊聯(lián)通排煙風(fēng)機之后就可以發(fā)揮功能。與排煙裝置不同，送煙閥門則是將外界的新鮮空氣導(dǎo)入到室內(nèi)。這一裝置的所有運轉(zhuǎn)程序都是由總線模塊完成的。如若涉及到風(fēng)機數(shù)目較多，就會采取較為簡便的控制模式，當(dāng)然也可以用手動來完成對系統(tǒng)的操作[4]。

4）應(yīng)急信息傳播 為了最大程度減少火災(zāi)帶來的損失，建立一套完備的通信體系，即應(yīng)急信息傳播就具有重要意義。在這一應(yīng)急系統(tǒng)裝置下，將城市主要建筑物的話機都并聯(lián)在一起，并且在重要位置例如水泵室、空調(diào)間、電梯控制放都安裝對講機。為了更好的傳遞應(yīng)急信息，在建筑物內(nèi)每個樓層和防火區(qū)之間的廣播體系根據(jù)具體需求都設(shè)置若干支線。在發(fā)生火災(zāi)時僅是相關(guān)樓層發(fā)出警報，這一警報功率比正常的信號功率都大，幾乎有3個樓層警鈴功率之和。因此為了確保其正常工作，這一警報線路要與報警系統(tǒng)的線路分開鋪設(shè)。

除了電話，對講機等通信信息外，基于網(wǎng)絡(luò)的化的消防火災(zāi)聯(lián)動系統(tǒng)還應(yīng)該在主要地方設(shè)置無線信號發(fā)送器，當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時，該無線信息發(fā)送器會自動將這一信號發(fā)送往樓層管理處，如果樓層與消防部門聯(lián)網(wǎng)，可以將該信號發(fā)送往消防管理控制中心，同時將發(fā)生火災(zāi)的樓層，發(fā)生火災(zāi)的大小情況發(fā)往控制中心，控制中心通過數(shù)據(jù)進行分析，確定火災(zāi)點距離最近的消防大隊地點，以及附近的消防栓以及噴水控制信息情況，系統(tǒng)并設(shè)計出最優(yōu)調(diào)度方案，從而進行有效的火災(zāi)聯(lián)動控制工作。

5）警鈴報警控制 作為火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)的最重要組成部分，報警系統(tǒng)的正常工作都依賴于警鈴模塊。為了減少火災(zāi)的受災(zāi)面積，因此當(dāng)發(fā)生大型建筑物發(fā)生火災(zāi)時，就需要聯(lián)通相鄰的兩個防火區(qū)的警鈴，或者是兩個相鄰樓層的警鈴。與其他裝置一樣為了確保其在關(guān)鍵時刻發(fā)揮作用將這一模塊設(shè)置成為半自動和半手動相結(jié)合的控制模式。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)后，該控制模式主要是有溫度傳感器進行控制，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，警鈴應(yīng)該自動報警[5]。

2 消防報警聯(lián)動控制系統(tǒng)

從消防報警聯(lián)動控制系統(tǒng)的作用來看，它主要是對周圍地區(qū)的火災(zāi)情況進行監(jiān)控，并隨時向消防部門提供火災(zāi)情況。如遇突發(fā)大火，還可以及時向消防部門撥打火警電話，并根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場的實際狀況、通過網(wǎng)絡(luò)化調(diào)動消防車前往現(xiàn)場進行救火行動。它是一種由消防部門建立的消防監(jiān)控系統(tǒng)軟件，對于協(xié)助消防部門進行火災(zāi)監(jiān)控有著極其重要的意義。其主要系統(tǒng)架構(gòu)框架如圖2所示。

圖2 消防聯(lián)動管理系統(tǒng)主要框架Fig.2 Fire linkage management system framework

根據(jù)上述信息，我們不難總結(jié)出，消防報警控制系統(tǒng)是由消防火災(zāi)數(shù)據(jù)處理服務(wù)，地理信息服務(wù)已經(jīng)消防設(shè)備信息服務(wù)以及人員管理服務(wù)組成?；鹁O(jiān)聽、車庫調(diào)動、消防監(jiān)控管理、聯(lián)動軟控制4個主要模塊組合而成的。

消防火災(zāi)數(shù)據(jù)處理服務(wù)主要功能為消防火警監(jiān)聽，是消防報警控制系統(tǒng)的主要功能模塊，它的主要作用是監(jiān)聽監(jiān)控點數(shù)據(jù)信息，一旦監(jiān)聽的火警警報，系統(tǒng)會自動對所監(jiān)聽到的情報做出分析，并向消防中心發(fā)出警報[6]。其設(shè)計思路如下：

1）要想及時迅速的獲得監(jiān)控點的火災(zāi)信息，將監(jiān)控點與消防報警控制系統(tǒng)之間就必須有一個連接網(wǎng)絡(luò)，這就是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。一旦發(fā)生火災(zāi)情況，火災(zāi)發(fā)生點就會通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)迅速向消防控制系統(tǒng)發(fā)出數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)由消防控制系統(tǒng)接收后，會理科對此做出分析，準確判斷出火災(zāi)發(fā)生地點、編號、時間等信息。

3）立刻連接數(shù)據(jù)庫，通過編號查詢火災(zāi)地點的詳細信息，并根據(jù)現(xiàn)場具體情況做出報警措施。

消防設(shè)備信息服務(wù)主要功能是車庫調(diào)動，看上去無關(guān)緊要，實則是起著關(guān)鍵作用。收到火災(zāi)信息后，它會根據(jù)火災(zāi)地點、災(zāi)情程度，科學(xué)的做出消防車和消防人員的安排，一邊迅速有效的處理火災(zāi)災(zāi)情。其設(shè)計思路如下：

1）當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，相應(yīng)的傳感器會根據(jù)嵌入式控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较揽刂浦行?，或者消防控制中心接到報警。傳感的?shù)據(jù)一般為火災(zāi)級別，火災(zāi)地點，為了避免時間耽誤，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一般為4個字節(jié)，其中高16位為火災(zāi)級別，低16位為火災(zāi)地點ID編號，系統(tǒng)根據(jù)解析數(shù)據(jù)信息，進入后臺數(shù)據(jù)庫調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

2）消防控制中心，根據(jù)火災(zāi)發(fā)生地點，調(diào)用其地理信息數(shù)據(jù)，根據(jù)地理信息數(shù)據(jù)分析，確定最短時間內(nèi)能夠到達的最優(yōu)路線。其數(shù)法為圖論算法，系統(tǒng)會根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部建立的建筑與消防對之間構(gòu)成的圖，計算出最優(yōu)路徑，并將該路徑信息顯示出來。

3）根據(jù)火災(zāi)情況，消防控制中心組織相應(yīng)的人員以及消防車輛前往火災(zāi)地點，繼而實施滅火。

基于網(wǎng)絡(luò)的消防火災(zāi)聯(lián)動報警管理系統(tǒng)主要是對樓層進行消防監(jiān)控，其輸入終端一般為溫度傳感器，傳感器根據(jù)實時監(jiān)測溫度信息，實現(xiàn)消防監(jiān)控管理作業(yè)。聯(lián)動管理軟控制，是以消防監(jiān)控信息為輸入點，根據(jù)消防控制中心的后臺數(shù)據(jù)服務(wù)信息，調(diào)取消防車隊信息，人員執(zhí)勤信息以及火災(zāi)附近相關(guān)地理信息，繼而通過后臺服務(wù)器計算處理，進行綜合調(diào)動，調(diào)配控制，提升城市消防能力。

3 結(jié)束語

通過對本系統(tǒng)的研究，可以發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)代計算機自動化技術(shù)，可以有效加快消防火災(zāi)的防范效力，比如利用計算機自動化最優(yōu)路線匹配，利用輸入信息進行事先的消防部署等，這樣有效的解決了當(dāng)前消防聯(lián)動數(shù)據(jù)效力低下的現(xiàn)狀，而文中主要針對該聯(lián)動的軟件設(shè)施進行功能上的設(shè)計研究，為該管理系統(tǒng)的開發(fā)提供了理論上的參考價值，這對于在消防聯(lián)動中利用計算機自動化控制是很必要的。

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