电气自动化在消防控制系统中的应用分析

石 磊

(中色科技股份有限公司)

0 引言

自古有云“水火无情”, 在中国各行各业的发展中, 火灾事故已经严重成为威胁人民生命财产安全的最严重的事故, 且火灾的发生数量逐年增加, 尤其是近年来高层住宅、工业厂房等, 成为了火灾发生最多的种类。电气自动化控制系统在消防系统中应用, 能够实现消防系统智能化, 更好的对发生火灾的位置进行精确、及时的报警和灭火响应, 对于实现消防系统快速启动, 更有助于消防系统的管理工作。

1 电气自动化控制的优势与特征

设备电气自动化系统是一个较为宽泛的概念, 现阶段新型的电气自动化系统的的主要控制对象则包含空调监控、照明和动力监控、变配电监控、给排水监控等一系列结构, 这些系统各司其职, 在电气自动化系统的建设中承担着较为重要的作用[1]。

设备电气自动化系统同时也包括实时监控, 对于实时监控系统的有效利用能够促进系统相关设备的运营维护, 及时发现并解决设施故障, 从而在源头上消除设备故障给人员带来的威胁。基于设备电气自动化系统运行原理进行研究时, 其运行原理主要基于设备相关数据信息的分析, 在通过控制系统的智能化设备对于相关数据进行分析判断处理, 从而为故障提供更加良好的参照依据[1]。

2 基于电气自动化控制的消防工程设计

2.1 消防工程的设计方案

该系统主要由电动窗、检测与控制模块、智能消防控制模块构成, 在电动窗的开启以及停止相关操作时, 主要通过智能消防控制模块外接的按钮进行控制[2]。当所处的风光雨环境处于系统设置范围内时,消防系统设置的较高精度风雨传感器将相关数值转化为电平信号。基于消防系统设置的STM32 主控板将相关信号进行传输, 从而促使进行关窗操作[2]。

对于消防系统的主控板进行实时监控, 则需要配置MCGS 组态触摸屏, 从而保持的全方面可视化消防状态。当突发消防事件时, 产生大量烟雾[2]。安装在系统内的烟尘感应器, 在探测到烟尘浓度超标时, 感应器自身所维持的离子平衡态发生变化, 并以电平讯号的方式传送至STM32 主控制板。从而使消防系统以声光报警的方式提醒人们发生火灾事件, 并开窗通风, 利用系统自备的通信模块能够向就近的消防局发送报警信号[2]。

2.2 硬件的设计

(1) 驱动控制电路

采用了TM1639 单片机作为驱动单元, 实现了对键盘感应界面的驱动, 并具有良好的抗干扰能力和较高的稳定性[3]。在显著降低设置成本的同时将串行接口与MCu 进行有机连接, 让LED 与键盘间实施自主扫描, 显著降低外围电路软硬件的设置成本。

(2) 时钟驱动电路

在消防系统实时时钟芯片的选取时, 一般选择DS1302 芯片。该芯片具有涓细电流的充电特点, 该充电模式具有较低的功耗, 形成图1 所示的时钟驱动电路。该时钟驱动系统以Vcc1 模式进行供电, Vcc2系统通过纽扣电池供电[3]。

图1 时钟驱动电路

(3) 继电器输出电路

一种基于并行, 串行的输出位移的8 位寄存器编号为74HC595D, 该寄存器能够对于高移位的时钟频率进行标准串行。但由于该系统中对于输出电流的值进行了降低, 因此影响到继电器的运行功率, 只能采取将后级电路与大电流进行串联的方式补救[3]。

一种耐受性较强的符合晶体管阵列型号为ULN2003, 其最大输出电流为500mA 为, 在大功率的驱动电路上表现良好。由于采用了一种级联的方式,将输入/输出端与输出端连接起来, 因此, 在一般传送讯号时, 藉由顶端电阻器之正常动作, 来传递晶片之噪音容许。显著提升系统的抗干扰能力[3]。该系统共分布有14 组继电器, 将其利用ULN2003 电路进行有效驱动, 因此, 它的电路简化性能得到了极大的提高, 并且使得与硬件有关的设计费用得到了最大程度的降低。

(4) RS485 通信

在该系统的通信模块中, 首先需要对于通信低功耗收发器进行设计本文采用MAX485 单片机设计了一种RS485 发送端, 通过该发送端可以方便地实现与系统主机之间的通讯, 加快了整个通讯系统的速度。同时, 本系统之通讯模组亦可避免因通讯阻抗问题所造成之讯号反射, 使通讯讯号能平稳传送, 并有效提升系统的抗干扰性[3]。

3 自动报警模块的设计

在灭火技术中, 最根本的工作目标就是尽早地发现火情并发出警报。在此阶段, 相对于传统的消防维修设备, 只能依靠人工的观察来进行维修, 不能保证及时发现火灾或其他紧急情况, 因此增加了物内人员的生命危险。该系统的具体工作原理遵循以下流程:首先在火势蔓延初期, 在触发装置对于相关灾害参数的感应下, 对当前环境包括温度, 烟雾等物理化信号进行捕捉, 从而向电信号转变, 并将相应的功能模块上传到系统设定的火警设备中[4]。及时上报火情, 实现对火情的预警。在预警开始后, 基于系统中的自动灭火消防系统进行利用, 从而在火灾初期对于灾害形势进行控制。以下对于触发装置以及火灾报警控制器进行相关分析。

3.1 触发装置

在触发设置的相关设计中, 将手动报警以及火灾探测器两个设备共同作用, 从而发挥触发装置的工作效能。将设置好的触发装置设置到内的公共场合中,当内出现火灾情况时, 有关人员按下按钮, 就能促使触发装置将火警情况进行报告[4]。在消防内设置的自动消防报警系统中, 火灾探测器属于其中的重要组成一项, 其具体效能是及时探测内部火警情况, 出发自动检测报警系统[4]。

火灾探测器包含多种类型, 第一种为感烟式火灾探测器, 该探测器的具体效能为检测内的燃烧烟雾情况, 一般在办公楼以及住宅楼中设置较多; 第二种为可燃气体火灾探测器, 其特殊性能为探测目前物内的可燃性气体浓度, 并据此判定目前是否为火情。通常用于含有大量可燃性气体的物, 例如化工燃料仓库等化学物质存放中。第三种为感光式火灾探测器, 该探测器的具体效能为基于光敏感反应的原理, 对于内部火灾情况进行感应[4]。多在易燃易爆物存放较多的物中应用。第四种为感温式火灾探测器, 主要基于当前内温度的变化判断火灾的发生。最后一种为复合式火灾探测器, 主要将以上几种探测器的效能进行集中结合, 更为全面的保证对于火灾情况的及时探测与发现。

3.2 火灾报警控制器

火灾报警控制器是消防控制系统的中心设备, 其工作原理是将较为稳定的直流电向火灾探测器中进行输送, 这样就可以对系统中不同的传输线路进行监控。目前, 较为通用的消防自动报警控制系统有很多种类型, 首先为集中报警系统, 主要在人流较为密集的住宅区域以及办公区域应用较多, 第二位为区域报警系统[4], 主要针对于物的某个具体区域进行火灾探测以及报警。第三为消防控制中心报警系统, 主要在有较高防火需求的中应用较多, 例如易燃易爆的化工燃料存放仓库等。

4 消防工程中的设备设置

4.1 固定水压供水设备

变频技术允许静止增压水供应设备对被构造成将网络中的水增压至正常水平的泵进行控制, 利用固定的增压给水设备来稳定水的压力, 对于水压水平进行测量。当管道水压低于正常值时, 此时供水设备要及时进行水泵补水操作。当管道水压高于正常值时, 这个时候, 就必须要让水泵的供水工作停止, 同时对固定水压供水设备的运行状况进行检测[4], 以防止水泵长期停转, 产生相应故障, 固定水压供水设备在消防系统中承担着初期灭火的责任, 因此具有重要的作用, 要避免水压波动程度较高, 给初期灭火工作带来较大的影响, 同时该设备也具有灾情模拟功能。

4.2 临时高压消防栓供水

在有效推进消防系统中水电气自动化的运行时,需要着重对于高压消防栓系统进行核心内容设置。从而更好推进后续消防系统的稳定运转[5]。此时基于电气自动化控制技术, 将临时高压消防泵进行有效控制, 着重设计其启动程序, 促进消防泵正常运转, 避免了由于其故障而引起的起动困难, 影响了正常的给水效果[5]。该灭火泵的起动, 与火警系统紧密相连,在火警系统完成报警及命令发出后, 火警自动启动。

4.3 自动化监控系统

要想有效地提高在电气自动化控制系统的基础上提高供水系统的应用能力, 同时还必须对自动化监控系统进行合理的设置和完善。方便进行设备的运转监控作用, 监督供水系统的工作状态, 及时发现并解决设备运转中产生的问题, 建议把给水系统与自动化监控系统集成在一起, 这样就能避免由于系统自身的不适当控制而引起的水位变化[5]。同时, 该系统能有效地监视和维护自动洒水系统, 确保消防给水系统的平稳运行。

5 单片机软件设计和测试

单片机软件系统作为本文研究的消防系统的重要承载部分, 主要利用C 语言的相关编程技术对于STM32 单片机进行处理, 编程理论主要是按照程序调用子程序的方式来进行的, 在编程系统中, 可以实现开机执行复位操作, 使用控制面板中的按钮来对电源窗的开闭进行控制, 通过传感器和烟雾传感器检测风雨、烟雾, 自动实现窗户的开闭, 在触摸屏上显示主控板, 如图2 所示为消防控制系统的软件设计过程[5]。

图2 消防控制系统的软件设计流程

通过对于STM32 型号的单片机实现通信作用,此时需要通过验证设计组态触摸屏软件的方式进行。基于仿真试验平台对于串口进行创建调试, 形成如图3 所示的相关参数设置。将STM32 单片机在RS 串口上的通信参数设定为USB 连接到计算机端后, 使用奇偶校验, 串行调试发送和接收数据帧测试03 功能码的数据帧, 读取装置主控板的所有寄存器的状态信息, STM 会返回1 帧对应03 功能码的ADU。该方法实现了对STM32 单片机的控制与监视, 实现了对STM32 单片机的控制与监视。该系统具有较好的控制与监测效果。

图3 触摸屏和串行通信参数的设置

6 结束语

现阶段随着我国科技水平的不断发展完善, 对于电器自动化技术系统设计也有了成熟的发展。因此对于电气自动化相关技术的合理研究运用具有其现实意义。在不同领域中也得到了较好的应用。消防工程一直是领域较为重要的课题, 将电气自动化相关技术领域融入到消防工程中去, 能充分发挥其自动化优势,促进消防工程的进一步应用。电气自动化系统技术具有较高含量, 从而推进消防体系的进一步完善。将电气自动化技术进行有效推进能够显著推动相关消防设施中人力资源的提升。