火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)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(shí)現(xiàn)設(shè)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(jié)構(gòu)，并以綜合布線系統(tǒng)為聯(lián)系紐帶，配置建筑設(shè)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(rèn)為，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是智能建筑中設(shè)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(guān)鍵。據(jù)此，本文分析探討當(dāng)前火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和應(yīng)用形式，結(jié)合智能建筑特點(diǎn)及其防火安全要求，說明火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

  關(guān)鍵字：火災(zāi)監(jiān)控智能建筑應(yīng)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(shí)現(xiàn)設(shè)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(jié)構(gòu)，并以綜合布線系統(tǒng)為聯(lián)系紐帶，配置建筑設(shè)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(rèn)為，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)是智能建筑中設(shè)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(guān)鍵。據(jù)此，本文分析探討當(dāng)前火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和應(yīng)用形式，結(jié)合智能建筑特點(diǎn)及其防火安全要求，說明火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。2火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)國家標(biāo)準(zhǔn)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50116-1998）規(guī)定，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)一般由火災(zāi)探測器、輸入輸出模塊、各類火災(zāi)報警控制器和消防聯(lián)動控制設(shè)備等共同構(gòu)成，其基本構(gòu)成原理。由于火災(zāi)信息探測與數(shù)據(jù)處理方式、火災(zāi)探測器與火災(zāi)報警控制器之間的配合等，決定著火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的功能與結(jié)構(gòu)形式，因此，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)火災(zāi)探測器與控制器之間連接方式、火災(zāi)報警控制器中火災(zāi)信息處理方式和網(wǎng)絡(luò)通信能力、系統(tǒng)設(shè)計所基于的技術(shù)特征等，可分為下列幾種基本結(jié)構(gòu)形式：2.1多線制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多線制系統(tǒng)是基于工業(yè)生產(chǎn)過程點(diǎn)對點(diǎn)控制方式開發(fā)的傳統(tǒng)型系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是火災(zāi)報警控制器采用直流信號巡檢各個火災(zāi)探測器，火災(zāi)探測器和火災(zāi)報警控制器之間采用硬線對應(yīng)連接關(guān)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(shù)發(fā)展，先進(jìn)的多線制系統(tǒng)采用數(shù)字編碼技術(shù)，最少線制為n+1.多線制系統(tǒng)由于工程設(shè)計、施工布線和系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜，已逐步淘汰。2.2總線制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總線制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jī)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測器與火災(zāi)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(shù)特點(diǎn)；當(dāng)火災(zāi)探測器與火災(zāi)報警控制器之間、各種功能模塊與火災(zāi)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(shè)備，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，誤報率低，總功耗小。2.3集中智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)集中智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般采用總線制和大容量通用火災(zāi)報警控制器，其特點(diǎn)是火災(zāi)探測器主要完成火災(zāi)參數(shù)的采集和傳輸，火災(zāi)報警控制器采用計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)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(zāi)判定和消防設(shè)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(chǔ)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(zāi)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(shè)定功能，當(dāng)建筑規(guī)模龐大、探測器及消防設(shè)備較多時，單一主機(jī)可能出現(xiàn)系統(tǒng)應(yīng)用軟件復(fù)雜龐大、火災(zāi)探測器巡檢周期過長、系統(tǒng)可靠性降低和使用維護(hù)不便等不足。2.4分布智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分布智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在集中智能系統(tǒng)優(yōu)勢基礎(chǔ)上形成的，它將火災(zāi)探測信息的基本處理、環(huán)境補(bǔ)償、探頭污染監(jiān)測和故障判斷等功能由火災(zāi)報警控制器返還給現(xiàn)場火災(zāi)探測器，免去控制器大量的信號處理負(fù)擔(dān)，使之能從容實(shí)現(xiàn)火災(zāi)模式識別、系統(tǒng)巡檢、設(shè)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(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)總線上有效數(shù)據(jù)傳輸，對火災(zāi)探測器設(shè)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(shè)計（ASIC）技術(shù)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(jié)構(gòu)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(luò)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可在集中智能或分布智能系統(tǒng)基礎(chǔ)上形成，特殊之處是將計算機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)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(shí)現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)層次功能設(shè)定、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)用管理和網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)等功能。顯然，網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既可專用通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，也可基于開放式的現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)，再配以分布智能數(shù)據(jù)處理方式，能適應(yīng)高性能火災(zāi)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(luò)系統(tǒng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)并滿足未來發(fā)展需要。3火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用要求國家標(biāo)準(zhǔn)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50116-1998）中規(guī)定，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)有三種基本設(shè)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)?；馂?zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)被保護(hù)對象的特點(diǎn)和要求，綜合考慮建筑物的規(guī)模性質(zhì)、火災(zāi)載荷、火災(zāi)危險性、疏散和撲救的難易程度、火災(zāi)事故的可能后果等因素，確定相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計形式并完成設(shè)備配套。圍繞智能建筑，國家標(biāo)準(zhǔn)《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50314-2000）強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)集成及其實(shí)現(xiàn)，要求按照智能建筑甲、乙、丙三級設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)合理配置火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。因此，綜合考慮智能建筑特點(diǎn)和防火安全要求，其火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)一般采用控制中心報警系統(tǒng)設(shè)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(zāi)信息探測處理方式，實(shí)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(jié)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成思想和增強(qiáng)系統(tǒng)工程適應(yīng)性（3）具有及時可靠的火災(zāi)探測報警能力，系統(tǒng)誤報率低、穩(wěn)定性和兼容性強(qiáng)；（4）具有火災(zāi)探測器環(huán)境補(bǔ)償、靈敏度分時自動調(diào)整和基本火災(zāi)模式識別功能；（5）具有數(shù)據(jù)共享、電源及設(shè)備監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)通信和消防設(shè)備優(yōu)化管理功能；（6）具有良好的人機(jī)界面和服務(wù)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(qiáng)、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(qiáng)調(diào)是否具有最先進(jìn)的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，而是強(qiáng)調(diào)在滿足智能建筑提出的火災(zāi)信息探測處理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和火災(zāi)識別三項基本要求前提下，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能與智能建筑中各子系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系在一起并發(fā)揮作用。4智能建筑中火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用形式根據(jù)智能建筑結(jié)構(gòu)形式、保護(hù)等級、物業(yè)管理方式等的不同，火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)作為智能建筑消防系統(tǒng)及設(shè)備的集成中心。4.1中控機(jī)系統(tǒng)形式中控機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用形式如圖2示，它由集中智能式火災(zāi)報警通用控制器、樓層顯示器、類比式火災(zāi)探測器及模塊連接的普通探測器構(gòu)成，總線制，也可支狀布線，系統(tǒng)基本容量500編碼點(diǎn)左右并可擴(kuò)展成系列。智能建筑要求這類系統(tǒng)中火災(zāi)探測器能夠采集現(xiàn)場參數(shù)及特征，火災(zāi)報警控制器存儲火災(zāi)特征數(shù)據(jù)并可對采集數(shù)據(jù)集中進(jìn)行多級類比判斷處理，能夠可靠識別并判定火災(zāi)。中控機(jī)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(jié)構(gòu)也能構(gòu)成圖2系統(tǒng)形式。4.2主子機(jī)系統(tǒng)形式主子機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用形式如圖3示，它是由集中火災(zāi)報警控制器加區(qū)域控制器，或是由通用火災(zāi)報警控制器加功能子機(jī)（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(zāi)探測器和模塊連接的普通探測器構(gòu)成，總線制，一般采用多機(jī)大容量，適于大型工程。在智能建筑中，主子機(jī)系統(tǒng)形式一般采用小容量標(biāo)準(zhǔn)化火災(zāi)報警控制器多臺聯(lián)網(wǎng)方案，火災(zāi)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(yīng)性強(qiáng)，典型產(chǎn)品有NittanNF-3E、Simplex2120、FCI7200等。4.3節(jié)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)形式節(jié)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用形式亦如圖3所示，它可基于LonWorks技術(shù)實(shí)現(xiàn)并采用網(wǎng)絡(luò)通信及總線制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是火災(zāi)探測器一般采用類比式或分布智能式數(shù)據(jù)處理，火災(zāi)探測器中可采用Neuron芯片取代原有的CPU；通用火災(zāi)報警控制器借助LonWorks技術(shù)的開放性而形成節(jié)點(diǎn)機(jī)，實(shí)現(xiàn)基本功能或基本配置相同，既可作上級管理主機(jī)（需擴(kuò)展功能）也可作區(qū)域報警子機(jī)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(luò)（如effeff公司GEMAG網(wǎng)絡(luò)，JohnsonControls公司METASYS網(wǎng)絡(luò)等）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。一般，節(jié)點(diǎn)機(jī)系統(tǒng)形式中通用火災(zāi)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(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計方案，互聯(lián)數(shù)量可達(dá)32～62臺之間，消防設(shè)備或由消防中心聯(lián)動控制臺集中聯(lián)動或是由分散設(shè)置的控制器和模塊聯(lián)動。節(jié)點(diǎn)機(jī)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(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜合考慮火災(zāi)報警技術(shù)現(xiàn)狀和智能建筑實(shí)際需要，當(dāng)前智能建筑中火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)可歸納如下：（1）火災(zāi)探測器采用點(diǎn)狀超薄結(jié)構(gòu)和總線制，具有火災(zāi)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(yīng)等能力，多參數(shù)復(fù)合探測和采用ASIC技術(shù)是當(dāng)前技術(shù)熱點(diǎn)；（2）火災(zāi)報警控制器采用微處理機(jī)或工控機(jī)結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)化功能接口，具有火災(zāi)參數(shù)運(yùn)算、火災(zāi)模式識別和數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)通信能力，可基于微機(jī)開發(fā)技術(shù)或現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)功能和容量合理配置，消防設(shè)備聯(lián)動靈活可靠，當(dāng)前技術(shù)熱點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)機(jī)形式配以視窗化專用應(yīng)用軟件；（3）系統(tǒng)整體設(shè)計采用總線制和多設(shè)備監(jiān)控方案，多種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(xùn)、救災(zāi)預(yù)案制作等軟件化，當(dāng)前技術(shù)熱點(diǎn)是系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)化和設(shè)備監(jiān)控管理規(guī)范化，實(shí)現(xiàn)智能建筑火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的開放式結(jié)構(gòu)。不難看出，智能建筑火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展涉及三個方面。在火災(zāi)探測器技術(shù)方面，以二總線制超薄結(jié)構(gòu)、分布智能和專用集成電路（ASIC）技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)探測器環(huán)境自適應(yīng)、多參數(shù)探測處理、高可靠性和低誤報率。在控制器技術(shù)方面，以通用控制器實(shí)現(xiàn)集中智能或分布智能技術(shù)方案為核心，火災(zāi)信息處理采用閾值、趨勢、濾波、相關(guān)分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種探測算法組合[3]，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)模式識別和數(shù)據(jù)通信聯(lián)網(wǎng)。在系統(tǒng)整體技術(shù)方面，以現(xiàn)場總線技術(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開放性，重視數(shù)據(jù)監(jiān)測分析、工程適應(yīng)性設(shè)計、火災(zāi)智能判斷、設(shè)備優(yōu)化控制和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)通信，形成專用火警計算機(jī)系統(tǒng)及視窗化人機(jī)交互界面和應(yīng)用軟件。特別強(qiáng)調(diào)的是，火災(zāi)報警控制器實(shí)現(xiàn)開放性設(shè)計和數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)化是火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與智能建筑數(shù)據(jù)共享和有機(jī)聯(lián)系的基礎(chǔ)。智能建筑火警信息數(shù)據(jù)共享可改變火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)自成封閉體系現(xiàn)狀，促進(jìn)相應(yīng)技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)與建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)等的系統(tǒng)集成。6結(jié)束語綜上所述，智能建筑的不斷涌現(xiàn)，使火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)向?qū)Ｓ眉呻娐芳夹g(shù)（ASIC）廣泛應(yīng)用和分布智能及網(wǎng)絡(luò)通信型結(jié)構(gòu)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(diǎn)機(jī)系統(tǒng)形式。它在產(chǎn)品方面便于實(shí)現(xiàn)低成本、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)模化，在工程方面可使系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計組態(tài)靈活，在設(shè)備監(jiān)控方面可適應(yīng)智能建筑中設(shè)備直接數(shù)字控制發(fā)展要求和視窗化應(yīng)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(xiàn)[1]陸偉良。智能化建筑導(dǎo)論。北京：中國建筑工業(yè)出版社。1996[2]陳南。智能建筑火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計。北京：清華大學(xué)出版社。