【文章內(nèi)容簡介】 的火焰面積和尖角特征出發(fā)，重點研究了數(shù)字圖像處理技術(shù)識別方法第四章主要研究BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的應(yīng)用。首先介紹了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，然后對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)做了研究，再次對BP算法的學(xué)習(xí)算法步驟做了詳細的闡述，最后采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，對火災(zāi)探測進行了視頻檢測、氣體辨識BP網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練與驗證實驗和現(xiàn)場實例分析，取得了較好的實驗效果。第五章首先對自己的研究工作進行了全面的總結(jié)，然后用科學(xué)發(fā)展觀的眼光，探討了智能建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)這一領(lǐng)域的發(fā)展方向。59工程碩士學(xué)位論文 第二章 智能建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)構(gòu)成原理第二章 智能建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)構(gòu)成原理 智能建筑的組成及功能智能建筑是采用系統(tǒng)集成方法將計算機、通訊、信息技術(shù)與建筑藝術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物。智能建筑的結(jié)構(gòu)可用圖21表示。它由智能建筑環(huán)境內(nèi)系統(tǒng)集成中心(SIC, System Integrated Center)，利用綜合布線系統(tǒng)(PDS, Premises Distribution System)，形成標準化強電與弱電接口，連接3A系統(tǒng)即建筑自動化系統(tǒng)(BAS, Building Automation System)、通訊自動化系統(tǒng)(CAS，Communication System)、辦公自動化系統(tǒng)(OAS, Office Automation System)，實現(xiàn)3A功能即建筑自動化、通訊自動化和辦公自動化功能。 圖21 智能建筑結(jié)構(gòu)示意圖綜合布線系統(tǒng)綜合布線系統(tǒng)(PDS)是智能建筑連接3A系統(tǒng)各種控制及信號必備的集成化通常使用傳輸系統(tǒng)，它利用無屏蔽雙絞線(UTP)或光纖實現(xiàn)建筑物內(nèi)的語言、數(shù)據(jù)、監(jiān)控圖像和樓宇控制信號的實現(xiàn)傳輸。PDS由工作區(qū)（終端）子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)組成，是命令運行的可信賴的保證。PDS克服了傳統(tǒng)布線中各系統(tǒng)互不關(guān)聯(lián)、施工管理復(fù)雜、缺乏統(tǒng)一標準及適應(yīng)環(huán)境變化靈活性差等缺點。它采用積木式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計、實施統(tǒng)一標準，滿足智能建筑高效、可靠、靈活性強的要求[17]。建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)對智能建筑中的暖通、空調(diào)、電力、照明、供排水、消防、電梯、停車場、廢物處理等大量機電設(shè)備進行有條不紊的綜合協(xié)調(diào)，科學(xué)運行管理及維護保養(yǎng)工作[19]。它為所有機電設(shè)備提供了安全、可靠、節(jié)能、長壽。通訊自動化 該系統(tǒng)可分為衛(wèi)星通訊、圖文通訊、語言通訊及數(shù)據(jù)通訊等四個子系統(tǒng)[20]：(1) 衛(wèi)星通訊突破了傳統(tǒng)的地域觀念，起到了零時時差信息的重要作用；(2) 圖文通訊在當今智能化建筑中，可實現(xiàn)傳真、可視數(shù)據(jù)檢索、電子郵件、電視會議等多種通訊業(yè)務(wù)。(3) 語言通訊系統(tǒng)可提供預(yù)約呼叫、等候呼叫、自動重撥、快速撥號、轉(zhuǎn)向呼叫、直接撥入、用戶賬單報告、語言郵政(Email)等上100種不同特色的通訊服務(wù)；(4) 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)可供用戶建立區(qū)域網(wǎng)，以聯(lián)接其辦公區(qū)內(nèi)電腦系統(tǒng)及其外部設(shè)備，從而完成電子數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)(EDI)。系統(tǒng)還可使不同型號的電腦相互之間進行通訊。辦公自動化系統(tǒng)OAS用于實現(xiàn)智能建筑中涉及部門多、綜合性強、時效性高的行政、財務(wù)、商務(wù)、檔案、報表、文件等信息管理業(yè)務(wù)。因此，辦公自動化系統(tǒng)被譽為智能建筑忠實可靠的人事、財務(wù)、行政、保衛(wèi)、后勤的總管。OA系統(tǒng)是在CA系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立起來的信息系統(tǒng)，主要由日常事務(wù)型和決策型兩個子系統(tǒng)組成。前一個子系統(tǒng)是通用的，主要是提高人們的工作效率。后一個子系統(tǒng)與人們從事的工作領(lǐng)域有關(guān)。如：金融領(lǐng)域的專用信息系統(tǒng)、工業(yè)企業(yè)領(lǐng)域的專用信息系統(tǒng)、國家宏觀經(jīng)濟調(diào)控領(lǐng)域的專用信息系統(tǒng)等[21，22]。 智能建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 基本結(jié)構(gòu) “火災(zāi)自動報警系統(tǒng)”實際上是“火災(zāi)探測報警和消防設(shè)備聯(lián)動控制系統(tǒng)”的簡稱[23]。其結(jié)構(gòu)示意圖如22所示。從圖中可以看出：在火災(zāi)報警系統(tǒng)中，火災(zāi)探測器長年累月地監(jiān)控被警戒的現(xiàn)場和對象。當監(jiān)測場所或?qū)ο蟀l(fā)生火災(zāi)時，火災(zāi)探測器將檢測到火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧、高溫、火焰及火災(zāi)特有的氣體等信號并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過與正常狀態(tài)或參數(shù)模型分析比較，給出火災(zāi)報警信號。產(chǎn)生報警并通過火災(zāi)報警控制器上的聲光報警顯示出來。同時，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)通過火災(zāi)報警控制器啟動警報裝置，告誡現(xiàn)場人員投入滅火操作或從火災(zāi)現(xiàn)場迅速逃離疏散；并且啟動斷電控制器裝置、防排煙設(shè)備、防火門、防火卷簾、消防電梯、火災(zāi)應(yīng)急照明、消防電話等減災(zāi)裝置，防止火災(zāi)擴散蔓延；一旦火災(zāi)被及時撲滅，系統(tǒng)又恢復(fù)到原來的監(jiān)控狀態(tài)。圖 22 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)示意圖 基本性能 圖23為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能關(guān)系圖。從圖中可以得知：高層建筑及智能建筑中的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是以火災(zāi)現(xiàn)象為監(jiān)測對象，根據(jù)防火、滅火要求和特點而設(shè)計、構(gòu)成和工作的。是一種及時發(fā)現(xiàn)和通報火情，并采取有效措施控制和撲滅火災(zāi)而設(shè)置在高層建筑或智能化建筑物中的自動消防設(shè)施，是將高層建筑或智能化建筑中的火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，減少火災(zāi)危害及其損失的有力工具。隨著社會的進步和經(jīng)濟繁榮，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)作為有效的消防技術(shù)手段之一，也越來越顯示出它的重要性。火災(zāi)自動報警系統(tǒng)以先進的火災(zāi)控測技術(shù)和獨特的報警裝置的高分辨率，不但能報出大樓內(nèi)火警所在的位置和區(qū)域，而且還能進一步分辨出是所連接的哪一個裝置在報警以及裝置的類型、本大樓消防系統(tǒng)的具體處理方式等；系統(tǒng)可以使大樓的燈光、照明、配電、音響與廣播、電梯等裝置，通過中央監(jiān)控裝置或系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動控制，實現(xiàn)通信、辦公和保安系統(tǒng)的自動化。所以，從消防安全需要出發(fā)，高層建筑或智能化建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)該采用相關(guān)規(guī)范要求的系統(tǒng)設(shè)計模式[24]。一般來說，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾個方面的性能要求：（1）具有模擬量或智能化火災(zāi)探測方法和總線制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；（2）現(xiàn)場火災(zāi)探測器或傳感器能采集動態(tài)數(shù)據(jù)并有效傳輸；（3）報警控制器具有火災(zāi)識別模型，火災(zāi)報警可靠及時，誤報率低；（4）系統(tǒng)具有報警閾值自動修正、靈敏度高等判優(yōu)等功能；（5）系統(tǒng)工作穩(wěn)定，兼容光煥發(fā)性強，消防設(shè)備聯(lián)動控制功能豐富，邏輯編程便利；（6）系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)共享、電源與設(shè)備監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和消防設(shè)備管理功能；（7）系統(tǒng)具有良好的人機界面和應(yīng)用軟件，具有綜合管理和服務(wù)能力。圖23 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能關(guān)系圖 基本要求 “報警早，損失少”，早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)和及時撲救火災(zāi)是設(shè)計火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的出發(fā)點和終極點。其目的是能將損失控制在最小范圍內(nèi)，滿足高層建筑或智能化建筑消防安全方面的性能要求。正是基于這種思想和高層智能化建筑以自救為主的消防指導(dǎo)原則，我國的消防技術(shù)規(guī)范《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50045——1995)（2002年版）、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJ161987)（2002年版）、《建筑內(nèi)裝修設(shè)計防火規(guī)范》(GB50221995)和《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB50116——1998)等都對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)及其技術(shù)產(chǎn)品提出了以下的一些要求：(1) 確保建筑物內(nèi)火災(zāi)探測和報警功能有效，保證不出現(xiàn)漏報真實火災(zāi)；(2) 克服環(huán)境因素對系統(tǒng)的影響，減少系統(tǒng)的誤報率；(3) 確保系統(tǒng)工作可靠穩(wěn)定，信號傳輸準確及時；(4) 要求系統(tǒng)具有設(shè)計靈活性和產(chǎn)品成系列兼容性，適應(yīng)不同工程需要；(5) 要求系統(tǒng)工程適應(yīng)性強，系統(tǒng)布線簡單、靈活、方便；(6) 要求系統(tǒng)應(yīng)變能力強，為工程調(diào)試、系統(tǒng)管理和維護諸方面提供方便；(7) 要求系統(tǒng)的性能價格比高；(8) 要求系統(tǒng)聯(lián)動功能豐富、聯(lián)動邏輯多樣、控制方式有序有效。總之，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是確保現(xiàn)代高層建筑及智能化建筑免除或減少火災(zāi)危害的極其重要的安全設(shè)施。正確合理地設(shè)計、安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是現(xiàn)代高層建筑及智能化建筑電氣設(shè)計、施工的一頂重要內(nèi)容。因此，對于從事消防系統(tǒng)工程和建筑電氣技術(shù)工作的工程技術(shù)人員而言，系統(tǒng)掌握高層建筑及智能化建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的組成原理、結(jié)構(gòu)特點，熟悉火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要設(shè)備裝置的電路原理、技術(shù)性能是極其重要的。 火災(zāi)探測器原理 火災(zāi)自動報警控制器 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的所有設(shè)備都直接或間接地與火災(zāi)報警控制器相連接，火災(zāi)報警控制器是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的心臟[25]。雖然各廠家的生產(chǎn)的控制器性能、型號不完全相同，就是同一廠家生產(chǎn)的不同型號的產(chǎn)品性能也有很大的差別，但總的要求都必須符合國標GB4717的標準，控制器的基本功能是：(1) 主備電源 主電源是為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)提供可靠的供電電源服務(wù)， 以保證系統(tǒng)正常運行的條件。當備用電池的電壓低于20V時，控制器報故障，這時應(yīng)關(guān)閉維修，以防蓄電池過放而被損壞，影響火災(zāi)自動報警的正常運轉(zhuǎn)和監(jiān)控。(2) 火災(zāi)報警 這是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的關(guān)鍵部份。當收到探測器（手動報警按鈕、消火栓按鈕及輸入模塊）發(fā)來的火警信號時，均可在控制器發(fā)出聲、光報警信號；這時火警指示燈亮；顯示首次報警地址號及總數(shù)，其余火警可通過鍵盤操作顯示火警地址；鎖定時鐘顯示，直至火警復(fù)位，才顯示實際時間（年、月、日、時、分）。(3) 故障報警 故障報警即是我們平時說的“誤報”，當出現(xiàn)這種情況時，故障指示燈亮；發(fā)出長音故障音；顯示首次故障地址號及類型號；鎖定時鐘顯示，直至故障復(fù)位，才顯示實際時間；故障情況下出現(xiàn)火警時，則由故障報警自動轉(zhuǎn)化為報火警；當火警被清除后，又恢復(fù)故障報警。因此，盡量減少故障報警是提高火災(zāi)自動報警系統(tǒng)準確率的極其重要的一環(huán)。(4) 自動巡檢 自動巡檢功能好像公安巡邏民警巡查社會治安狀況一樣，當火災(zāi)自動報警系統(tǒng)長期處于監(jiān)控狀態(tài)，為了檢查系統(tǒng)工作是否正常，控制器設(shè)置檢查鍵。處于檢查狀態(tài)時，凡是運行正常的部件均能向控制器發(fā)回火警信號，此時控制器做出相應(yīng)反應(yīng)，說明整個報警系統(tǒng)工作是正常的。(5) 自動打印和記錄功能控制器能保存供火災(zāi)調(diào)查用的永久性的火警和故障信息，并可隨時調(diào)用。(6) 隔離功能 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)安裝完畢后，電源接通后，系統(tǒng)就開始注冊，自動完成對每個部件賦予部位號。系統(tǒng)運行某個部件出現(xiàn)故障時，為了保證系統(tǒng)正常運行，就對故障部件實行手動關(guān)閉（隔離）。這就是隔離功能。(7) 聯(lián)動控制 聯(lián)動控制有自動和手動兩種方式，用功能鍵進行選擇。（8）火災(zāi)報警控制器產(chǎn)品型號編制方法火災(zāi)報警控制器產(chǎn)品型號編制方法[26]是按照“中華人民共和國專業(yè)標準ZB C8100284”執(zhí)行的，其編制方法如圖24所示?；馂?zāi)報警控制器代號號碼號JBCQG20主參數(shù)結(jié)構(gòu)特征代號分類特征代號應(yīng)用范圍特征代號號碼號號消防產(chǎn)品分類代號號⑥⑤④③②①圖24 火災(zāi)報警控制器型號編制方法 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的線制 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的線制是指探測器和控制器之間的連線數(shù)量及其相應(yīng)的技術(shù)，連線數(shù)量的多少關(guān)系到設(shè)計的工作量、施工的難度、系統(tǒng)的可靠性、系統(tǒng)的運行機制和工程的成本。多線制系統(tǒng)在大規(guī)模集成電路出現(xiàn)之前，出于對探測器體積和質(zhì)量的限制，探測器本身沒有編碼器，為了確定大量探測器的位置，將每個探測器的引線直接連到控制器，在控制器的接線處標明該探測器的位置，這就實現(xiàn)了火災(zāi)報警到部位的功能。圖25為多線制火災(zāi)自動報警系統(tǒng)連線圖?？刂破?23n 圖25 多線制火災(zāi)自動報警系統(tǒng)連線制總線制系統(tǒng)20世紀80年代以來，大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使得每個探測器給定一個特定的編碼地址成為可能。編碼地址和探測器的平面配置圖互相對應(yīng)，只要知道了編碼地址也就知道探測器的部位。手動報警按鈕、消火栓按鈕、輸入模塊和輸出模塊等部件，也采用同樣的方法進行編碼。編碼方式有下面幾種：(1) 機械編碼。最早的編碼器用8位撥碼開關(guān)設(shè)置地址碼，撥碼開關(guān)按二進制方式進行編碼，其中第8位不用。(2) 電子編碼。用電子編碼器通過有線的方法對探測器、模塊和火災(zāi)顯示器等進行電子編碼。其原理是：將探測器或模塊的兩根總線輸入端與電子編碼器的總線輸出端相連，電子編碼器可對探測器的地址碼、設(shè)備類型、靈敏度等進行設(shè)定、讀出和刪除；也可以對模塊的地址碼、設(shè)備類型、狀態(tài)參數(shù)進行設(shè)定、讀出和刪除。(3) 預(yù)置編碼 。近年來有的廠家在出廠時，就將探測器的唯一地址碼設(shè)置好?，F(xiàn)場調(diào)試人員只要將所使用的探測器的地址碼讀出，標在設(shè)計圖上，然后在相應(yīng)的地址碼上將該部件的位置名稱輸入主機。傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)的功能是傳遞現(xiàn)場設(shè)備、部件（如探測器）與微處理器之間的所有信息。一般采用專用的阻燃的雙膠線或電纜傳輸信號，傳輸距離最大為12001500m。為了減少導(dǎo)線損耗的影響，常常采用的是間接傳輸方式：即有頻率傳輸和數(shù)字信號傳輸?shù)取?傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是指1995年以前，我國生產(chǎn)的火災(zāi)探測器都是開關(guān)量火災(zāi)探測器，由于探測器的輸出只有兩種狀態(tài)，用軟件方法進行信號處理也十分簡單，人們將這樣的系統(tǒng)稱為傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。從設(shè)計角度來說，傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計范圍根據(jù)工程建設(shè)規(guī)模的大、??；保護智能建筑的對象（防火等級的二級、一級、特級）；聯(lián)動功能的簡單、較復(fù)雜、復(fù)雜；消防管理機構(gòu)設(shè)置的形式等等。傳統(tǒng)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)規(guī)模大小分為區(qū)域報警系統(tǒng)、集中報警系統(tǒng)、控制中心報警系統(tǒng)三種基本形式[27]。 現(xiàn)代火災(zāi)自動報警系統(tǒng)隨著微電子技術(shù)和計算機軟件技術(shù)在消防產(chǎn)品中的大量應(yīng)用，集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化程度的不斷提高，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式越來越靈活多樣，很難精確劃分幾種固定模式。而微型計算機極強的運算能力、眾多的邏輯功能等優(yōu)勢，對改善和提高系統(tǒng)的快速性、準確性、可靠性方面顯示出強大的生命力。在火災(zāi)報警控制器性能改進方面，產(chǎn)生了可尋址開關(guān)量報警系統(tǒng)。模擬量探測器的誕生，使得用軟件處理火災(zāi)信號的能力大大地提高，產(chǎn)生了許多新的算法，推動了火災(zāi)自動報警技術(shù)的進步。為了后續(xù)章節(jié)研究的需要，這里作重點簡介。工作原理圖26是一個以微型計算機為基礎(chǔ)的現(xiàn)代火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的基本原理。系統(tǒng)中，火災(zāi)探測器、消防聯(lián)動設(shè)備等必須通過輸出接口才能與微處理器相連。(a) 基本原理(b) 基本