大功率短播發射臺抗干擾消防報警系統的設計與實現

周厚福

（作者單位：國家新聞出版廣電總局八三一臺）

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大功率短播發射臺抗干擾消防報警系統的設計與實現

周厚福

（作者單位：國家新聞出版廣電總局八三一臺）

摘 要：本文通過分析消防系統在發射臺強電磁干擾下存在的問題，介紹了報警系統的組成和工作原理，設計中使用了ID多址信息技術、抗干擾技術、視頻分析技術及基于ACE的網絡通訊組件、基于多線程的類visio可視組件、基于OTL數據庫組件、基于Microsoft speech sdk V5.1語音組件、基于CCTV視覺攝像原理的可視煙霧探測技術，本文對此進行了詳細闡述。

關鍵詞：短播發射臺；消防系統；抗干擾

八三一臺發射機房安裝有大功率（甲機房3部500kW，乙機房4部150kW）短波（3～30MHz）發射機，存在強烈電磁干擾。2001年和2003年機房建設時，根據建筑設計安裝了消防監控報警系統，在當時無播音的情況下，經過了消防部門的驗收。但當發射機開播后，在發射機電磁輻射干擾的情況下，消防監控報警系統一直存在嚴重誤報，一度使系統陷入癱瘓。

大功率短播發射臺抗干擾消防報警系統系統是實現消防自動化的主要設施，是維護安全傳輸發射的重要手段，主要用于早期火災探測，并發出警報，以便人們采取相應的防范、撲救措施。

本系統采用先進的抗干擾技術，對消防監控區域同時進行煙霧、氣體、溫度、消防視頻的信號采集，用232/485通訊方式，把采集到的信號進行分析處理，當檢測到火警時，通過公共廣播系統和網絡傳輸報警系統，發出火情發生地、滅火器材放置地點、使用滅火器材的類型、需要聯系哪些人員、疏散通道等輔助信息。

1 系統組成

八三一臺大功率短播發射臺抗干擾消防報警系統主要由一個主機與五個子系統組成，各子系統專業功能由各自完成，由集成平臺完成各子系統的數據融合，在集成平臺數據融合的基礎上，部署全局性的消防管理功能；集成平臺基于緊密耦合方式集成各子系統，采用多個子系統聯動報警，貫徹了“集中管理、集中控制”的原則，確保了消防系統的可靠性。

主機：整個系統的核心，負責數據分析處理，圖片分析處理，信息發布，系統設置、配置等等。

開關量煙感器：煙霧采集終端器件，負責數據采集，同時向主機提供煙霧的信息。

吸氣式早期火災探測器：氣體采集終端器件，負責數據采集，同時向主機提供火災的信息。

環境溫濕度探測器：溫濕度采集終端器件，負責數據采集，同時向主機提供環境溫濕度的信息。

視頻煙霧探測系統：視頻探測終端器件，負責區域中的視頻圖像采集，同時向主機實時提供視頻圖信息。

廣播系統。我們要將廣播系統融入消防預案中。當發生火警信息時，不僅提供聲光報警，還可以通過公共廣播系統語音，播報出火災地點、滅火器材放置地點、使用滅火器材的類型、需要聯系哪些人員、疏散通道信息等輔助信息。同時，廣播系統還具有如下特點?？垢蓴_性：能有效抵御強電磁場環境干擾；及時性：識別煙火的反應時間只有1-4秒；適用性：系統支持圖形化的監控、管理界面，界面簡練，功能豐富；擴展性：集成平臺能很好地兼容不同的異構子系統，方便系統擴展。

2 系統的工作原理

大功率短播發射臺抗干擾消防報警系統是復合型報警系統，對發射機所在的核心區域采用吸氣式早期火災探測器，每30平方米布置一根吸氣管，進行氣體采樣，把氣體抽送到主機進行檢測，同時，該區域還采用視頻煙霧探測器；對于干擾相對較弱的倉庫、辦公室、過道等區域，采用開關量煙感器；并且，對所有區域均采用環境溫濕度探測器；當氣體中煙霧的濃度到達到0.06%時，觸發煙感器與吸氣式早期火災探測器報警和開關量煙感器報警，當視頻煙霧探測探測到不規則的動態圖像時，觸發報警，規則的（比如人走過）動態圖像不報警；當環境溫度到達45℃（溫度可設）時，觸發環境溫濕度探測器報警；當視頻采集到不規則的動態畫面時，觸發視頻環境報警；只要有一條觸發報警，公共廣播系統開始工作，發布報警信息，提示火災可能發生的地點，滅火器材放置地點，使用滅火器材的類型，需要聯系哪些人員、疏散通道信息等輔助信息。

3 設計與實現

3.1 ID多址信息技術

在消防監控區域，大功率短播發射臺抗干擾消防報警系統同時采用了多種類型的信息采集技術，而且監控區域范圍大，為了區分不同的采集類型與不同的采集點，我們采用了ID多址技術，這種多址技術使各個采集點共同使用一個信道。但是，每個采集點都被分配了一個獨立的“ID碼”，每個采集點的“ID碼”都不相同，所以，各個采集點之間相互沒有干擾，靠不同的“ID碼”區分不同的采集類型和采集點。ID碼分別表示采集類型、采集區域、采集位置；采集類型分為5類：01人工按鈕、02煙霧采集、03溫度采集、04視頻采集、05氣體采集；采集區域把全臺劃分為75個區域；采集位置是指具體位置，如門口、頂部等位置。

表1 ID碼056083分析表

如ID碼056083，其表示的意思如表1所示。

3.2 抗干擾技術

我們對普通的消防煙感器進行設計改進，采用電源和信號分別傳輸方式，而且，使其具備可調靈敏度，輸出開關量信號，電源部分增加濾波裝置，從而使其具備較好的抗干擾能力。

信號的傳輸采用了平衡傳輸的RS485通訊（提高抗共模干擾能力），傳輸線路視具體情況采用屏蔽雙絞線或者光纜進行傳輸。工控機與局域網采用光纜傳輸，采用IP/TCP協議。電纜線路使用屏蔽線，并且，多點接地和單點接地，從而較好地提高了抗干擾能力，增強了消防系統的穩定性。

3.3 視頻分析技術

視頻分析煙火檢測技術，采用IP網絡攝像頭作為傳感器，通過先進的視頻圖像分析處理技術和判別算法，自動識別煙霧及火焰模式的特殊運動，及時向系統提供警報信息技術。系統對攝像頭拍攝到圖像中的區域變化經過一系列過濾，當拍攝到圖像中發現同煙霧行為相關的特征場景時，則自動判定有火情發生。

3.4 軟件實現

本系統使用的軟件技術有：基于ACE的網絡通訊組件、基于多線程的類visio可視組件、基于OTL數據庫組件、基于Microsoft speech sdk V5.1語音組件、基于CCTV視覺攝像原理的可視煙霧探測技術。

3.4.1 基于ACE的網絡通訊組件

自適配通信環境（Adaptive Communication Environment），簡稱ACE，是可以自由使用、開放源碼面向對象框架，可跨越多種平臺，完成通用的通信軟件任務。

3.4.2 基于多線程的類visio可視組件包

工業控制軟件處理圖形時，需要調用Windows GDI函數的開發，通過數學計算和數據流程分析，在改動少量代碼的條件下，就可實現適合業務的需求。

3.4.3 基于OTL數據庫組件包

本系統開發的語言是C++，考慮數據通訊兼容性，采用了OTL模板庫與數據庫進行數據通訊。

3.4.4 基于Microsoft speech sdk V5.1語音組件包

Microsoft speech sdk V5.1是微軟提供的語音軟件開發包，其中包含了語音識別和合成的二次開發平臺。語音合成，即文本語音轉換系統（TTS）。TTS系統使用合成語音合成文本字符串和文件到聲音音頻流。

3.5 視頻探測算法

視頻探測算法的工作原理，是利用高性能計算機對標準的監控系統進行圖像分析，采用高精密算法感受場景中的微弱變化，并將變化區域的信號與火災特征進行比較，對特征區域在一段時間內的關系進行分析利用，智能綜合判據，實現對火災的早期準確探測，并通過圖形界面及聲音等輸出方式進行報警。

4 結語

發射臺抗電磁輻射消防監控系統，專門針對發射機房強電磁環境設計，系統具有極強的抗干擾性能，能在惡劣的環境下使用。系統運行兩年多，是目前中短波電臺里運行最穩定，效果最好的一種消防報警系統。特別是視頻探測系統，采用自適應算法，具有較高的水平。本項目的成功應用，為安全播出做出了貢獻，也推動了安全播出整體管理的技術進步。

參考文獻：

［1］張俊,崔海波.ADO.NET數據庫應用開發［M］.北京:機械工業出版社,2008.

［2］徐孝凱,賀佳英.數據庫基礎與SQLServer應用開發［M］.北京:清華大學出版社,2008.

［3］翟文鵬,吳愛國,杜春燕.基于煙霧顏色特征和運動特征分析的視頻煙霧探測［C］//第二十九屆中國控制會議論文集.中國自動化學會控制理論專業委員會,2010年.