消防自動(dòng)控制系統(tǒng)在建筑智能化設(shè)計(jì)中的優(yōu)化研究

張廷宇 高瑜

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)快速發(fā)展，智能化建筑迎來(lái)了前所未有的重大發(fā)展機(jī)遇，如何立足于智能化與信息化手段，全面提升優(yōu)化消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果，備受業(yè)內(nèi)關(guān)注?；诖?，本文首先介紹了消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及模式，分析了消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分別從需求設(shè)計(jì)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及火災(zāi)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面，就消防自動(dòng)控制系統(tǒng)在建筑智能化設(shè)計(jì)中的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了研究，闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)淺見(jiàn)，望對(duì)消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成效提升有所裨益。

【關(guān)鍵詞】建筑智能化;消防自動(dòng)控制系統(tǒng);設(shè)計(jì)方法;優(yōu)化控制

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.24.

當(dāng)今社會(huì)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量顯著提高，使建筑智能化設(shè)計(jì)面臨著嶄新發(fā)展局面，對(duì)消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用提出了更高要求。當(dāng)前形勢(shì)下，有必要精準(zhǔn)把握消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心方法與構(gòu)成，綜合運(yùn)用集約化的設(shè)計(jì)手段，全面提升其整體效能。本文就此展開(kāi)了探討。

1、研究背景

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展節(jié)奏持續(xù)加快，建筑智能化設(shè)計(jì)深化推進(jìn)，相應(yīng)的消防自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)取得了跨越式創(chuàng)新發(fā)展，使消防控制的自動(dòng)化、智能化、信息化發(fā)展具備了更多可能。消防自動(dòng)控制系統(tǒng)以自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，以信息數(shù)據(jù)控制為主要面向?qū)ο?，旨在充分提高智能建筑消防系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的處理效率，全面提升消防效能，構(gòu)建可靠穩(wěn)定的自動(dòng)化消防安全屏障。近年來(lái)，國(guó)家相關(guān)部門(mén)高度重視消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用與創(chuàng)新推廣，在系統(tǒng)基本構(gòu)成、核心控制方法理念以及整體布局優(yōu)化等方面制定并實(shí)施了一系列重大標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，在消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得了令人矚目的現(xiàn)實(shí)成就，積累了豐富而寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在建筑智能化設(shè)計(jì)中，消防自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)消防滅火行為、方式方法、過(guò)程目標(biāo)的有機(jī)統(tǒng)一，構(gòu)建形成直觀化的消防自動(dòng)控制數(shù)據(jù)模型，為調(diào)整改進(jìn)消防行為規(guī)范提供現(xiàn)實(shí)依據(jù)與保障，推進(jìn)應(yīng)急廣播、照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等構(gòu)成部分之間的有機(jī)銜接，充分確保建筑智能化消防自動(dòng)控制的高效穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位同樣在宏觀層面對(duì)消防自動(dòng)控制的各項(xiàng)資源要素進(jìn)行了充分整合，實(shí)現(xiàn)了事前研判、事中控制、事后反饋等方面的統(tǒng)籌分配，促進(jìn)了消防信息對(duì)稱與流程均衡，促成資源要素的一致性與規(guī)范性，提供了價(jià)值導(dǎo)向，初步實(shí)現(xiàn)了消防業(yè)務(wù)決策及數(shù)據(jù)交互。

2、消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及模式

2.1消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的定義

消防自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是以現(xiàn)代智能化建筑為主要載體，以消防系統(tǒng)的自動(dòng)化控制為主要導(dǎo)向，在充分有效應(yīng)用特定技術(shù)方法與工具手段的基礎(chǔ)上，對(duì)智能建筑的溫度、光、煙等指標(biāo)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)化、不間斷搜集，并根據(jù)預(yù)設(shè)前置條件，對(duì)建筑內(nèi)部火災(zāi)等狀況實(shí)施自動(dòng)化警報(bào)、自動(dòng)化控制以及自動(dòng)化滅火?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，為消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了更為豐富的技術(shù)手段，使消防自動(dòng)控制系統(tǒng)在硬件設(shè)備配置、軟件系統(tǒng)構(gòu)造等方面具備了更強(qiáng)的可操作性，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代控制技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的有機(jī)統(tǒng)一，使火災(zāi)報(bào)警、滅火以及疏散等環(huán)節(jié)的智能化方向更加明確。

2.2消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成

通常情況下，消防自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)等兩個(gè)方面構(gòu)成，由探測(cè)器、警報(bào)控制器、指揮中心、聯(lián)動(dòng)控制器等硬件設(shè)施設(shè)備構(gòu)成，并在信息流與數(shù)據(jù)流的控制作用下實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)分布于智能建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的若干火災(zāi)探測(cè)器，探測(cè)到煙霧和聲光等異常信號(hào)時(shí)，則將所形成的信息流向警報(bào)控制器進(jìn)行傳輸，控制器根據(jù)相關(guān)信號(hào)強(qiáng)度與類型，發(fā)出相關(guān)消防指令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消防設(shè)備滅火控制、防排煙設(shè)備控制、電梯卷簾門(mén)控制、火災(zāi)緊急廣播控制、圖像顯示控制、火災(zāi)應(yīng)急照明控制、消防電梯設(shè)備控制以及電話通信網(wǎng)路設(shè)備控制。由此可見(jiàn)消防自動(dòng)控制系統(tǒng)具有聯(lián)動(dòng)化、規(guī)范化、連續(xù)化等優(yōu)勢(shì)特征，不僅運(yùn)行經(jīng)濟(jì)成本較低，而且維護(hù)管理簡(jiǎn)便易行。

2.3消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成模式

一方面，對(duì)于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警子系統(tǒng)而言，其基本構(gòu)成模式通常包括區(qū)域消防報(bào)警系統(tǒng)，適用于公寓、寫(xiě)字樓、商業(yè)綜合體等建筑類型;集中消防報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)用環(huán)狀布線或樹(shù)枝狀布線的方式，確保消防預(yù)警信息的準(zhǔn)確性和控制回路的可靠性;控制中心消防報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)專用接口及遠(yuǎn)程通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)火警圖形顯示。另一方面，對(duì)于火災(zāi)聯(lián)動(dòng)控制子系統(tǒng)而言，通常的基本構(gòu)成模式則包括消防栓及自動(dòng)滅火系統(tǒng)、消防與排煙滅火系統(tǒng)、火災(zāi)緊急廣播與通信系統(tǒng)、非消防電源控制等。

3、消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題分析

3.1缺少完備的消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式

在現(xiàn)代消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，完備健全的設(shè)計(jì)模式處于基礎(chǔ)性核心地位，消防自動(dòng)控制系統(tǒng)各項(xiàng)策略的形成，均要以相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式為出發(fā)點(diǎn)?？v觀當(dāng)前消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)際，普遍存在著系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式缺失，現(xiàn)有設(shè)計(jì)模式無(wú)法滿足消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)快節(jié)奏、高強(qiáng)度的實(shí)施需求，各類短板與弊病問(wèn)題頻發(fā)，消防自動(dòng)控制系統(tǒng)相關(guān)模塊之間的銜接與配合存在突出瑕疵，所采用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)形式單一化，對(duì)建筑智能化載體的各項(xiàng)資源要素統(tǒng)籌把握不當(dāng)。上述問(wèn)題的存在，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為優(yōu)化消防自動(dòng)控制系統(tǒng)總體規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。

3.2消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)匱乏，專業(yè)性不足

在當(dāng)前建筑智能化總體布局結(jié)構(gòu)中，消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員始終扮演著不可替代的關(guān)鍵角色，是充分運(yùn)用建筑智能化工具載體功能，執(zhí)行消防自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的直接實(shí)施者與操作者，其綜合素養(yǎng)與專業(yè)能力的高低，與最終消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的整體效果密切相關(guān)。實(shí)踐表明，由于我國(guó)消防自動(dòng)控制系統(tǒng)在智能化建筑實(shí)踐領(lǐng)域中的起步較晚，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與規(guī)則欠完善，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、構(gòu)造布局、設(shè)備配置等方面存在明顯短板，不了解現(xiàn)場(chǎng)管控、資源協(xié)調(diào)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等基礎(chǔ)方法，無(wú)法將消防自動(dòng)控制系統(tǒng)與智能化建筑的載體功能充分有效結(jié)合起來(lái)，致使消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)性不強(qiáng)、綜合性不足、規(guī)范性缺失，不同程度上存在“本領(lǐng)恐慌”現(xiàn)象。

3.3對(duì)消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的認(rèn)知不全面

在長(zhǎng)期發(fā)展進(jìn)程中，以建筑工程為主要框架的消防自動(dòng)控制設(shè)計(jì)形成了相對(duì)固化的構(gòu)造方法與實(shí)施流程，而隨著現(xiàn)代智能化、自動(dòng)化、信息化、數(shù)字化等技術(shù)的快速發(fā)展，其傳統(tǒng)模式下的消防自動(dòng)控制設(shè)計(jì)方式暴露出諸多弊端與不足。從當(dāng)前現(xiàn)狀來(lái)看，部分單位或設(shè)計(jì)人員對(duì)消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的認(rèn)知存在顯著不足，無(wú)法從宏觀角度把握與審視消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)代價(jià)值，難以將其作為建筑智能化的關(guān)鍵要素之一納入體系內(nèi)部，消防自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法策略存在盲目性與隨意性，向自動(dòng)化方向靠攏的實(shí)施效果不盡如人意，被消防自動(dòng)控制設(shè)計(jì)的僵化思維模式與行為方法所桎梏。

4、消防自動(dòng)控制系統(tǒng)在建筑智能化設(shè)計(jì)中的優(yōu)化研究

4.1構(gòu)成

智能消防系統(tǒng)，具體由三級(jí)構(gòu)成。監(jiān)控主機(jī)為最高級(jí);消防報(bào)警、消防聯(lián)動(dòng)控制器為中間級(jí);火災(zāi)消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備、火災(zāi)報(bào)警探測(cè)設(shè)備是最低級(jí)。房間號(hào)作為地址，運(yùn)用CAN 總線連接各個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)消防系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。

在該系統(tǒng)中，以房間為單位，樓層為單元，運(yùn)用PC 機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)運(yùn)用CAN 總線控制器控制節(jié)點(diǎn)故障，而且各個(gè)節(jié)點(diǎn)間都不會(huì)互相影響，真正的實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化、智能化。自動(dòng)控制系統(tǒng)，其火災(zāi)探測(cè)器為復(fù)合型，而模擬量就是指輸出的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)信息。該模擬量經(jīng)由消防報(bào)警控制器轉(zhuǎn)換，進(jìn)而經(jīng)由CAN 總線，分別傳輸給監(jiān)控主機(jī)。監(jiān)控主機(jī)借助算法進(jìn)行判斷、處理，同時(shí)發(fā)出火災(zāi)控制信號(hào)。指令的接收，主要通過(guò)消防聯(lián)動(dòng)控制器實(shí)施。同時(shí)控制消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備，進(jìn)行消防任務(wù)。當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)的情況時(shí)，經(jīng)由PC 機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理，探測(cè)器進(jìn)行信號(hào)采集，最后由DSP 控制聯(lián)動(dòng)設(shè)備，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)的消防工作。當(dāng)探測(cè)器出現(xiàn)失靈，則可以由人工操作實(shí)施火災(zāi)報(bào)警處理。

火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)進(jìn)行采集，參數(shù)可以包括火焰;有毒氣體成分;煙濃度;可燃?xì)怏w成分;溫度。以 PC 機(jī)為平臺(tái)，運(yùn)行科學(xué)的火災(zāi)報(bào)警判斷算法，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了人機(jī)界面。經(jīng)由計(jì)算機(jī)上的人機(jī)界面，可以顯示現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面;現(xiàn)場(chǎng)的參數(shù)與人數(shù)，同時(shí)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)的發(fā)出。

4.2消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的需求設(shè)計(jì)

在消防自動(dòng)控制系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)中，應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)其建筑智能化的基本特征，解決其中的諸多難點(diǎn)問(wèn)題，使最終形成的各項(xiàng)設(shè)計(jì)方案符合國(guó)家相關(guān)技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。在防火分區(qū)設(shè)計(jì)中，應(yīng)對(duì)建筑重點(diǎn)功能區(qū)域設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及滅火系統(tǒng)，并配置阻燃性能條件良好的建筑裝修材料，合理劃分防火分區(qū)，實(shí)現(xiàn)公共區(qū)域的防火分區(qū)。結(jié)合建筑內(nèi)設(shè)置的空間功能、固定設(shè)備等條件，設(shè)計(jì)相應(yīng)的警報(bào)信息搜集區(qū)、電氣火災(zāi)監(jiān)控區(qū)等，并在中心報(bào)警系統(tǒng)的支持銜接作用下，使各項(xiàng)子系統(tǒng)與子模塊實(shí)現(xiàn)高度關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)以中央控制中心為主要中樞機(jī)構(gòu)的電氣漏點(diǎn)、火點(diǎn)探測(cè)及聯(lián)動(dòng)控制目的。突出消防控制室的重要價(jià)值功能，通常情況下應(yīng)設(shè)置于整個(gè)控制中心的首層，通過(guò)控制器向消防滅火設(shè)備反饋指令信號(hào)，對(duì)重點(diǎn)消防安全區(qū)域形成重點(diǎn)保護(hù)。

4.3消防自動(dòng)控制的報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，推動(dòng)著消防自動(dòng)控制報(bào)警系統(tǒng)類型、模式及形式的多樣化與智能化，更加適用于大規(guī)模、高整合度的現(xiàn)代建筑工程，對(duì)各類電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控與信號(hào)搜集。在自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的作用下，當(dāng)信號(hào)搜集單元檢測(cè)到煙氣等異常信號(hào)時(shí)，將會(huì)通過(guò)觸發(fā)器件向控制中心發(fā)出警報(bào)信號(hào)，由消防安全管理人員處理信號(hào)，并做出指令，啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急消防安全預(yù)案，將火災(zāi)可能造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡降到最低。在此過(guò)程中，手動(dòng)報(bào)警裝置、總線探測(cè)裝置以及消防安全信號(hào)等，均通過(guò)總線向消防安全控制中心傳遞。實(shí)現(xiàn)報(bào)警系統(tǒng)的整體效果需要立足于完善而科學(xué)的報(bào)警及探測(cè)區(qū)域劃分，以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的消防自動(dòng)化設(shè)備配置。在建筑各層進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)器的設(shè)計(jì)安裝，設(shè)置應(yīng)急廣播及消防專用電話，實(shí)現(xiàn)與火災(zāi)報(bào)警器之間的信息指令交互。

4.4消防自動(dòng)控制的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、防煙排煙聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電梯控制設(shè)計(jì)、消防廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及火災(zāi)疏散警示等消防其他設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，分別承擔(dān)不同消防安全職能。以消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，其應(yīng)實(shí)現(xiàn)火警控制器與消防栓按鈕的直接連接，使消防泵能夠在火災(zāi)情況下第一時(shí)間啟動(dòng)，并將反饋指令傳向控制中心，且不同的消火栓均配置相應(yīng)的按鈕，以充分確保與之相連的消防水池能夠發(fā)揮最大效用。再如，濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)，則由給水設(shè)備、壓力開(kāi)關(guān)、濕式報(bào)警閥等共同構(gòu)成，對(duì)給水管道的壓力進(jìn)行控制，當(dāng)壓力管道低于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，則系統(tǒng)會(huì)直接啟動(dòng)穩(wěn)壓泵，向給水管道內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)水補(bǔ)壓，并通過(guò)設(shè)置信號(hào)閥等設(shè)備防止自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的誤操作。

4.5系統(tǒng)信息傳輸結(jié)構(gòu)

為有效構(gòu)造消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的流程規(guī)則，應(yīng)首先對(duì)系統(tǒng)信息傳輸結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)定，為保障數(shù)據(jù)流與信息流的運(yùn)行提供基礎(chǔ)依據(jù)與載體。在當(dāng)前技術(shù)條件下，消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)方式可細(xì)化分為總線制傳輸結(jié)構(gòu)方式、集中智能結(jié)構(gòu)方式、分布式智能結(jié)構(gòu)方式以及集成網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)方式等多種類型，上述不同的信息傳輸結(jié)構(gòu)方式在實(shí)際操作方法、適用環(huán)境以及構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面存在顯著差異，必須結(jié)合建筑智能化的相關(guān)基礎(chǔ)條件予以綜合選擇。以總線制傳輸結(jié)構(gòu)方式為例，它采用的是編碼選址技術(shù)，充分確保控制器能夠準(zhǔn)確高效地探測(cè)到煙氣異常信號(hào)，但由于采用的回路構(gòu)造模式相對(duì)特殊，因此在部分狀況下容易造成回路失效等問(wèn)題。再如，集中智能結(jié)構(gòu)方式采用的是二總線模式，可完成不同類型火災(zāi)特征模型的識(shí)別和圖像顯示。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，受系統(tǒng)構(gòu)造、運(yùn)行模式以及智能化環(huán)境等方面要素的影響，當(dāng)前消防自動(dòng)控制系統(tǒng)在建筑智能化設(shè)計(jì)實(shí)踐中依舊存在諸多薄弱環(huán)節(jié)，阻礙著消防自動(dòng)控制系統(tǒng)整體效能的優(yōu)化提升。因此，有關(guān)人員應(yīng)該從建筑智能化的客觀實(shí)際需求出發(fā)，充分遵循消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)造原理，靈活運(yùn)用集約化、精細(xì)化、規(guī)范化的系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計(jì)手段，為全面提升消防自動(dòng)控制系統(tǒng)效能奠定基礎(chǔ)，為促進(jìn)建筑智能化事業(yè)邁向更高層次保駕護(hù)航。

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