智能建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

【摘要】隨著全球科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，信息技術(shù)被廣泛應(yīng)用到建筑領(lǐng)域中，從而催生了“智能建筑”概念。如今，自動(dòng)化技術(shù)逐漸成熟，建筑智能化水平也日益提高，尤其是在近幾年里“智能化技術(shù)”的迅猛發(fā)展和深入普及，越來(lái)越多的專(zhuān)家學(xué)者將研究對(duì)象放在智能建筑領(lǐng)域，可見(jiàn)，建筑智能化無(wú)疑是當(dāng)前高檔建筑的必要特征之一。本文通過(guò)對(duì)智能建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的探究，簡(jiǎn)單介紹了智能建筑樓宇自動(dòng)消防警報(bào)系統(tǒng)，并對(duì)其應(yīng)用在建筑中的價(jià)值和狀況做了簡(jiǎn)要分析，希望對(duì)我國(guó)智能建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展提供一點(diǎn)幫助。

【關(guān)鍵詞】智能建筑；樓宇自動(dòng)化；火災(zāi)；消防；自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

資源節(jié)約型環(huán)境下，自動(dòng)報(bào)警技術(shù)作為我國(guó)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的新思想、新途徑，勢(shì)必有利于我國(guó)智能建筑領(lǐng)域的綜合能力的提高。如今，伴隨著光纖、網(wǎng)絡(luò)、生物工程等新興技術(shù)滲透到建筑領(lǐng)域中來(lái)，這也給未來(lái)建筑的智能化改造注入了全新的活力，裝備了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的智能建筑，必定會(huì)給未來(lái)我國(guó)智能建筑提供更好的技術(shù)條件。應(yīng)用自動(dòng)報(bào)警技術(shù)建立全程監(jiān)控、自動(dòng)報(bào)警、圖景掃描、信息控制模型，對(duì)信號(hào)測(cè)試、監(jiān)控、維修的各個(gè)階段實(shí)施可視化的模擬，勢(shì)必有利于我國(guó)智能建筑樓宇自動(dòng)化事業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)建筑安全運(yùn)營(yíng)工作會(huì)有非常好的借鑒與指導(dǎo)意義。

1.智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)作為建筑智能化最重要的組成部分之一，其作用是構(gòu)成建筑內(nèi)部設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)首先進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集，接著把搜集好的信號(hào)傳送到設(shè)備中，并對(duì)建筑內(nèi)部運(yùn)作情況展開(kāi)邏輯性分析，最終驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器實(shí)行對(duì)樓宇的自動(dòng)化控制，完善智能建筑的可使用功能。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)包含了變配電系統(tǒng)、空調(diào)制冷系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和垂直監(jiān)控管理系統(tǒng)。借助樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，可以很好地實(shí)現(xiàn)智能建筑內(nèi)部設(shè)備和環(huán)境的監(jiān)控管理工作，給建筑居住和使用人員建造舒適、安全、高效的空間環(huán)境，給管理者提供便捷的管理方法，合理降低了建筑能耗與管理成本，同時(shí)也為我國(guó)現(xiàn)代化物業(yè)管理提供基礎(chǔ)保障。

以往的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)里不存在自動(dòng)報(bào)警，這導(dǎo)致控制系統(tǒng)只單純由一束束電線(xiàn)與氣動(dòng)控制裝置構(gòu)成，這種控制系統(tǒng)的功能十分簡(jiǎn)單，同時(shí)也缺乏可操作性?？梢哉f(shuō)，傳統(tǒng)模式下的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是一種封閉模式，這問(wèn)題通過(guò)其通信協(xié)議就可以看出。很多廠(chǎng)商采取的通信協(xié)議不同，彼此不能相互兼容。一直到固體物理技術(shù)出現(xiàn)后，才使得樓宇邏輯電路替換下原有的連線(xiàn)與繼電器，直接數(shù)字控制器也代替了電子儀表板與氣動(dòng)控制裝置。但如果客戶(hù)需要連接到不同的DDC系統(tǒng)時(shí)，設(shè)備互不兼容的問(wèn)題還是沒(méi)能解決。受到這種封閉式系統(tǒng)的影響，彼此的子系統(tǒng)之間很難實(shí)現(xiàn)信息共享。如今，隨著LONWORKS自動(dòng)報(bào)警技術(shù)在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，給開(kāi)放的、靈活的樓宇控制系統(tǒng)提供了實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，該技術(shù)在智能樓宇監(jiān)控問(wèn)題上有著很明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主要部件選擇及工作原理

2.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主要部件

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的組成主要是由觸發(fā)器件（火災(zāi)探測(cè)器）、火災(zāi)報(bào)警裝置以及具有其他輔助功能的裝置組成，它能在火災(zāi)初期將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過(guò)火災(zāi)探測(cè)器變成電信號(hào)，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器，并發(fā)出聲、光警報(bào)信號(hào)，啟動(dòng)消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工作示意圖如圖1所示。

2.2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)通過(guò)火災(zāi)傳感器探測(cè)火災(zāi)有無(wú)信息，經(jīng)過(guò)處理后傳送到主控系統(tǒng)后緊急啟動(dòng)消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警與消防控制。同時(shí)將此火警信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到消防中心經(jīng)過(guò)管理人員研究分析做出準(zhǔn)確消防控制決策，實(shí)現(xiàn)一方有災(zāi)多方支援的綜合消防控制系統(tǒng)。通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，F(xiàn)AS智能系統(tǒng)很方便的實(shí)現(xiàn)與智能建筑其他子系統(tǒng)集成，同時(shí)能夠通過(guò)多種通信方式實(shí)現(xiàn)報(bào)警與控制。

3.智能建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)組成及方案

智能建筑中FAS的智能化設(shè)計(jì)，是現(xiàn)代電子工程和計(jì)算機(jī)技術(shù)在防火領(lǐng)域應(yīng)用的產(chǎn)物。樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要由自動(dòng)化機(jī)組，可編程控制器（PLC）、空氣壓力變送器，變頻器、室內(nèi)狀態(tài)傳感器、溫度傳感器、接觸器、中間繼電器、熱繼電器、防火型磁力起動(dòng)器、斷路器等系統(tǒng)保護(hù)電器等組成。從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)邏輯功能上，Zigbee設(shè)備能夠劃分成：路由節(jié)點(diǎn)，終端設(shè)備，以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；從設(shè)備功能方面劃分，能夠劃分成：簡(jiǎn)約功能設(shè)備，全功能設(shè)備。室內(nèi)狀態(tài)傳感器、溫度傳感器、實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑功能和PLC的有效保護(hù)，以及對(duì)建筑內(nèi)部環(huán)境的切換控制。無(wú)線(xiàn)傳感器為終端設(shè)備，依據(jù)傳感器配置的部位，也能夠設(shè)置成路由節(jié)點(diǎn)。Zigbee網(wǎng)絡(luò)能夠支持65535個(gè)節(jié)點(diǎn)，能夠很好地滿(mǎn)足各種需要。

3.2 硬件設(shè)計(jì)

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(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片、控制MCU等?？刂芃CU和無(wú)線(xiàn)收發(fā)芯片是由SPI總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)連接，二者一起組成無(wú)線(xiàn)傳輸模塊。數(shù)據(jù)接收端使用相同的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，使用RS232異步串口和PC機(jī)通信。其功能相當(dāng)于一個(gè)接入點(diǎn)，一方面接收采集數(shù)據(jù)并上傳給主機(jī)，另一方面將主機(jī)向數(shù)據(jù)采集端發(fā)送的控制信號(hào)以無(wú)線(xiàn)的方式發(fā)射出去。如圖2所示為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

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(gè)子程序所構(gòu)成，它們都包括程序初始化、發(fā)射過(guò)程和接收過(guò)程三個(gè)部分。程序初始化的作用是對(duì)單片機(jī)、RF芯片、SPI等部分進(jìn)行初始化處理；發(fā)射部分則是把已建立的數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)單片機(jī)、SPI接口送至RF發(fā)射模塊，達(dá)到輸出目的；接收部分完成的是數(shù)據(jù)接收和并進(jìn)行處理功能。

4.應(yīng)用效果

在控制網(wǎng)技術(shù)下的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，通過(guò)建筑狀況搜集的客觀(guān)資料，我們可以初步確定遠(yuǎn)程檢測(cè)的初始方案，進(jìn)而在智能建筑功能運(yùn)營(yíng)過(guò)程中根據(jù)故障檢測(cè)數(shù)值、經(jīng)驗(yàn)方法等內(nèi)容，開(kāi)展反饋分析等工作，修正初步方案與自動(dòng)報(bào)警計(jì)劃，以保證建筑狀態(tài)按照最優(yōu)的控制方案進(jìn)行。因此，自動(dòng)化火災(zāi)報(bào)警工作的重要性也就顯而易見(jiàn)了。針對(duì)我國(guó)智能建筑運(yùn)行階段的一些不安全因素，自動(dòng)化故障檢測(cè)技術(shù)在遠(yuǎn)程檢測(cè)中的應(yīng)用能夠很好的解決此類(lèi)問(wèn)題，它不但可以很好地掌握建筑的功能運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，利用火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)對(duì)流量方案進(jìn)行整改，并指導(dǎo)建筑功能的篩選工作；還可以預(yù)見(jiàn)可能發(fā)生火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，采取一系列的事前措施，給建筑的安全管理提供信息，將事故突發(fā)率降至最低，保證了智能建筑安全運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性。

5.結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前絕大部分先進(jìn)的自動(dòng)報(bào)警技術(shù)都具備非常強(qiáng)大的控制功能，在主菜單和與源功能的有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入智能軟件技術(shù)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)，并在多個(gè)領(lǐng)域結(jié)合彼此，相互滲透，從而給新興的智能建筑樓宇自動(dòng)化帶來(lái)了強(qiáng)烈的生命力。如今智能建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展方向無(wú)疑是系統(tǒng)化、智能化與小型化，以確保在信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)使用網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的同時(shí)，能夠很好地滿(mǎn)足智能建筑信號(hào)測(cè)試的安全需求，并最終減免人力勞動(dòng)強(qiáng)度，有效改善智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，以達(dá)到節(jié)約生產(chǎn)能耗和建筑安全運(yùn)營(yíng)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳彥平.高層建筑火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工程設(shè)計(jì)CAD與智能建筑，2002.

[2]張樹(shù)平.建筑防火設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[3]譚炳華.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.