火災監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應用分析

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簡介：為了創(chuàng)造安全舒適便利的生活工作環(huán)境，實現(xiàn)設備監(jiān)控和節(jié)能[1]，智能建筑采用了大跨度框架式建筑結構，并以綜合布線系統(tǒng)為聯(lián)系紐帶，配置建筑設備自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)。一般認為，火災監(jiān)控系統(tǒng)是智能建筑中設備自動化系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，是智能建筑防火安全體系的核心與消防系統(tǒng)集成的關鍵。據(jù)此，本文分析探討當前火災監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構和應用形式，結合智能建筑特點及其防火安全要求，說明火災監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

  關鍵字：火災監(jiān)控智能建筑應用分析   1前言為了創(chuàng)造安全舒適便利的生活工作環(huán)境，實現(xiàn)設備監(jiān)控和節(jié)能[1]，智能建筑采用了大跨度框架式建筑結構，并以綜合布線系統(tǒng)為聯(lián)系紐帶，配置建筑設備自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)。一般認為，火災監(jiān)控系統(tǒng)是智能建筑中設備自動化系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，是智能建筑防火安全體系的核心與消防系統(tǒng)集成的關鍵。據(jù)此，本文分析探討當前火災監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構和應用形式，結合智能建筑特點及其防火安全要求，說明火災監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。2火災監(jiān)控系統(tǒng)的基本結構與性能特點國家標準《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50116-1998）規(guī)定，火災監(jiān)控系統(tǒng)一般由火災探測器、輸入輸出模塊、各類火災報警控制器和消防聯(lián)動控制設備等共同構成，其基本構成原理。由于火災信息探測與數(shù)據(jù)處理方式、火災探測器與火災報警控制器之間的配合等，決定著火災監(jiān)控系統(tǒng)的功能與結構形式，因此，火災監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)火災探測器與控制器之間連接方式、火災報警控制器中火災信息處理方式和網(wǎng)絡通信能力、系統(tǒng)設計所基于的技術特征等，可分為下列幾種基本結構形式：2.1多線制系統(tǒng)結構多線制系統(tǒng)是基于工業(yè)生產(chǎn)過程點對點控制方式開發(fā)的傳統(tǒng)型系統(tǒng)，其結構特點是火災報警控制器采用直流信號巡檢各個火災探測器，火災探測器和火災報警控制器之間采用硬線對應連接關系，一般系統(tǒng)線制為an+b（n是探測器數(shù)；a=1，2；b=1，2，4）。隨著微電子技術發(fā)展，先進的多線制系統(tǒng)采用數(shù)字編碼技術，最少線制為n+1.多線制系統(tǒng)由于工程設計、施工布線和系統(tǒng)維護復雜，已逐步淘汰。2.2總線制系統(tǒng)結構總線制系統(tǒng)結構的核心是采用數(shù)字脈沖信號巡檢和數(shù)據(jù)壓縮傳輸，通過收發(fā)碼電路和微處理機實現(xiàn)火災探測器與火災報警控制器的協(xié)議通信和整個系統(tǒng)的監(jiān)測控制?？偩€制系統(tǒng)的結構特點是系統(tǒng)線制為an+b（n是探測器數(shù)；但a=0；b=2，3，4等），一般是二總線或三總線制，體現(xiàn)了智能建筑中系統(tǒng)集成、綜合布線的技術特點；當火災探測器與火災報警控制器之間、各種功能模塊與火災報警控制器之間都采用總線連接時，稱為全總線制系統(tǒng)，其工程布線靈活，可通過模塊聯(lián)動或硬線聯(lián)動消防設備，系統(tǒng)抗干擾能力強，誤報率低，總功耗小。2.3集中智能系統(tǒng)結構集中智能系統(tǒng)結構一般采用總線制和大容量通用火災報警控制器，其特點是火災探測器主要完成火災參數(shù)的采集和傳輸，火災報警控制器采用計算機技術實現(xiàn)火災信號識別、數(shù)據(jù)集中處理儲存、系統(tǒng)巡檢、報警靈敏度調(diào)整、火災判定和消防設備聯(lián)動等功能，并配以區(qū)域顯示器完成分區(qū)聲光報警。顯然，建立在總線制基礎上的集中智能系統(tǒng)能滿足智能建筑中系統(tǒng)集成的基本要求。但是，系統(tǒng)中火災報警控制器要及時處理每個探測器送回的數(shù)據(jù)并完成一系列設定功能，當建筑規(guī)模龐大、探測器及消防設備較多時，單一主機可能出現(xiàn)系統(tǒng)應用軟件復雜龐大、火災探測器巡檢周期過長、系統(tǒng)可靠性降低和使用維護不便等不足。2.4分布智能系統(tǒng)結構分布智能系統(tǒng)結構是在集中智能系統(tǒng)優(yōu)勢基礎上形成的，它將火災探測信息的基本處理、環(huán)境補償、探頭污染監(jiān)測和故障判斷等功能由火災報警控制器返還給現(xiàn)場火災探測器，免去控制器大量的信號處理負擔，使之能從容實現(xiàn)火災模式識別、系統(tǒng)巡檢、設備監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信等功能，提高了系統(tǒng)巡檢速度、穩(wěn)定性和可靠性。顯然，分布智能系統(tǒng)結構強調(diào)總線上有效數(shù)據(jù)傳輸，對火災探測器設計提出了及時性和可靠性方面的更高要求，通常是采用專用集成電路設計（ASIC）技術來降低分布智能系統(tǒng)中高性能探測器成本，提高性能價格比。顯然，分布智能系統(tǒng)結構符合智能建筑系統(tǒng)集成思想和綜合布線的性能要求。2.5網(wǎng)絡通信系統(tǒng)結構網(wǎng)絡通信系統(tǒng)結構可在集中智能或分布智能系統(tǒng)基礎上形成，特殊之處是將計算機數(shù)據(jù)通信技術應用于火災報警控制器，使控制器之間能夠通過Ethernet及TokenRing、TokenBus等通信協(xié)議，以及專用通信線或總線（RS232、422總線、485總線）交換數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)火災監(jiān)控系統(tǒng)層次功能設定、遠程數(shù)據(jù)調(diào)用管理和網(wǎng)絡通信服務等功能。顯然，網(wǎng)絡通信系統(tǒng)結構既可專用通信網(wǎng)絡實現(xiàn)，也可基于開放式的現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)，再配以分布智能數(shù)據(jù)處理方式，能適應高性能火災監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展需要，為城市消防數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡系統(tǒng)建設奠定基礎并滿足未來發(fā)展需要。3火災監(jiān)控系統(tǒng)的設計應用要求國家標準《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50116-1998）中規(guī)定，火災監(jiān)控系統(tǒng)有三種基本設計形式：區(qū)域報警系統(tǒng)、集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng)。火災監(jiān)控系統(tǒng)應根據(jù)被保護對象的特點和要求，綜合考慮建筑物的規(guī)模性質(zhì)、火災載荷、火災危險性、疏散和撲救的難易程度、火災事故的可能后果等因素，確定相應的系統(tǒng)設計形式并完成設備配套。圍繞智能建筑，國家標準《智能建筑設計標準》（GB/T50314-2000）強調(diào)系統(tǒng)集成及其實現(xiàn)，要求按照智能建筑甲、乙、丙三級設計標準合理配置火災監(jiān)控系統(tǒng)。因此，綜合考慮智能建筑特點和防火安全要求，其火災監(jiān)控系統(tǒng)一般采用控制中心報警系統(tǒng)設計形式，并需具備下列性能要求[2]：（1）具有模擬量或智能化火災信息探測處理方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)連續(xù)采集和有效傳輸；（2）具有總線制系統(tǒng)結構，便于實現(xiàn)系統(tǒng)集成思想和增強系統(tǒng)工程適應性（3）具有及時可靠的火災探測報警能力，系統(tǒng)誤報率低、穩(wěn)定性和兼容性強；（4）具有火災探測器環(huán)境補償、靈敏度分時自動調(diào)整和基本火災模式識別功能；（5）具有數(shù)據(jù)共享、電源及設備監(jiān)測、網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)通信和消防設備優(yōu)化管理功能；（6）具有良好的人機界面和服務于系統(tǒng)的綜合管理軟件。必須指出，智能建筑一般用于高可靠性、高安全性、舒適性強、反映要求靈敏的對象，或是能源消耗高且有很大節(jié)約潛力的對象。所以，智能建筑并不強調(diào)是否具有最先進的火災監(jiān)控系統(tǒng)，而是強調(diào)在滿足智能建筑提出的火災信息探測處理、系統(tǒng)結構和火災識別三項基本要求前提下，火災監(jiān)控系統(tǒng)能與智能建筑中各子系統(tǒng)有機地聯(lián)系在一起并發(fā)揮作用。4智能建筑中火災監(jiān)控系統(tǒng)的應用形式根據(jù)智能建筑結構形式、保護等級、物業(yè)管理方式等的不同，火災監(jiān)控系統(tǒng)作為智能建筑消防系統(tǒng)及設備的集成中心。4.1中控機系統(tǒng)形式中控機系統(tǒng)應用形式如圖2示，它由集中智能式火災報警通用控制器、樓層顯示器、類比式火災探測器及模塊連接的普通探測器構成，總線制，也可支狀布線，系統(tǒng)基本容量500編碼點左右并可擴展成系列。智能建筑要求這類系統(tǒng)中火災探測器能夠采集現(xiàn)場參數(shù)及特征，火災報警控制器存儲火災特征數(shù)據(jù)并可對采集數(shù)據(jù)集中進行多級類比判斷處理，能夠可靠識別并判定火災。中控機系統(tǒng)形式的典型產(chǎn)品有Simplex4100、NohmiR21Z等。此外，按分布智能系統(tǒng)結構也能構成圖2系統(tǒng)形式。4.2主子機系統(tǒng)形式主子機系統(tǒng)應用形式如圖3示，它是由集中火災報警控制器加區(qū)域控制器，或是由通用火災報警控制器加功能子機（完成樓層顯示和區(qū)域管理功能，或僅完成區(qū)域管理功能），并配以類比式或分布智能式火災探測器和模塊連接的普通探測器構成，總線制，一般采用多機大容量，適于大型工程。在智能建筑中，主子機系統(tǒng)形式一般采用小容量標準化火災報警控制器多臺聯(lián)網(wǎng)方案，火災信息處理采用集中智能或分布智能方式，數(shù)據(jù)通信要求高，系統(tǒng)組態(tài)靈活，適應性強，典型產(chǎn)品有NittanNF-3E、Simplex2120、FCI7200等。4.3節(jié)點機系統(tǒng)形式節(jié)點機系統(tǒng)應用形式亦如圖3所示，它可基于LonWorks技術實現(xiàn)并采用網(wǎng)絡通信及總線制系統(tǒng)結構，特點是火災探測器一般采用類比式或分布智能式數(shù)據(jù)處理，火災探測器中可采用Neuron芯片取代原有的CPU；通用火災報警控制器借助LonWorks技術的開放性而形成節(jié)點機，實現(xiàn)基本功能或基本配置相同，既可作上級管理主機（需擴展功能）也可作區(qū)域報警子機使用；通用控制器之間采用以太網(wǎng)（Ethernet）或?qū)Ｓ脗鬏斁W(wǎng)絡（如effeff公司GEMAG網(wǎng)絡，JohnsonControls公司METASYS網(wǎng)絡等）實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。一般，節(jié)點機系統(tǒng)形式中通用火災報警控制器之間采用支狀或環(huán)狀聯(lián)接，可與樓層顯示器配合分區(qū)；通用控制器基本容量多采用99報警地址＋99模塊地址的標準化設計方案，互聯(lián)數(shù)量可達32～62臺之間，消防設備或由消防中心聯(lián)動控制臺集中聯(lián)動或是由分散設置的控制器和模塊聯(lián)動。節(jié)點機系統(tǒng)形式典型產(chǎn)品有Sentrol8000（2～31臺聯(lián)網(wǎng)）、MerovaM80（2～27臺聯(lián)網(wǎng)）、EdwardsEST3（2～64臺聯(lián)網(wǎng)）等。5智能建筑中火災監(jiān)控系統(tǒng)應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜合考慮火災報警技術現(xiàn)狀和智能建筑實際需要，當前智能建筑中火災監(jiān)控系統(tǒng)的結構與性能特點可歸納如下：（1）火災探測器采用點狀超薄結構和總線制，具有火災參數(shù)連續(xù)采集、類比或分布智能數(shù)據(jù)處理、環(huán)境自適應等能力，多參數(shù)復合探測和采用ASIC技術是當前技術熱點；（2）火災報警控制器采用微處理機或工控機結構和標準化功能接口，具有火災參數(shù)運算、火災模式識別和數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡通信能力，可基于微機開發(fā)技術或現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)功能和容量合理配置，消防設備聯(lián)動靈活可靠，當前技術熱點是節(jié)點機形式配以視窗化專用應用軟件；（3）系統(tǒng)整體設計采用總線制和多設備監(jiān)控方案，多種系統(tǒng)結構形式并存，系統(tǒng)具有多種數(shù)據(jù)通信方式，系統(tǒng)管理、人員培訓、救災預案制作等軟件化，當前技術熱點是系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信標準化和設備監(jiān)控管理規(guī)范化，實現(xiàn)智能建筑火災監(jiān)控系統(tǒng)的開放式結構。不難看出，智能建筑火災監(jiān)控系統(tǒng)技術發(fā)展涉及三個方面。在火災探測器技術方面，以二總線制超薄結構、分布智能和專用集成電路（ASIC）技術為基礎，實現(xiàn)探測器環(huán)境自適應、多參數(shù)探測處理、高可靠性和低誤報率。在控制器技術方面，以通用控制器實現(xiàn)集中智能或分布智能技術方案為核心，火災信息處理采用閾值、趨勢、濾波、相關分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡等多種探測算法組合[3]，實現(xiàn)火災模式識別和數(shù)據(jù)通信聯(lián)網(wǎng)。在系統(tǒng)整體技術方面，以現(xiàn)場總線技術為基礎實現(xiàn)系統(tǒng)的開放性，重視數(shù)據(jù)監(jiān)測分析、工程適應性設計、火災智能判斷、設備優(yōu)化控制和系統(tǒng)網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)通信，形成專用火警計算機系統(tǒng)及視窗化人機交互界面和應用軟件。特別強調(diào)的是，火災報警控制器實現(xiàn)開放性設計和數(shù)據(jù)通信標準化是火災監(jiān)控系統(tǒng)與智能建筑數(shù)據(jù)共享和有機聯(lián)系的基礎。智能建筑火警信息數(shù)據(jù)共享可改變火災監(jiān)控系統(tǒng)自成封閉體系現(xiàn)狀，促進相應技術和產(chǎn)品發(fā)展，實現(xiàn)火災監(jiān)控系統(tǒng)與建筑設備自動化系統(tǒng)等的系統(tǒng)集成。6結束語綜上所述，智能建筑的不斷涌現(xiàn)，使火災監(jiān)控系統(tǒng)向?qū)Ｓ眉呻娐芳夹g（ASIC）廣泛應用和分布智能及網(wǎng)絡通信型結構形式發(fā)展，形成靈活多樣、符合防火規(guī)范基本要求的節(jié)點機系統(tǒng)形式。它在產(chǎn)品方面便于實現(xiàn)低成本、標準化和規(guī)?；诠こ谭矫婵墒瓜到y(tǒng)應用設計組態(tài)靈活，在設備監(jiān)控方面可適應智能建筑中設備直接數(shù)字控制發(fā)展要求和視窗化應用軟件趨勢，在信息處理方面能滿足智能建筑數(shù)據(jù)通信要求和城市火警信息系統(tǒng)組網(wǎng)要求。   參考文獻[1]陸偉良。智能化建筑導論。北京：中國建筑工業(yè)出版社。1996[2]陳南。智能建筑火災監(jiān)控系統(tǒng)設計。北京：清華大學出版社。