電氣自動化在消防控制系統中的應用分析

石 磊

(中色科技股份有限公司)

0 引言

自古有云“水火無情”, 在中國各行各業的發展中, 火災事故已經嚴重成為威脅人民生命財產安全的最嚴重的事故, 且火災的發生數量逐年增加, 尤其是近年來高層住宅、工業廠房等, 成為了火災發生最多的種類。電氣自動化控制系統在消防系統中應用, 能夠實現消防系統智能化, 更好的對發生火災的位置進行精確、及時的報警和滅火響應, 對于實現消防系統快速啟動, 更有助于消防系統的管理工作。

1 電氣自動化控制的優勢與特征

設備電氣自動化系統是一個較為寬泛的概念, 現階段新型的電氣自動化系統的的主要控制對象則包含空調監控、照明和動力監控、變配電監控、給排水監控等一系列結構, 這些系統各司其職, 在電氣自動化系統的建設中承擔著較為重要的作用[1]。

設備電氣自動化系統同時也包括實時監控, 對于實時監控系統的有效利用能夠促進系統相關設備的運營維護, 及時發現并解決設施故障, 從而在源頭上消除設備故障給人員帶來的威脅?；谠O備電氣自動化系統運行原理進行研究時, 其運行原理主要基于設備相關數據信息的分析, 在通過控制系統的智能化設備對于相關數據進行分析判斷處理, 從而為故障提供更加良好的參照依據[1]。

2 基于電氣自動化控制的消防工程設計

2.1 消防工程的設計方案

該系統主要由電動窗、檢測與控制模塊、智能消防控制模塊構成, 在電動窗的開啟以及停止相關操作時, 主要通過智能消防控制模塊外接的按鈕進行控制[2]。當所處的風光雨環境處于系統設置范圍內時,消防系統設置的較高精度風雨傳感器將相關數值轉化為電平信號?；谙老到y設置的STM32 主控板將相關信號進行傳輸, 從而促使進行關窗操作[2]。

對于消防系統的主控板進行實時監控, 則需要配置MCGS 組態觸摸屏, 從而保持的全方面可視化消防狀態。當突發消防事件時, 產生大量煙霧[2]。安裝在系統內的煙塵感應器, 在探測到煙塵濃度超標時, 感應器自身所維持的離子平衡態發生變化, 并以電平訊號的方式傳送至STM32 主控制板。從而使消防系統以聲光報警的方式提醒人們發生火災事件, 并開窗通風, 利用系統自備的通信模塊能夠向就近的消防局發送報警信號[2]。

2.2 硬件的設計

(1) 驅動控制電路

采用了TM1639 單片機作為驅動單元, 實現了對鍵盤感應界面的驅動, 并具有良好的抗干擾能力和較高的穩定性[3]。在顯著降低設置成本的同時將串行接口與MCu 進行有機連接, 讓LED 與鍵盤間實施自主掃描, 顯著降低外圍電路軟硬件的設置成本。

(2) 時鐘驅動電路

在消防系統實時時鐘芯片的選取時, 一般選擇DS1302 芯片。該芯片具有涓細電流的充電特點, 該充電模式具有較低的功耗, 形成圖1 所示的時鐘驅動電路。該時鐘驅動系統以Vcc1 模式進行供電, Vcc2系統通過紐扣電池供電[3]。

圖1 時鐘驅動電路

(3) 繼電器輸出電路

一種基于并行, 串行的輸出位移的8 位寄存器編號為74HC595D, 該寄存器能夠對于高移位的時鐘頻率進行標準串行。但由于該系統中對于輸出電流的值進行了降低, 因此影響到繼電器的運行功率, 只能采取將后級電路與大電流進行串聯的方式補救[3]。

一種耐受性較強的符合晶體管陣列型號為ULN2003, 其最大輸出電流為500mA 為, 在大功率的驅動電路上表現良好。由于采用了一種級聯的方式,將輸入/輸出端與輸出端連接起來, 因此, 在一般傳送訊號時, 藉由頂端電阻器之正常動作, 來傳遞晶片之噪音容許。顯著提升系統的抗干擾能力[3]。該系統共分布有14 組繼電器, 將其利用ULN2003 電路進行有效驅動, 因此, 它的電路簡化性能得到了極大的提高, 并且使得與硬件有關的設計費用得到了最大程度的降低。

(4) RS485 通信

在該系統的通信模塊中, 首先需要對于通信低功耗收發器進行設計本文采用MAX485 單片機設計了一種RS485 發送端, 通過該發送端可以方便地實現與系統主機之間的通訊, 加快了整個通訊系統的速度。同時, 本系統之通訊模組亦可避免因通訊阻抗問題所造成之訊號反射, 使通訊訊號能平穩傳送, 并有效提升系統的抗干擾性[3]。

3 自動報警模塊的設計

在滅火技術中, 最根本的工作目標就是盡早地發現火情并發出警報。在此階段, 相對于傳統的消防維修設備, 只能依靠人工的觀察來進行維修, 不能保證及時發現火災或其他緊急情況, 因此增加了物內人員的生命危險。該系統的具體工作原理遵循以下流程:首先在火勢蔓延初期, 在觸發裝置對于相關災害參數的感應下, 對當前環境包括溫度, 煙霧等物理化信號進行捕捉, 從而向電信號轉變, 并將相應的功能模塊上傳到系統設定的火警設備中[4]。及時上報火情, 實現對火情的預警。在預警開始后, 基于系統中的自動滅火消防系統進行利用, 從而在火災初期對于災害形勢進行控制。以下對于觸發裝置以及火災報警控制器進行相關分析。

3.1 觸發裝置

在觸發設置的相關設計中, 將手動報警以及火災探測器兩個設備共同作用, 從而發揮觸發裝置的工作效能。將設置好的觸發裝置設置到內的公共場合中,當內出現火災情況時, 有關人員按下按鈕, 就能促使觸發裝置將火警情況進行報告[4]。在消防內設置的自動消防報警系統中, 火災探測器屬于其中的重要組成一項, 其具體效能是及時探測內部火警情況, 出發自動檢測報警系統[4]。

火災探測器包含多種類型, 第一種為感煙式火災探測器, 該探測器的具體效能為檢測內的燃燒煙霧情況, 一般在辦公樓以及住宅樓中設置較多; 第二種為可燃氣體火災探測器, 其特殊性能為探測目前物內的可燃性氣體濃度, 并據此判定目前是否為火情。通常用于含有大量可燃性氣體的物, 例如化工燃料倉庫等化學物質存放中。第三種為感光式火災探測器, 該探測器的具體效能為基于光敏感反應的原理, 對于內部火災情況進行感應[4]。多在易燃易爆物存放較多的物中應用。第四種為感溫式火災探測器, 主要基于當前內溫度的變化判斷火災的發生。最后一種為復合式火災探測器, 主要將以上幾種探測器的效能進行集中結合, 更為全面的保證對于火災情況的及時探測與發現。

3.2 火災報警控制器

火災報警控制器是消防控制系統的中心設備, 其工作原理是將較為穩定的直流電向火災探測器中進行輸送, 這樣就可以對系統中不同的傳輸線路進行監控。目前, 較為通用的消防自動報警控制系統有很多種類型, 首先為集中報警系統, 主要在人流較為密集的住宅區域以及辦公區域應用較多, 第二位為區域報警系統[4], 主要針對于物的某個具體區域進行火災探測以及報警。第三為消防控制中心報警系統, 主要在有較高防火需求的中應用較多, 例如易燃易爆的化工燃料存放倉庫等。

4 消防工程中的設備設置

4.1 固定水壓供水設備

變頻技術允許靜止增壓水供應設備對被構造成將網絡中的水增壓至正常水平的泵進行控制, 利用固定的增壓給水設備來穩定水的壓力, 對于水壓水平進行測量。當管道水壓低于正常值時, 此時供水設備要及時進行水泵補水操作。當管道水壓高于正常值時, 這個時候, 就必須要讓水泵的供水工作停止, 同時對固定水壓供水設備的運行狀況進行檢測[4], 以防止水泵長期停轉, 產生相應故障, 固定水壓供水設備在消防系統中承擔著初期滅火的責任, 因此具有重要的作用, 要避免水壓波動程度較高, 給初期滅火工作帶來較大的影響, 同時該設備也具有災情模擬功能。

4.2 臨時高壓消防栓供水

在有效推進消防系統中水電氣自動化的運行時,需要著重對于高壓消防栓系統進行核心內容設置。從而更好推進后續消防系統的穩定運轉[5]。此時基于電氣自動化控制技術, 將臨時高壓消防泵進行有效控制, 著重設計其啟動程序, 促進消防泵正常運轉, 避免了由于其故障而引起的起動困難, 影響了正常的給水效果[5]。該滅火泵的起動, 與火警系統緊密相連,在火警系統完成報警及命令發出后, 火警自動啟動。

4.3 自動化監控系統

要想有效地提高在電氣自動化控制系統的基礎上提高供水系統的應用能力, 同時還必須對自動化監控系統進行合理的設置和完善。方便進行設備的運轉監控作用, 監督供水系統的工作狀態, 及時發現并解決設備運轉中產生的問題, 建議把給水系統與自動化監控系統集成在一起, 這樣就能避免由于系統自身的不適當控制而引起的水位變化[5]。同時, 該系統能有效地監視和維護自動灑水系統, 確保消防給水系統的平穩運行。

5 單片機軟件設計和測試

單片機軟件系統作為本文研究的消防系統的重要承載部分, 主要利用C 語言的相關編程技術對于STM32 單片機進行處理, 編程理論主要是按照程序調用子程序的方式來進行的, 在編程系統中, 可以實現開機執行復位操作, 使用控制面板中的按鈕來對電源窗的開閉進行控制, 通過傳感器和煙霧傳感器檢測風雨、煙霧, 自動實現窗戶的開閉, 在觸摸屏上顯示主控板, 如圖2 所示為消防控制系統的軟件設計過程[5]。

圖2 消防控制系統的軟件設計流程

通過對于STM32 型號的單片機實現通信作用,此時需要通過驗證設計組態觸摸屏軟件的方式進行?；诜抡嬖囼炂脚_對于串口進行創建調試, 形成如圖3 所示的相關參數設置。將STM32 單片機在RS 串口上的通信參數設定為USB 連接到計算機端后, 使用奇偶校驗, 串行調試發送和接收數據幀測試03 功能碼的數據幀, 讀取裝置主控板的所有寄存器的狀態信息, STM 會返回1 幀對應03 功能碼的ADU。該方法實現了對STM32 單片機的控制與監視, 實現了對STM32 單片機的控制與監視。該系統具有較好的控制與監測效果。

圖3 觸摸屏和串行通信參數的設置

6 結束語

現階段隨著我國科技水平的不斷發展完善, 對于電器自動化技術系統設計也有了成熟的發展。因此對于電氣自動化相關技術的合理研究運用具有其現實意義。在不同領域中也得到了較好的應用。消防工程一直是領域較為重要的課題, 將電氣自動化相關技術領域融入到消防工程中去, 能充分發揮其自動化優勢,促進消防工程的進一步應用。電氣自動化系統技術具有較高含量, 從而推進消防體系的進一步完善。將電氣自動化技術進行有效推進能夠顯著推動相關消防設施中人力資源的提升。