智能化技术下高层建筑干式消火栓系统设计

刘 倩

（呼和浩特市消防救援支队赛罕区大队，内蒙古 呼和浩特 010020）

0 引言

干式消火栓（通常情况下是指室内消火栓）系统作为高层建筑物内的首选消防系统，因高层建筑物自身因素的约束，无法保证消防系统内水量的供给，一般采用干式。在当今社会高层建筑中原有的干式消火栓系统存在烟雾报警装置接收、反应速度慢，已无法处理大多数高层建筑人员密集、建筑面积较大、装修样式材料较为复杂等火情问题，因此，在下文中采用智能化技术手段对高层建筑干式消火栓系统进行优化，利用人工智能手段缩短干式消火栓系统烟雾报警装置响应时间，降低高层建筑火灾风险，保障人们生命财产安全。

1 智能化技术下高层建筑干式消火栓硬件设计

高层建筑干式消火栓的烟雾报警装置硬件系统主要由其内部主控芯片、电源装置、蜂鸣报警器、烟雾感应装置等组成。

图1 干式消火栓烟雾报警器

通过电源对输入报警装置的电压进行稳压、变压处理，并利用烟雾信号检测与信息传递终端，进一步稳定系统电压。充当“大脑”的主控芯片负责处理分析接收到的烟雾信息，控制其系统内部参数设置和输入、输出电源。烟雾报警装置通过探测器所接收到的起火信息传递到主控芯片，主控芯片对接收的数据进行分析处理，当信号量超过既定范围，系统确定发生火情，蜂鸣报警器接收到火情信号进行报警，并将火情数据传递给监控终端，完成整个烟雾报警装置流程。

1.1 主控芯片设计

以LoRaWAN协议栈作为烟雾报警系统的运行基础，利用其低损耗、远距离传输、数据安全等性能优势，在缩短成本的基础上提升烟雾报警装置系统的稳定性。在整个系统运行下，主控芯片作为烟雾报警装置的核心硬件，协调其他部分硬件的正常运行，也是各节点低损耗、高效率的系统设计核心。烟雾报警装置对设备所处环境的烟雾浓度、周围温度进行监控预报，以监控主机与烟雾报警装置互通数据信息。其内部主控芯片一般以低耗能状态（休眠、待机、停止三种状态）降低其整体的能源消耗。因此，主控芯片是智能化技术下提升干式消火栓系统中烟雾报警装置设计的关键点，其可以从根本上缩短火灾响应速度，为接下来救援提供宝贵时间。

1.2 烟雾感应装置设计

烟雾感应装置一般在发生火情时，主动监测周围环境烟雾，将物理信号转化为数字信号，上传给主控芯片，并由主控芯片进行预判。因此，在烟雾报警装置的硬件设计中，为了减少电能消耗，烟雾感应装置一般只在使用时为其提供电能，由系统内主控芯片为其制定定时装置。

蜂鸣报警器利用稳压电源发出特定的响声，通过主控芯片判断是哪种级别的火情或是有无火情，利用不同频次的震动来发出声响。

2 智能化技术下高层建筑干式消火栓软件设计

2.1 消防数据采集处理

烟雾感应器通过对周围环境中烟雾浓度的变化，通过定时器技术并利用AD进行数据计算采集，串口发送响应命令得到数据信息，将其转化为数字信息，传递给主控芯片MCU。为了能够更好地得到准确实时数据，对于其涉及到的参数信息进行合理采集。由于两项内容需要通过AD进行采集，但每次其端口智能采集一组数据信息，为了得到更准确的信息，每0.5s系统软件进行一次AD端口启动，两组参数交替采集，保证了数据采集过程的稳定性、实时性。将各数据点采集到的参数进行初步分类整理并发送至综合数据管理平台，提升平台运算速率、精度的同时减轻平台数据筛选的压力。

2.2 预警模块运行设定

系统平台采用模块化的程序对系统软件进行搭建：采集模块将烟雾感应器采集的周围环境烟雾浓度数据通过主控芯片进行处理转换成数据信息，计算当前环境烟雾浓度；通过主控芯片程序设定的预警与报警阈值进行对比，到达阈值条件系统会根据不同烟雾浓度值预判是否发生火情，并将命令传递给电脑终端进行下一步处理。通过监测模块采集数据为消防栓工作提供数据来源与基础，以主控芯片作为系统运行的核心数据处理者，两者有机结合保证消防救援工作的正常运行。

3 系统验证测试

3.1 系统测试平台

为确保在此次系统测试中，测试平台能够正常运转，并能够与其他相同类型的系统进行比较。将测试平台分为硬件与软件两部分进行设计。

硬件部分：以SIM850为模块的GPRS电源；DC/CD转换器MIC3050；LPC 1752单片机。

软件部分：服务器所应用操作系统为Windows Server 2018及以上系统；设定服务器开发平台为MyEclipse；服务器配置为Internet Information Server；数据库为SQL Server 2018；客户端应用浏览器为Firefox或Chrome

3.2 系统测试参数

通过此次设计的系统，为了更好地将文中设计的系统与传统系统进行对比，将测试分为前后两个测试阶段进行，利用模拟高层建筑物中7处不同起火点进行系统测试。在两轮测试中，统计三种系统烟雾报警装置反应时间得出系统测试结果。

3.3 系统测试结果

表1 系统烟雾装置反应时间

通过上面测试数据结果可知，文中设计的烟雾报警装置系统对起火时感应起火的反应速度明显优于传统系统的反应速度。在多次起火测试过程中，文中设计系统的响应起火反应速度较传统系统：①与传统系统；②均短。依据系统测试数据所得出的结论可知，虽然文中设计的系统更优于其他两种系统，更能降低火灾带给高层建筑的损失，但是三种系统仍在发生火灾时需要反应时间。

4 结束语

通过此次研究表明，测试中利用智能化技术环境下对高层建筑干式消火栓系统进行烟雾报警装置优化，大大缩短了该装置的系统响应时间，为今后系统应用奠定了实践基础。但由于社会发展迅猛，此次研究中设计的系统仍存在一定的不足，需利用智能化的技术手段通过日后不断与现实情况相结合，逐步改善其系统设计内容来达到高层建筑对于干式消火栓系统的需求。