智能化技術下高層建筑干式消火栓系統設計

劉 倩

（呼和浩特市消防救援支隊賽罕區大隊，內蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

干式消火栓（通常情況下是指室內消火栓）系統作為高層建筑物內的首選消防系統，因高層建筑物自身因素的約束，無法保證消防系統內水量的供給，一般采用干式。在當今社會高層建筑中原有的干式消火栓系統存在煙霧報警裝置接收、反應速度慢，已無法處理大多數高層建筑人員密集、建筑面積較大、裝修樣式材料較為復雜等火情問題，因此，在下文中采用智能化技術手段對高層建筑干式消火栓系統進行優化，利用人工智能手段縮短干式消火栓系統煙霧報警裝置響應時間，降低高層建筑火災風險，保障人們生命財產安全。

1 智能化技術下高層建筑干式消火栓硬件設計

高層建筑干式消火栓的煙霧報警裝置硬件系統主要由其內部主控芯片、電源裝置、蜂鳴報警器、煙霧感應裝置等組成。

圖1 干式消火栓煙霧報警器

通過電源對輸入報警裝置的電壓進行穩壓、變壓處理，并利用煙霧信號檢測與信息傳遞終端，進一步穩定系統電壓。充當“大腦”的主控芯片負責處理分析接收到的煙霧信息，控制其系統內部參數設置和輸入、輸出電源。煙霧報警裝置通過探測器所接收到的起火信息傳遞到主控芯片，主控芯片對接收的數據進行分析處理，當信號量超過既定范圍，系統確定發生火情，蜂鳴報警器接收到火情信號進行報警，并將火情數據傳遞給監控終端，完成整個煙霧報警裝置流程。

1.1 主控芯片設計

以LoRaWAN協議棧作為煙霧報警系統的運行基礎，利用其低損耗、遠距離傳輸、數據安全等性能優勢，在縮短成本的基礎上提升煙霧報警裝置系統的穩定性。在整個系統運行下，主控芯片作為煙霧報警裝置的核心硬件，協調其他部分硬件的正常運行，也是各節點低損耗、高效率的系統設計核心。煙霧報警裝置對設備所處環境的煙霧濃度、周圍溫度進行監控預報，以監控主機與煙霧報警裝置互通數據信息。其內部主控芯片一般以低耗能狀態（休眠、待機、停止三種狀態）降低其整體的能源消耗。因此，主控芯片是智能化技術下提升干式消火栓系統中煙霧報警裝置設計的關鍵點，其可以從根本上縮短火災響應速度，為接下來救援提供寶貴時間。

1.2 煙霧感應裝置設計

煙霧感應裝置一般在發生火情時，主動監測周圍環境煙霧，將物理信號轉化為數字信號，上傳給主控芯片，并由主控芯片進行預判。因此，在煙霧報警裝置的硬件設計中，為了減少電能消耗，煙霧感應裝置一般只在使用時為其提供電能，由系統內主控芯片為其制定定時裝置。

蜂鳴報警器利用穩壓電源發出特定的響聲，通過主控芯片判斷是哪種級別的火情或是有無火情，利用不同頻次的震動來發出聲響。

2 智能化技術下高層建筑干式消火栓軟件設計

2.1 消防數據采集處理

煙霧感應器通過對周圍環境中煙霧濃度的變化，通過定時器技術并利用AD進行數據計算采集，串口發送響應命令得到數據信息，將其轉化為數字信息，傳遞給主控芯片MCU。為了能夠更好地得到準確實時數據，對于其涉及到的參數信息進行合理采集。由于兩項內容需要通過AD進行采集，但每次其端口智能采集一組數據信息，為了得到更準確的信息，每0.5s系統軟件進行一次AD端口啟動，兩組參數交替采集，保證了數據采集過程的穩定性、實時性。將各數據點采集到的參數進行初步分類整理并發送至綜合數據管理平臺，提升平臺運算速率、精度的同時減輕平臺數據篩選的壓力。

2.2 預警模塊運行設定

系統平臺采用模塊化的程序對系統軟件進行搭建：采集模塊將煙霧感應器采集的周圍環境煙霧濃度數據通過主控芯片進行處理轉換成數據信息，計算當前環境煙霧濃度；通過主控芯片程序設定的預警與報警閾值進行對比，到達閾值條件系統會根據不同煙霧濃度值預判是否發生火情，并將命令傳遞給電腦終端進行下一步處理。通過監測模塊采集數據為消防栓工作提供數據來源與基礎，以主控芯片作為系統運行的核心數據處理者，兩者有機結合保證消防救援工作的正常運行。

3 系統驗證測試

3.1 系統測試平臺

為確保在此次系統測試中，測試平臺能夠正常運轉，并能夠與其他相同類型的系統進行比較。將測試平臺分為硬件與軟件兩部分進行設計。

硬件部分：以SIM850為模塊的GPRS電源；DC/CD轉換器MIC3050；LPC 1752單片機。

軟件部分：服務器所應用操作系統為Windows Server 2018及以上系統；設定服務器開發平臺為MyEclipse；服務器配置為Internet Information Server；數據庫為SQL Server 2018；客戶端應用瀏覽器為Firefox或Chrome

3.2 系統測試參數

通過此次設計的系統，為了更好地將文中設計的系統與傳統系統進行對比，將測試分為前后兩個測試階段進行，利用模擬高層建筑物中7處不同起火點進行系統測試。在兩輪測試中，統計三種系統煙霧報警裝置反應時間得出系統測試結果。

3.3 系統測試結果

表1 系統煙霧裝置反應時間

通過上面測試數據結果可知，文中設計的煙霧報警裝置系統對起火時感應起火的反應速度明顯優于傳統系統的反應速度。在多次起火測試過程中，文中設計系統的響應起火反應速度較傳統系統：①與傳統系統；②均短。依據系統測試數據所得出的結論可知，雖然文中設計的系統更優于其他兩種系統，更能降低火災帶給高層建筑的損失，但是三種系統仍在發生火災時需要反應時間。

4 結束語

通過此次研究表明，測試中利用智能化技術環境下對高層建筑干式消火栓系統進行煙霧報警裝置優化，大大縮短了該裝置的系統響應時間，為今后系統應用奠定了實踐基礎。但由于社會發展迅猛，此次研究中設計的系統仍存在一定的不足，需利用智能化的技術手段通過日后不斷與現實情況相結合，逐步改善其系統設計內容來達到高層建筑對于干式消火栓系統的需求。