基于物聯網的樓宇智能消防監控系統研究

劉躍

摘 要：消防監控系統是智能樓宇中最重要的一個子系統，它肩負了整棟大樓的安全保衛工作。本文結合某專科院校的實訓大樓現狀，通過對實訓大樓現場的考察調研，對實訓大樓提出了一套基于電氣火災、火災自動報警和氣體滅火三位一體的智能消防監控系統以適應當前建筑的需要。本問對學校的實訓大樓進行了總體設計和詳細設計。主要由報警控制子系統和管網子系統兩部分組成。整個系統全部采用自動化控制，具有滅火效果好、環保性能好、使用安全、對人和被保護對象沒有損壞作用等優點，完全能夠滿足我校實訓大樓的消防需求。

關鍵詞：智能樓宇；消防監控；ZigBee；氣體滅火

1 引言

近年來，伴隨著科學技術的發展和城市化進程的加快，智能樓宇得到了快速的發展，樓宇主要以智能、大型、高層、結構復雜為主要特點，它們空間高、跨度大，內部結構及布局復雜，功能及用途繁多，可燃、易燃物質多，人群的生活環境也越來越集中，存在很多的火災隱患，發生火災的因素也很多[1]。

現代校園的消防系統主要還是依賴于傳統的噴水滅火系統和瓶裝干粉滅火器，對于一般的應用場所滅火效果良好，且由于成本較低，所以應用比較廣泛[2]。但水對被保護對象存在一定的破壞和損毀，對于特殊場所如配電室、電氣機房、圖書館、文物存放室等不再適用，因此水滅火系統雖然價格便宜，但適用范圍有限。那么設計一款適用于特殊場所的智能消防系統對現代校園的消防安全具有重要消防監控系統是智能樓宇中最重要的一個子系統，它肩負了整棟大樓的安全保衛工作[3]。智能消防監控系統主要包括了電氣火災監控系統、電源監控系統、防火門監控系統、智能疏散系統以及氣體滅火系統。

2 總體設計方案

本系統總體設計主要分為三個板塊，主要從感知層、傳輸層和應用層三個方面進行設計。感知層主要由感煙火災探測器和感溫火災探測器組成，由于實訓樓樓層高，房間多，所以每個房間都應單獨作為一個保護區，各安裝一組火災探測器對各個保護區進行實時監測。傳統的傳輸層主要由線路組成，但由于各個實訓室相對較為分散，探測點較多，如果采用有線的方式進行布線，布線工作不僅繁瑣還增加了整個系統的造價。所以本次設計采用帶有ZigBee模塊的無線探測器進行無線傳輸。ZigBee技術具有硬件功耗低、技術成本低、網絡延時短和傳輸可靠性高等優點被廣泛應用于火災監測系統中。應用層主要由火災報警控制器和滅火聯動設備組成，當火災探測器監測到火情后，通過ZigBee路由器無線傳輸到火災報警控制器，再由火災報警控制器打開管網系統進行聯動滅火，如圖1所示。

圖1 氣體滅火系統拓撲圖

由于學校新建的實訓大樓樓層高、房間多、人員密集等特點，所以滅火系統在設計中采用組合分配式系統，利用區域選擇閥，對不同的樓層和不同的房間實行單獨的保護，能夠有效的減少滅火劑不必要的浪費同時減少了對人員的傷害。

本系統從結構上主要由報警控制子系統和管網子系統兩部分組成。報警控制子系統主要由火災探測器、火災自動報警滅火控制器和聲光報警器等部分組成。管網子系統主要由滅火劑瓶組、驅動氣瓶組、啟動裝置、減壓裝置、選擇閥、自動泄壓閥、噴嘴、管道等及其附件組成，氣體滅火系統結構及其組成。當火災報警控制器發出啟動命令后，電磁驅動器打開驅動氣體瓶組，釋放驅動氣體打開滅火劑瓶組釋放滅火劑，滅火劑在高壓氮氣的驅動下沿區域選擇閥輸送到火災現場，實現滅火。

3 系統整體簡介

3.1 樓層安裝設計

在樓層的安裝設計中，考慮到樓層較為分散且房間面積較大，每個房間都應作為一個獨立的報警和探測區域。每間實訓室包括設備間和管理間都要裝有一路感煙探測器和一路感溫探測器，每層樓的走廊上要裝兩路感煙探測器和兩路感溫探測器，衛生間由于它的特殊性則不需要安裝。同時每間房間（衛生間除外）均安裝有兩個滅火劑氣體噴頭，前后各一個，走廊則有四個。氣體滅火系統的設備和瓶組則存放在一樓的設備間內。

3.2 系統管網設計

管道是氣體滅火系統中最重要的一個組成部分，管道的好壞決定了整個滅火系統性能的好壞及滅火的安全。本次氣體滅火系統管網設計主要分為兩部分，一部分為集流管部分，即從氣瓶至選擇閥、減壓閥部分。另一部分為氣體輸送管道部分，即從選擇閥、減壓閥至噴頭部分。本次設計的管道均采用樓道橋架布管的方式將氣體輸送到保護區，管道的支、吊架的制作、安裝、固定及間距均與國家有關規范內容相一致[4]。

本系統選用的管道均是厚壁無縫鋼管，管件為鍛壓制高壓管件，管道及管件都進行了內外熱浸鍍鋅處理。滅火劑輸送管道采用螺紋連接、法蘭連接或焊接，直徑等于或小于80mm的管道采用螺紋連接，直徑大于80mm的管道采用法蘭連接，焊接后的管道又應進行二次鍍鋅處理。管道安裝完成后，按照國家有關規范的要求，對所有的管網系統進行清洗、吹掃、打壓試驗和刷漆及防腐處理，確保氣體運輸的密封性和安全性。

4 總結

基于氣體滅火系統的樓宇智能消防監控系統方案的設計，對于當前校園的消防隱患有了良好的改善作用，同時也為學校新建的實訓大樓在智能消防系統的應用上提供了一個良好的解決方案。由于本次設計缺乏實踐，在經過研究相關文獻和資料后，對整個系統的組成和結構以及運作方式都有了一定的了解，整體設計上運用物聯網的三層結構從火災探測器到ZigBee無線傳輸再到報警控制器的設計實現了火災的發現到熄滅的全自動化過程。并詳細的設計了系統在實訓大樓的安裝位置、組網方式、管網和啟動方式，使整個系統具有了一定的可行性。

本文雖然完成了整體上的設計，但還存在一些問題。由于水平有限，本次設計尚未涉及，因此還須不斷提高自己的知識文化水平，設計出完整的氣體滅火系統已滿足現代消防的需要。

參考文獻

[1]鄒永艷.高層民用建筑火災自動報警系統的設計淺見[J].科技創新導報，2008.

[2]譚炳華.火災自動報警及消防聯動系統[M].北京機械工業出版社，2014.

[3]方軍利.火災自動報警系統在智能建筑中的應用[J].安防科技，2012.

[4]陳良.典型無線傳輸技術應用[M].高等教育出版社，2014.