火災(zāi)報(bào)警消防聯(lián)動(dòng)控制器的可靠性處理

摘要：根據(jù)火災(zāi)報(bào)警消防聯(lián)動(dòng)控制器出現(xiàn)的“非正常事件”的機(jī)理和條件，提出了幾項(xiàng)針對(duì)性的處理措施+取得了明顯的效果。近年來(lái)，高樓大廈的聳起．接二連三的大廈失火事件，使防火意識(shí)已提到人們的生活議程上來(lái)，且已成為人們亟待解決的問(wèn)題，因此，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)越來(lái)越受人們關(guān)注

火災(zāi)報(bào)警消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的作用就是盡早探測(cè)到意外情況，并以最快速度作出回應(yīng)，發(fā)出各種報(bào)警信號(hào)(廣播、音響、燈光、顯示等)，且在進(jìn)一步確認(rèn)火警后，自動(dòng)控制一系列消防裝置動(dòng)作(如：可自動(dòng)控制水噴淋系統(tǒng)等滅火裝置、防排煙系統(tǒng)、消防水泵、消防電梯、配電盤(pán)、卷簾門(mén)、火警照明系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、集中彩色圖形顯示系統(tǒng)、GAS氣體緊急關(guān)斷裝置及進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)等動(dòng)作)，以防止火災(zāi)的蔓延并使現(xiàn)場(chǎng)人員能迅速了解火災(zāi)情況，及時(shí)、方便地撤離。

目前，市場(chǎng)上的火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)品種繁多，功能各異周內(nèi)的、國(guó)外的各類產(chǎn)品異彩紛呈，如美國(guó)、日本、中國(guó)香港及內(nèi)地的各類產(chǎn)品相繼出現(xiàn)，各產(chǎn)品的誤報(bào)率高低不同。誤報(bào)會(huì)給人們帶來(lái)不必要的損失和驚擾。相比之下，有幾種進(jìn)口產(chǎn)品還質(zhì)量較好，誤報(bào)率低，但價(jià)格昂貴(高出國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的幾十倍以上)。所以，設(shè)計(jì)出高性能、高可靠性、功能齊全、價(jià)格適中的火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)消防控制系統(tǒng)已成為國(guó)內(nèi)專業(yè)技術(shù)人員的一大亟需完成的課題。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)火災(zāi)報(bào)警消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為系統(tǒng))的性能可靠性提出了許多要求。在這些要求中，有氣候環(huán)境方面的，有機(jī)械環(huán)境方面的，有電瞬變脈沖等電干擾條件下的。為了使系統(tǒng)能夠經(jīng)受住這些試驗(yàn)，在試驗(yàn)的全過(guò)程能夠正常工作，不出現(xiàn)三誤三漏，即不出現(xiàn)誤報(bào)火警、誤消防聯(lián)動(dòng)控制、誤報(bào)故障，不出現(xiàn)漏報(bào)火警、漏消防聯(lián)動(dòng)控制、漏報(bào)故障，設(shè)計(jì)者必須全面了解系統(tǒng)出現(xiàn)“非正常事件”的機(jī)理和條件，針對(duì)性地處理。本文就處理這類“非正常事件”的實(shí)例介紹如下：

1、模擬量探測(cè)器及其“臟”處理

系統(tǒng)的主要信息來(lái)源是探測(cè)器，一個(gè)系統(tǒng)可接收多達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)探測(cè)器的信息。因此，探測(cè)器的質(zhì)量和對(duì)它的處理就成為首要問(wèn)題。按信息特征劃分，探測(cè)器有兩類；一類為開(kāi)關(guān)量探測(cè)器，其信息為有”或“無(wú)”；另一類為模擬量探測(cè)器，其信息為模擬量，其模擬量的大小同探測(cè)地的煙火大小成比鍘關(guān)系。

探測(cè)器給系統(tǒng)的信息特征是：大多數(shù)探測(cè)器在漫長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)是“無(wú)火警”，此時(shí)，開(kāi)關(guān)量探鍘器給系統(tǒng)是一個(gè)O”狀態(tài)字；而模擬量探測(cè)器給系統(tǒng)則是一個(gè)表示煙火很小的模擬量值。

從上述機(jī)理不難看出；系統(tǒng)無(wú)法判斷開(kāi)關(guān)量探測(cè)器的“正常狀態(tài)”的程度，而對(duì)模擬量探測(cè)器，則可以利用連續(xù)讀取信息的數(shù)值，進(jìn)行判斷處理，所以，模擬量探測(cè)器得到了廣泛的應(yīng)用，以下．本文所指的探測(cè)器均為模擬量探測(cè)器。

在漫長(zhǎng)的“無(wú)火警”的條件下。系統(tǒng)按順序?qū)γ總€(gè)探測(cè)器都進(jìn)行巡檢，讀取其模擬量量值，判斷其量值是否已達(dá)到火警的程度，或者判斷探測(cè)器本身是否已出現(xiàn)異常。

探測(cè)器的**個(gè)普遍問(wèn)題是“怕臟”，臟對(duì)探測(cè)器影響的特征是模擬量量值緩慢變化，針對(duì)這一機(jī)理，系統(tǒng)就可以對(duì)探測(cè)器進(jìn)行慢變化分析處理，當(dāng)蠕變到某一個(gè)限定值時(shí)，系統(tǒng)將通知操作人員，即顯示該探測(cè)器“臟”或“極臟”，并提示維護(hù)

對(duì)蠕變處理的要求是：不產(chǎn)生誤報(bào)火警或漏報(bào)火警；能按設(shè)定的速度求得蠕變值；在出現(xiàn)火警時(shí)，火警量值蠕變很小；偶然出現(xiàn)的大數(shù)值影響蠕變值甚微：數(shù)字處理簡(jiǎn)單。

按上述機(jī)理和條件，筆者沒(méi)有采用剔點(diǎn)和加權(quán)處理的方法，而是采用下述方法求得蠕變值Y

求得探測(cè)器的蠕變值后．再同設(shè)定“臟”或“極臟”的數(shù)值比較。若其值超過(guò)設(shè)定的閣值，則判定探側(cè)器為“勝”或“極臟”這種準(zhǔn)確的提示屬于正常工作范圍，從而避免了系統(tǒng)因探測(cè)器臟而出現(xiàn)三誤三漏的“非正常事件”。

2、采用類比處理法抵消環(huán)境條件的影響

  探測(cè)器的第二個(gè)普遍問(wèn)題是受環(huán)境的溫度、塵土、煙霧、濕度、酸堿性的影響較大。例如，某商場(chǎng)的白天和夜晚，某城市的春霧天氣和炎夏時(shí)節(jié)，探測(cè)器的正常數(shù)值就有較大的變化。這些變化將直接影響系統(tǒng)的火警報(bào)警、探測(cè)器故障(包括臟)分折，將降低報(bào)警和故障分析的準(zhǔn)確程度。

探測(cè)器雖然受上述環(huán)境條件的影響較大，但是，在同類的探測(cè)器中，在環(huán)境條件基本相同的條件下．其模擬量是相近的．也就是說(shuō)，它們的測(cè)量值在其平均值附近分布。

若對(duì)公式(1)、(2)、(3)的蠕變值，分開(kāi)成晚上(例如晚12點(diǎn)到清晨6點(diǎn))、白天L例如上午11點(diǎn)到下午5點(diǎn))和全天(其余時(shí)間)分別進(jìn)行處理，然后求其同類探測(cè)器不同時(shí)間條件下的蠕變平均值，把這三-個(gè)平均值當(dāng)作晚上、白天全天韻l基準(zhǔn)值，用比較的方法去修正相應(yīng)的火警報(bào)警、探測(cè)器臟的閩值及故障報(bào)警的翩值“_—這就是筆者采用的類比處理法．用這種處理方法，就可以抵消大部分探鍘器的受環(huán)境影響的變化值．提高火災(zāi)報(bào)警和探測(cè)器故障分析的準(zhǔn)確程度。

3、軟硬件結(jié)合，提高輸出波形質(zhì)量

系統(tǒng)同數(shù)千個(gè)探測(cè)器和模塊聯(lián)絡(luò)一般都采用兩總線制，采用2咖吣波特的傳輸速率。兩總線的單程長(zhǎng)度可達(dá)1500m，寄生電感、電容較大。這種兩總線制是把供電、呼號(hào)、讀取數(shù)據(jù)融為一體，都采用脈沖方波的形式，有電壓方式，也有電流方式在此條件下，若沒(méi)有特別措施，在電感電容的作用下，將不可避免地產(chǎn)生較大的“反沖和“振蕩”這種“反沖”和“振蕩”是信息傳輸?shù)牟环€(wěn)定因素。為了消除這些不穩(wěn)定因素，就必須提高輸出波形質(zhì)量。

提高輸出波形質(zhì)量的途徑一般是提高輸出驅(qū)動(dòng)能力和頻響。在實(shí)踐中，筆者還采用了“方波前后沿增加阻尼開(kāi)關(guān)”的方法，即軟硬件結(jié)合，實(shí)時(shí)地打開(kāi)阻尼網(wǎng)絡(luò)這樣，既不增加驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載，又快速吸收振蕩能量，從而使輸出波形達(dá)到理想的程度。

4、在一定的環(huán)節(jié)上增加制斷的次數(shù)

在系統(tǒng)中，每秒鐘有幾百個(gè)到數(shù)十萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)傳送，在這些數(shù)據(jù)中，哪個(gè)數(shù)據(jù)是假呢?系統(tǒng)不可能對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)都進(jìn)行“復(fù)查”，只能對(duì)那些可能出現(xiàn)假的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)查，而對(duì)“不可能事件”則可完全放心。

話又說(shuō)回來(lái)，哪些是可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)呢?要對(duì)空虛問(wèn)題作全面肯定的答復(fù)，只能回到前面所述的一句話，即設(shè)計(jì)者必須全面了解系統(tǒng)出現(xiàn)“非正常事件”的機(jī)理和條件，這樣才能做到這一點(diǎn)。筆者在此略舉幾例如下。

4．1多次查訪電渣脈沖寬度

在呼叫探測(cè)器以后，探測(cè)器以電流脈沖寬度的形式，回送模擬量量值。其電流脈沖有可能受電脈沖干擾的影響，出現(xiàn)不需要的低電平。為防止假的低電平信號(hào)當(dāng)作真，筆者采用了三次連續(xù)讀取判為真的方法，這樣就確保了讀取數(shù)據(jù)的可靠性。因?yàn)椤愕碾娒}沖干擾的持續(xù)時(shí)間很短，三個(gè)不相關(guān)的電脈沖干擾的連接概率又趨近于零。

4．2延時(shí)查訪火警

對(duì)于火警的首警，一般應(yīng)持慎重的態(tài)度，以防止誤報(bào)火警。

火災(zāi)的特點(diǎn)是：一旦真有火災(zāi)，其探測(cè)到的火警模擬量值不可能在幾秒鐘內(nèi)消失。反之，能夠在數(shù)秒鐘內(nèi)消失的火警模擬量值，就不是真火災(zāi)，很可能是某種短暫的光、煙霧的干擾所致。

因此，一旦檢測(cè)到火警的首警，就應(yīng)當(dāng)在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的_允許時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行多次查詢，對(duì)于有特殊延時(shí)要求的探測(cè)器，則應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次巡檢，連續(xù)三次超過(guò)火警閾值時(shí)，則為真。

為什么又規(guī)定為連續(xù)三次呢?根據(jù)概率的獨(dú)立性公式，其誤報(bào)火警的概率為單次誤報(bào)火警概率的立方，這樣，誤報(bào)火警的概率約為(3x10一)，也就是讓誤報(bào)率從百分之三降低到百萬(wàn)分之二十七。

4．3多次查詢消防聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)

在消防聯(lián)動(dòng)中，有一種消防聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)，用它來(lái)打開(kāi)消防設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遙控消防為了準(zhǔn)確完成消防任務(wù)，避免滅火設(shè)備誤動(dòng)作，就必須對(duì)消防聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行多次查詢確認(rèn)。因?yàn)橄缆?lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)比較重要，若誤動(dòng)作或漏動(dòng)作，都將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以，宣采取多次查詢．以防止假脈沖的干擾。

5、連續(xù)多次電源故障為真電源故障

在系統(tǒng)的故障檢測(cè)分析中，有一項(xiàng)為AC220V的電源故障按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，AC220V電源的正常范圍為187V～242V。否則為電源故障。但是各地方的電源情況相差很大，有些地方的電源電壓低到140V，有時(shí)高到275V。同時(shí)電源波形畸變也很?chē)?yán)重，高歡諧波幅值很高，電源起伏波動(dòng)無(wú)常。這樣，就要求設(shè)計(jì)者一方面提高電源的適應(yīng)范圍．同時(shí)，放寬電源故障的判斷條件，脒放寬上下限電壓值外，還放寬持續(xù)時(shí)間的要求對(duì)于AC220V，連續(xù)2O次超過(guò)規(guī)定值為真故障。當(dāng)然，這一設(shè)計(jì)無(wú)充分的理論依據(jù)，只是根據(jù)各地的電源現(xiàn)狀而得到的經(jīng)驗(yàn)處理值。

作為火災(zāi)報(bào)警消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，為降低其誤報(bào)率，除采取上述的一些描施外，還在硬件的連接上采用閉環(huán)連接方式，這樣，當(dāng)探測(cè)器、模塊或線路有故障時(shí)，仍能保持系統(tǒng)蕞大限度的正常以提高系統(tǒng)的可靠性；還可設(shè)置三層次報(bào)警值：預(yù)火警、火警、聯(lián)動(dòng)。除此之外，作為一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，還采用了一般的軟硬件抗干擾措施。

筆者用文中介紹的方法，針對(duì)性地處理了那些可能出現(xiàn)的非正常事件”，使所研制的新產(chǎn)品順利地通過(guò)國(guó)家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心的檢驗(yàn)．并投入使用，效果良好?；馂?zāi)報(bào)警消防聯(lián)動(dòng)控制器的可靠性處理/文/聶麗文鄧方鴻