基于網(wǎng)絡(luò)化的消防火災(zāi)聯(lián)動(dòng)報(bào)警管理系統(tǒng)研究

鄧飛

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

飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)、不斷進(jìn)步的社會(huì)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(shí)，也帶來(lái)了越來(lái)越多的火災(zāi)誘發(fā)因素和越來(lái)越大的火災(zāi)發(fā)生的危險(xiǎn)性。由于當(dāng)下大量新建的各類(lèi)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(lái)越嚴(yán)重。因此，能保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全，及時(shí)撲滅初期火災(zāi)，減少火災(zāi)事故造成損失的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具有十分重要的意義。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速迅猛的發(fā)展，各類(lèi)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(biāo)準(zhǔn)高、人員密、規(guī)模大以及設(shè)備眾多的特點(diǎn)，因此對(duì)消防系統(tǒng)的要求變得更高更嚴(yán)。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(bào)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(cè)。為了能夠防患于未然，及早發(fā)現(xiàn)和通報(bào)火情，防止和降低火災(zāi)造成損失，保障社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，在而今的這些商業(yè)和科研部門(mén)、工業(yè)民用建筑、酒店賓館、圖書(shū)館等地方，最不可或缺的設(shè)施便是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。由于最直接影響到各類(lèi)建筑的消防安全、最直接關(guān)系到各類(lèi)消防設(shè)施安全的環(huán)節(jié)是工程的設(shè)計(jì)以及其安裝和使用，所以，火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dòng)報(bào)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(cè)器轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，進(jìn)而將其傳輸于火災(zāi)報(bào)警控制器，同時(shí)探測(cè)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(shí)間。除此之外，系統(tǒng)還能第一時(shí)間通知并引導(dǎo)人們快速安全的撤離危險(xiǎn)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(dòng)滅火設(shè)備啟動(dòng)、自動(dòng)滅火等所有的設(shè)備成為消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備，而確保以上設(shè)備設(shè)施于火災(zāi)發(fā)生時(shí)發(fā)揮正常功能的控制則稱(chēng)為消防設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制。

噴灑泵和消防泵的啟動(dòng)，排煙和防煙風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)，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(dòng)報(bào)警管理的主要組成部分，任何確認(rèn)的火災(zāi)信號(hào)都可以作為聯(lián)動(dòng)信息，進(jìn)而進(jìn)行相關(guān)消防作業(yè)。在該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，自動(dòng)確認(rèn)火災(zāi)需經(jīng)由用兩組探測(cè)器或者不同類(lèi)別的兩種火災(zāi)探測(cè)器同時(shí)報(bào)警后，方可確認(rèn)[2]。一旦確認(rèn)，應(yīng)即刻電梯迫降，并切除非消防類(lèi)電源；火災(zāi)報(bào)警后，應(yīng)立刻關(guān)閉電動(dòng)防火閥、停止送風(fēng)的空調(diào)，啟動(dòng)排放、防煙風(fēng)機(jī)等相關(guān)設(shè)備，同時(shí)接受其反饋信號(hào)，火災(zāi)數(shù)據(jù)信息會(huì)被及時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送往消防聯(lián)動(dòng)控制管理中心，聯(lián)動(dòng)中心通過(guò)數(shù)據(jù)分析，做出科學(xué)的滅火方案。

1 消防聯(lián)動(dòng)控制分析

作為現(xiàn)代消防系統(tǒng)工程火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立模塊，消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)與消防監(jiān)控系統(tǒng)不可分割卻又相互獨(dú)立。消防聯(lián)動(dòng)軟控制涵蓋的內(nèi)容十分廣泛，其中包括了消防聯(lián)動(dòng)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(bào)警控制等諸多系統(tǒng)。由于其聯(lián)動(dòng)環(huán)節(jié)涉及到主動(dòng)環(huán)節(jié)，因此聯(lián)動(dòng)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(dòng)控制裝備直接連線而不經(jīng)過(guò)總線的方式，其主要控制模塊如圖1所示，消防聯(lián)動(dòng)主要自動(dòng)化控制。

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

1）消防栓控制 一個(gè)完備的消防栓控制系統(tǒng)必須具備自動(dòng)控制和手動(dòng)開(kāi)啟雙重裝備。為了保障每一個(gè)防火區(qū)的安全，必須設(shè)有一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)控模塊對(duì)該區(qū)所有的消防栓進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)測(cè)其按鈕信號(hào)是否正常，同時(shí)還必須使用兩種線路在每個(gè)防火區(qū)配置報(bào)警器。另外，為了確保泵閥在關(guān)鍵時(shí)刻能夠開(kāi)啟，還需在主機(jī)和泵房之間另外設(shè)置獨(dú)立線路。在此基礎(chǔ)上防火區(qū)的自動(dòng)化信號(hào)開(kāi)關(guān)還必須和消防處理中心遠(yuǎn)程連接，以便處理中心的人員能夠及時(shí)準(zhǔn)確的掌握消防區(qū)的各種信號(hào)和設(shè)備情況。

通常情況下，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(jìn)行控制，當(dāng)需要檢測(cè)時(shí)，控制中心會(huì)向控制模塊發(fā)送數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)通過(guò)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(lái)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(shuō)明該消防栓正常，如果不在范圍之內(nèi)，說(shuō)明出現(xiàn)問(wèn)題，需要進(jìn)行檢修。當(dāng)然，控制中心，會(huì)有相應(yīng)的消防栓數(shù)據(jù)庫(kù)，在該數(shù)據(jù)庫(kù)中，存儲(chǔ)有相關(guān)消防栓的相關(guān)屬性，比如說(shuō)消防栓ID，區(qū)域地址，最后檢修時(shí)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(gè)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(dòng)規(guī)則與消防栓的是大體一致。啟動(dòng)時(shí)僅需打開(kāi)水流電壓快關(guān)，泵閥就會(huì)隨之自動(dòng)打開(kāi)，在遠(yuǎn)程消防處理中心的控制下就可開(kāi)始正常工作。

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將相應(yīng)的火災(zāi)發(fā)生地址傳輸?shù)娇刂浦行模刂浦行臅?huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行查詢(xún)，查詢(xún)到相應(yīng)的地址信息，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)傳送來(lái)的溫度情況，調(diào)節(jié)噴水的泵閥電壓，繼而進(jìn)行自動(dòng)化控制噴水量，進(jìn)行消防火災(zāi)的自動(dòng)化噴水控制消防作業(yè)。系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的溫度會(huì)時(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線路傳送到控制中心，當(dāng)著火點(diǎn)的溫度達(dá)到一定的程度后，系統(tǒng)會(huì)再次控制水流電壓快關(guān)，在必要情況下，聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)可以控制噴水角度進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)報(bào)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(jìn)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(hào)，隨著電信號(hào)的增強(qiáng)，聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行報(bào)警，與其它系統(tǒng)一樣，其相關(guān)數(shù)據(jù)信息會(huì)傳送到控制中心，控制中心會(huì)根據(jù)火災(zāi)情況，進(jìn)行相關(guān)控制工作。

如果室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)溫度高達(dá)280攝氏度，防火閥門(mén)就會(huì)自動(dòng)的將所有模塊進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，這時(shí)防煙排煙的風(fēng)機(jī)在主機(jī)實(shí)行相應(yīng)信號(hào)程序下就能自動(dòng)關(guān)閉。室內(nèi)排煙管道的內(nèi)部安裝有排煙閥門(mén)，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(jī)之后就可以發(fā)揮功能。與排煙裝置不同，送煙閥門(mén)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(yùn)轉(zhuǎn)程序都是由總線模塊完成的。如若涉及到風(fēng)機(jī)數(shù)目較多，就會(huì)采取較為簡(jiǎn)便的控制模式，當(dāng)然也可以用手動(dòng)來(lái)完成對(duì)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(lái)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(huà)機(jī)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(duì)講機(jī)。為了更好的傳遞應(yīng)急信息，在建筑物內(nèi)每個(gè)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(shí)僅是相關(guān)樓層發(fā)出警報(bào)，這一警報(bào)功率比正常的信號(hào)功率都大，幾乎有3個(gè)樓層警鈴功率之和。因此為了確保其正常工作，這一警報(bào)線路要與報(bào)警系統(tǒng)的線路分開(kāi)鋪設(shè)。

除了電話(huà)，對(duì)講機(jī)等通信信息外，基于網(wǎng)絡(luò)的化的消防火災(zāi)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)還應(yīng)該在主要地方設(shè)置無(wú)線信號(hào)發(fā)送器，當(dāng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，該無(wú)線信息發(fā)送器會(huì)自動(dòng)將這一信號(hào)發(fā)送往樓層管理處，如果樓層與消防部門(mén)聯(lián)網(wǎng)，可以將該信號(hào)發(fā)送往消防管理控制中心，同時(shí)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(guò)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定火災(zāi)點(diǎn)距離最近的消防大隊(duì)地點(diǎn)，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(jì)出最優(yōu)調(diào)度方案，從而進(jìn)行有效的火災(zāi)聯(lián)動(dòng)控制工作。

5）警鈴報(bào)警控制 作為火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)的最重要組成部分，報(bào)警系統(tǒng)的正常工作都依賴(lài)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(shí)，就需要聯(lián)通相鄰的兩個(gè)防火區(qū)的警鈴，或者是兩個(gè)相鄰樓層的警鈴。與其他裝置一樣為了確保其在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮作用將這一模塊設(shè)置成為半自動(dòng)和半手動(dòng)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(jìn)行控制，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，警鈴應(yīng)該自動(dòng)報(bào)警[5]。

2 消防報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

從消防報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的作用來(lái)看，它主要是對(duì)周?chē)貐^(qū)的火災(zāi)情況進(jìn)行監(jiān)控，并隨時(shí)向消防部門(mén)提供火災(zāi)情況。如遇突發(fā)大火，還可以及時(shí)向消防部門(mén)撥打火警電話(huà)，并根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化調(diào)動(dòng)消防車(chē)前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行救火行動(dòng)。它是一種由消防部門(mén)建立的消防監(jiān)控系統(tǒng)軟件，對(duì)于協(xié)助消防部門(mén)進(jìn)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(dòng)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(bào)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。火警監(jiān)聽(tīng)、車(chē)庫(kù)調(diào)動(dòng)、消防監(jiān)控管理、聯(lián)動(dòng)軟控制4個(gè)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(tīng)，是消防報(bào)警控制系統(tǒng)的主要功能模塊，它的主要作用是監(jiān)聽(tīng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，一旦監(jiān)聽(tīng)的火警警報(bào)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)所監(jiān)聽(tīng)到的情報(bào)做出分析，并向消防中心發(fā)出警報(bào)[6]。其設(shè)計(jì)思路如下：

1）要想及時(shí)迅速的獲得監(jiān)控點(diǎn)的火災(zāi)信息，將監(jiān)控點(diǎn)與消防報(bào)警控制系統(tǒng)之間就必須有一個(gè)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(diǎn)就會(huì)通過(guò)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(huì)理科對(duì)此做出分析，準(zhǔn)確判斷出火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)、編號(hào)、時(shí)間等信息。

3）立刻連接數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)編號(hào)查詢(xún)火災(zāi)地點(diǎn)的詳細(xì)信息，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況做出報(bào)警措施。

消防設(shè)備信息服務(wù)主要功能是車(chē)庫(kù)調(diào)動(dòng)，看上去無(wú)關(guān)緊要，實(shí)則是起著關(guān)鍵作用。收到火災(zāi)信息后，它會(huì)根據(jù)火災(zāi)地點(diǎn)、災(zāi)情程度，科學(xué)的做出消防車(chē)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(jì)思路如下：

1）當(dāng)發(fā)生火災(zāi)，相應(yīng)的傳感器會(huì)根據(jù)嵌入式控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较揽刂浦行模蛘呦揽刂浦行慕拥綀?bào)警。傳感的數(shù)據(jù)一般為火災(zāi)級(jí)別，火災(zāi)地點(diǎn)，為了避免時(shí)間耽誤，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)一般為4個(gè)字節(jié)，其中高16位為火災(zāi)級(jí)別，低16位為火災(zāi)地點(diǎn)ID編號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)解析數(shù)據(jù)信息，進(jìn)入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)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(diǎn)，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(shí)間內(nèi)能夠到達(dá)的最優(yōu)路線。其數(shù)法為圖論算法，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部建立的建筑與消防對(duì)之間構(gòu)成的圖，計(jì)算出最優(yōu)路徑，并將該路徑信息顯示出來(lái)。

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(chē)輛前往火災(zāi)地點(diǎn)，繼而實(shí)施滅火。

基于網(wǎng)絡(luò)的消防火災(zāi)聯(lián)動(dòng)報(bào)警管理系統(tǒng)主要是對(duì)樓層進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度信息，實(shí)現(xiàn)消防監(jiān)控管理作業(yè)。聯(lián)動(dòng)管理軟控制，是以消防監(jiān)控信息為輸入點(diǎn)，根據(jù)消防控制中心的后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)信息，調(diào)取消防車(chē)隊(duì)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(guò)后臺(tái)服務(wù)器計(jì)算處理，進(jìn)行綜合調(diào)動(dòng)，調(diào)配控制，提升城市消防能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)本系統(tǒng)的研究，可以發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)自動(dòng)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(jì)算機(jī)自動(dòng)化最優(yōu)路線匹配，利用輸入信息進(jìn)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(dòng)數(shù)據(jù)效力低下的現(xiàn)狀，而文中主要針對(duì)該聯(lián)動(dòng)的軟件設(shè)施進(jìn)行功能上的設(shè)計(jì)研究，為該管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了理論上的參考價(jià)值，這對(duì)于在消防聯(lián)動(dòng)中利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制是很必要的。

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