火灾检测及报警系统论文框架

ICAM空气采样火灾自动化报警系统的核心技术有两点，即激光散射测量和烟粒子计数。其工作原理是系统借助于高效抽气泵，通过防火区管道网络上的抽样孔连续不断地抽取空气样本，采集的空气样本经过滤器进入测量腔，在测量腔内特定的空间位置安装有测量光源及接收器，测量光源发出的光束照射到空气样本上，如样本上有烟粒子存在，光束将产生散射，光接收器接受散射的光信号，根据测得散射光强弱变化或光信号脉冲数，测量出空气样本中的烟粒子量。测量的信号经“人工神经网络”微处理器后，与预先设定的报警阈值比较，如达到某一报警阈值，则在显示器上给出相应的报警信号。实际测试数据表明，在空气中烟粒子浓度达到1000个/m3时，探测器就可发出报警信号。 高灵敏度烟雾探测器是仪表级的悬液计，它可以在360度的范围内接收激光照射到烟雾粒子上而产生的散射光。其实际灵敏度为，是传统探测器的2000倍。极高的灵敏度与先进的处理和过滤功能相结合，使得IFT系统成为很多世界上最具挑战的烟雾探测应用环境所选用的产品。

摘要： 对火灾自动报警控制系统及智能火灾报警控制系统的特征进行了分析， 在高层建筑设 计中采用智能火灾报警控制系统的主—从式网络结构， 解决了高层建筑与大型建筑中探测区 域广、探测器数量多、原有系统不能适应等问题。 关键词：高层建筑 火灾自动报警 探测器 智能控制 联动控制 The design and application of automatic fire warning control system in high buidings Abstract： This article analyses the characteristics of the fire antomatic warning system and the intelligent fire warning control system. By using the sytem a lot of traditional problems can be solved, including using a lot of probes but cotrolling olny a relalively small area. Key words: high rised buiding; fire automatic warning system; probe; intelligent control; coordinated control system 随着我国经济建设的发展，现代高层建筑及重要建筑的防火问题引起了国家消防部门及设 计院等社会各界的高度重视。 国家制定了一系列防火规范， 从而促进火灾自动报警设备的研究和 推广使用。高层建筑建设规模大，装修标准高，人员密集，各种电气设备使用频繁，因而存在着 火灾隐患， 在建筑电气设计中必须严格依照规范要求设计火灾报警控制系统。 但选择何种控制系 统，使该系统充分有效地发挥功能，是设计中十分重要的问题。 1 火灾自动报警系统的主要部件及特征 火灾自动报警系统的基本形式有三种，即：区域报警系统、集中报警系统的控制中心报警系 统。高层建筑和大型建筑主要采用控制中心报警系统，这是一种复杂的火灾自动报警系统，主要 由触发器件、火灾报警装置、消防控制设备及电源组成。该系统从通报火灾到启动灭火系统和控 制各种消防设备，基本实现自动化。 触发器件 主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。 火灾探测器是对火灾参数 （如烟、 温、 光、火焰辐射、气体浓度等）响应，并自动产生火灾报警信号的器件。按响应火灾参数的不同， 火灾探测器分为感温火灾探测器、感烟火灾探测器、气体火灾探测器、感光火灾探测器和复合火 灾探测器五种基本类型。 火灾报警装置 火灾报警装置 消防控制设备 在火灾自动报警系统中用以接收、 显示和传递火灾报警信号， 并能发生控制 在火灾自动报警系统中用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置， 在火灾自动报警系统中当接收到来自触发器件的火灾报警信号， 能自动或手 信号和具有其它辅助功能的控制指标设备。 如火灾警报器， 它是一种基本的火灾警报装置， 以声、 光音响方式向报警区域发出火灾警报信号。 动启动相关消防设施并显示其状态的设备。主要包括：火灾报警控制器；自动灭火系统的控制装 置；室内消火栓系统的控制装置；防排烟系统及空调通风系统的控制装置；常开防火门、防火卷 帘的控制装置；电梯回降控制装置以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、火灾应急 照明与疏散指示标志的控制装置等十类控制装置。 每个系统根据工程的需要应具有十类控制装置 的部分或全部。 电源 火灾自动报警系统属于消防用电设备，主电源采用消防电源，备用电源采用蓄电池， 保证不间断供电。 设计中消防控制设备主要设置在消防控制中心， 便于实行集中统一控制， 有些消防控制设备 可设在消防设备现场，而动作信号必须返回消防控制中心，实行集中与分散相结合的控制方式。 但该探测器有误报现象、控制器容量较小。 2 智能火灾报警控制系统工作原理 智能火灾报警控制系统与火灾自动报警系统不同之处在于： 将发生火灾期间所产生的烟、 温、 光等， 以模拟量形式连同外界相关的环境参量一起传送给报警器， 报警器再根据获取的数据及内 部存贮的大量数据，利用火灾判据来判断火灾是否存在。 智能火灾报警器中编址单元包括： 智能控测器、 智能手动按钮、 智能模块、 探测器并联接口、 总线隔离器和可编程继电器卡等。新型的智能火灾探测器，又称模拟量火灾探测器，这种探测器 给出的输出信号是代表被响应的火灾参数值的模拟量信号或其等效的数字信号。 传统探测器称为 有阈值火灾探测器，而智能火灾探测器没有阈值，却设有专用芯片，智能火灾探测器的应用提高 了报警系统的准确性和智能化程度。 在火灾报警时，报警控制器通过控制模块启动相应的外探设备，如排烟阀、送风阀、卷帘门 等，需要接受外控设备的反馈信号时，应加一个监视模块，控制模块和监视模块一样，联接在报 警回路总线上，安装在所控设备的附近。模块内设十进制编码开关，可现场编号，各占用回路总 线上一个地址。通过报警控制器显示控制模块和监视模块的具体地址，用声、光报警可反映联动 设备的工作状态。 可编程继电器卡，通过编程可实现对风机、水泵等大型设备的二级联动控制。智能控制是一 种无需人的干预就能够自主地驱动智能机器实现其目标的过程。 3 工程实例 火灾自动报警系统的设计应用 笔者 1992～1993 年参与设计的海南省物资局金属大厦，该大厦是座地下 1 层，地上 22 层， 建筑高度 70 多米，建筑面积 万平方米的写字楼。根据《高层民用建筑设计防火规范》的规 定，建筑高度超过 50 m 的办公楼属于一类防火建筑，因此该大厦要设火灾自动报警系统。 设计中选择了国产火灾自动报警系统，这种系统在当时较普遍，仅有一台主机控制器，因而 适用于中、小型建筑。 大厦消防控制中心设在 1 层，每层设层显示器。地下室作设备用房有变电室、空调机房、 水泵房，机房内设有防排烟风机、消防水泵等消防设备，当火灾发生时，温度达到一定值排 烟风机自动启动，并打开排烟阀，开始排烟（图 1）。 图1 排烟风机控制原理 该工程地下室是消防联动控制的集中点，将地下室的防排烟风机、排烟阀等控制线均引 至消防中心的联动控制器。消防泵、喷淋泵、正压风机、排烟风机、消防电梯等却属于外控 设备，均由联动控制器控制。整个火灾自动报警系统设计合理、运行可靠。 智能火灾报警系统的设计应用 随着科学技术的发展，智能火灾报警系统问世，从传统型走向智能型是国内外火灾报警 系统技术发展的必然趋势，工程设计人员必须予以充分重视。 徐州某大型建筑群由三栋塔楼组成，一栋为 25 层，一栋 13 层和一栋 12 层的塔楼由 4 层 裙楼连接而成，建筑面积 6 万平方米，建筑高度 85 m，主要功能：1 至 4 层为商场，5 层以上 为写字楼。由于该大厦建筑面积大，探测区域广，探测器数量非常可观。传统的火灾自动报 警系统已无法满足需要，因此，在设计中，经过反复的方案比较，选择了采用主—从式网结 构的智能火灾报警控制系统，该系统利用大容量的控制矩阵交叉查寻软件包，以软件编程代 替硬件组合，满足了大型工程的适用性，提高了消防联动的灵活性和可修改性。系统由主机、 从机、复示器等构成。该工程消防控制中心设于 1 层，主机和消防联动控制柜设在消防中心， 从机与复示器分设于楼层内。 智能探测器数量的确定 设计时先根据《火灾自动报警器系统设计规范》的规定确定探 测器的布局和设置。其规定探测区域内的每个房间至少应设置一只火灾探测器。感烟、感温 探测器的保护面积和保护半径应按表 1 确定。表中列出的是一个感烟探测器或感温探测器的 保护面积和保护半径。建筑物内往往一个探测区域的面积较大，超过一只探测器的保护面积， 这时需要计算一个探测区域内所需设置的探测器数量，可按下式计算： 式中：N 为一个探测区域内所需设置的探测器数量（只），N 取整数；S 为一个探测区域的面 积（m ）；A 为探测器的保护面积；K 为修正系数，重点保护建筑取 ～，非重点保护建 筑取 。 根据上式计算结果，可确定一个探测区内的智能探测器的安装数量。 选择控制器容量计算 该系统控制器为主—从式网络结构，每个主—从机系统，只能有 一台主机，从机数量根据工程要求确定，一般按探测器数量计算，从机数量最多为 15 台。 表1 感烟、感温探测器的保护面积和保护半径探测器的保护面积 A 和保护半径 R 火灾探测 器的种类 地面面积 S (m ) 2 2 房间高度 H (m) θ≤15° A (m ) 2 屋顶坡度 θ 15°＜θ≤30° A (m ) 80 100 80 30 30 2 θ＞30° A (m ) 80 120 100 30 40 2 R (m) 6/7 R (m) R (m) S≤80 感烟探测器 S＞80 h≤12 6＜h≤12 h≤6 80 80 60 30 20 感温探测器 S≤30 S＞30 h≤8 h≤80 每台控制器最大有四个回路，每个回路容量均为 198 个地址，其中 99 个智能探测 器，99 个编址模块。因此一台主机或从机的最大容量为 4×99=396 个智能探测器， 4×99=396 个编址模块。 该工程经过计算，选用了一台主机和四台从机，每台控制器都按四个回路设计。 主机 N 控制 1～4 层商场内的所有探测器，手动报警按钮，控制按钮，水流指示器等消 防设备，从机 N1 控制地下室的所有探测器、送风阀、排烟阀、防火阀等消防设备，从 机 N2 控制 13 层和 12 层两座连通塔楼的 5～13 层的消防设备，N3、N4 分别控制 25 层 塔楼的 5～13 层和 14～25 层的消防设备。 整个大厦智能火灾报警控制系统设计比较合理，充分考虑到建筑群的特点，选用 一台主机、四台从机控制了 6 万平方米的建筑，如果用传统火灾自动报警系统则需要 几套控制系统分别控制，现有系统设计即经济实用，又准确可靠。 4 结论 综合上述工程设计与实践研究，可以得出以下几点认识与结论。 1） 传统的火灾自动报警系统适合于中、 小型建筑， 它的特点是探测器属于阀值型， 控制器仅有主机一台。而智能火灾报警控制系统，采用模拟量探测器，控制系统采用 主—从式网络结构，适应性强，尤其适合大型建筑的火灾报警系统。 2）智能火灾报警系统，克服了传统火灾自动报警系统存在的漏报和误报的难题， 提高了报警系统的准确性、可靠性。在设计中可灵活应用，根据工程需要选择适当的 从机数量，使工程设计最经济、最合理。 3）为了防患于未然，火灾报警系统的设计和应用十分重要，设计人员应根据不同 的建筑工程，优化设计方案。 参考文献：〔1〕 蔡自兴， 徐光礻 〔2〕 右.人工智能及其应用 〔M〕 .北京： 清华大学出版社， 1996,329～ 360 戴汝为.智能系统的综合集成〔M〕.杭州：浙江科学技术出版社，1995,128～ 160 〔3〕 陈一才.大楼自动化系统设计手册 〔M〕 .北京： 中国建筑工业出版社， 1994,230～ 270 〔4〕 王根堂.公安消防监督员业务培训教材，群众出版社，1997,213～236

标签智能火灾探测器 复合传感器 神经网络 资料描述[页数] 36 [字数] 23119 [目录] 摘要 Abstract 1 绪论 1 2 系统架构设计 4 3 8051单片机的介绍 5 4 系统硬件设计 9 5 系统软件设计 25 6 结论 28 参考文献 致谢 [原文] 1 绪论 火灾报警器概述 随着传感器技术、微处理器技术和信号处理技术的飞速发展，复合火灾探测已经成为火灾自动探测技术的发展方向。目前复合火灾探测器的主要有光电感烟和感温复合、离子感烟和感温复合以及光电感烟、离子感烟和感温三复合等形式。采用复合探测方法的主要目的是使探测器能够均衡探测各种类型的火灾，特别是散射光烟雾探测器通过温度补偿，克服了其对带温升的黑烟不敏感的缺点，有力地推动了光电烟雾探测器的应用。但是光电感烟传感器和温度传感器复合探测器对低温升的黑色烟雾相应较差，离子感烟由于其存在放射性污染的可能性而越来越难以被市场接受，而且不论是光电还是离子感烟方法，本质上还是离子探测，各种灰尘、水汽和油雾等粒子干扰同样对它们产生影响。尽管可以采用信号处理的方法抑制这些干扰，但很难做到完全消除，因此需要寻找能更加有效探测火灾和减少误报的新的火灾探测方法。 众所周知，绝大多数火灾都要产生一氧化碳(CO)气体，在燃烧不充分的火灾早期更是这样，而且CO气体比空气轻，扩散性比烟雾强，特别是许多常用感烟方法的误报源并不产生CO气体，因此将CO传感器引入火灾探测，构成复合火灾探测器是一种比较理想的早期火灾探测方法。 九十年代以来，神经网络的自学习、自适应、自组织特性，引起了各国消防界和工程界的极大关注。日本的Y. Okayama 提出使用一种三层前馈BP神经网络来探测火灾，具有一定的自学习性和自适应性，但它对传感器信号的特点考虑不够全面，而且仅仅采用简单门限直接进行判决，不利于减少火灾的误报率。S. Nakanishi等人利用模糊逻辑方法处理烟雾浓度信号的烟、温、CO复合信号，系统的调节还采用了神经网络算法，实际结果显示误报率降低了50%，火灾报警时间还有所提前，但它只是用模糊逻辑方法调整报警延迟时间，没用充分发挥神经网络的优势...... [摘要] 目前，火灾自动报警系统领域中网络化、自动化技术日臻完善，但火灾探测器还存在着误报和漏报等问题。火灾探测器探测火灾的准确性将直接影响整个自动报警系统的性能。因此，火灾探测器技术己成为该领域的主要发展方向。 登陆 帮助 主页 资料广场 最新资料 最热门的资料 销售最多的资料 公开标签 权威会员 圈子 搜索圈子 公开圈子 会员注册 所有的资料 圈子名和圈子介绍 圈子内帖子 复合型智能火灾报警器的设计 复合型智能火灾报警器的设计￥ 抓取资料 文件内搜索 收集到购物车 复合型智能火灾报警器的设计.doc (773KB)标签智能火灾探测器 复合传感器 神经网络 资料描述[页数] 36 [字数] 23119 [目录] 摘要 Abstract 1 绪论 1 2 系统架构设计 4 3 8051单片机的介绍 5 4 系统硬件设计 9 5 系统软件设计 25 6 结论 28 参考文献 致谢 [原文] 1 绪论 火灾报警器概述 随着传感器技术、微处理器技术和信号处理技术的飞速发展，复合火灾探测已经成为火灾自动探测技术的发展方向。目前复合火灾探测器的主要有光电感烟和感温复合、离子感烟和感温复合以及光电感烟、离子感烟和感温三复合等形式。采用复合探测方法的主要目的是使探测器能够均衡探测各种类型的火灾，特别是散射光烟雾探测器通过温度补偿，克服了其对带温升的黑烟不敏感的缺点，有力地推动了光电烟雾探测器的应用。但是光电感烟传感器和温度传感器复合探测器对低温升的黑色烟雾相应较差，离子感烟由于其存在放射性污染的可能性而越来越难以被市场接受，而且不论是光电还是离子感烟方法，本质上还是离子探测，各种灰尘、水汽和油雾等粒子干扰同样对它们产生影响。尽管可以采用信号处理的方法抑制这些干扰，但很难做到完全消除，因此需要寻找能更加有效探测火灾和减少误报的新的火灾探测方法。 众所周知，绝大多数火灾都要产生一氧化碳(CO)气体，在燃烧不充分的火灾早期更是这样，而且CO气体比空气轻，扩散性比烟雾强，特别是许多常用感烟方法的误报源并不产生CO气体，因此将CO传感器引入火灾探测，构成复合火灾探测器是一种比较理想的早期火灾探测方法。 九十年代以来，神经网络的自学习、自适应、自组织特性，引起了各国消防界和工程界的极大关注。日本的Y. Okayama 提出使用一种三层前馈BP神经网络来探测火灾，具有一定的自学习性和自适应性，但它对传感器信号的特点考虑不够全面，而且仅仅采用简单门限直接进行判决，不利于减少火灾的误报率。S. Nakanishi等人利用模糊逻辑方法处理烟雾浓度信号的烟、温、CO复合信号，系统的调节还采用了神经网络算法，实际结果显示误报率降低了50%，火灾报警时间还有所提前，但它只是用模糊逻辑方法调整报警延迟时间，没用充分发挥神经网络的优势...... [摘要] 目前，火灾自动报警系统领域中网络化、自动化技术日臻完善，但火灾探测器还存在着误报和漏报等问题。火灾探测器探测火灾的准确性将直接影响整个自动报警系统的性能。因此，火灾探测器技术己成为该领域的主要发展方向。 本文在对国内外研究现状和存在的问题进行分析的基础上，在硬件和软件方面对火灾探测器技术进行研究。在硬件方面，采用温度传感器、CO传感器和光电感烟传感器组成复合型探测器，利用这三种传感器对火灾发生时的三种主要参数进行测量;软件方面，采用神经网络对采集各传感器的信号进行处理，而后再经模糊判决器来发出报警信号。这使探测器在输出报警信号时具有一定的智能化功能。实验结果表明，这种结构的火灾探测器不仅报警的准确性大大提高，还能进一步判定火灾的状态。由此可见，复合技术和神经网络技术的应用能够大大提高火灾探测器的性能，大大降低了误报率和漏报率，为早期报警提供有利条件 [参考文献] [1] 吴启鹏，新世纪消防科学技术展望.中国消防大全，2002 （11）：4-5 [2] 徐春燕，火灾探测技术的发展及其应用.鞍钢技术,2000年第9期:60-62 [3] 王新军，三种火灾探测器性能比较及应用.隧道建设，2005 , 25（3）74-78 [4] 张佳薇，孙丽萍，宋文龙主编.传感器原理与应用.哈尔滨：东北林业大学出版社， [5] 张建华，王占林.基于神经网络的控制系统状态监测与故障诊断方法研究．96年中国控制与决策学术年会论文集 [6] 刘世良，潘一平,火灾多元复合探测技术的现状与发展.消防技术与产品信息1998年04期:21-24 [7] 吴龙标,火灾探测的人工神经网络方法.人类工效学.1997, 3 (2) :39-41 [8] 尚峰，蒋国平,DS18B20在火灾探测器中的应用.电子测量技术2003. [9] 范冰彦,家庭无线智能防盗报警系统.安防科技，2003. 3: 70-71 [10] 杨振汀，流行单片机实用子程序及应用实例.西安电子科技大学出版社， [11] 张毅刚，彭喜元，姜守达，乔立言.新编MCS-51单片机应用系统.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，，142~146，155~156，164~166，215~217 [12] 周航慈，单片机应用程序设计技术(修订版).北京航空航天大学出版社， [13] 焦李成，神经网络系统理论．西安电子科技大学出版社，1995 [14] 睢丙东主编，单片机应用技术与实例.北京：电子工业出版社，，81~85 [15] 王慧主编，计算机控制系统.北京：化学工业出版社教材出版中心， [16] 尚峰，复合形火灾探测器的研究[硕士论文].大连理工大学. [17] 曹君，火灾报警系统设计[硕士论文].哈尔滨理工大学. [18] BRITISH STANDARD, Fire detection and fire alarm systems-Part5:Heat detectors-Point detectors. BS EN 54-5:2001:5-20 [19] James A. Milke, Monitoring Multiple Aspects of Fire Signatures for Discriminating Fire Detection, Fire Technology. Vol. 35. No. 3. 1999:25-29 [20] Holt, Alarm Signaling Systems. Electrical Construction and Maintenance, 2003,102(8):40, 42-43

本论文所描述的火警检测装置使用的是双线系统，两条线不仅是电源线，而且也是信号传输线。双线系统能减少校准，增强通信可靠性和结构，并易于安装。每个探测器都装有各自内部地址编码电路，用于提供该探测器的地址。本论文设计研究的火警控制整体结构具有很强的使用价值和广泛的发展前景。二，系统整体结构的设计运用逻辑结构的自动火警系统由中央控制器，连锁开关装置，直接控制器，火警探测器这四部分组成。火警控制器和分体机通信应用RS485。自动火警系统结构如图1所示，火警探测器结构如图2所示。