【文章內(nèi)容簡介】 習(xí)算法步驟做了詳細(xì)的闡述，最后采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，對火災(zāi)探測進(jìn)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(jìn)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(jī)、通訊、信息技術(shù)與建筑藝術(shù)有機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)及適應(yīng)環(huán)境變化靈活性差等缺點(diǎn)。它采用積木式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計、實施統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，滿足智能建筑高效、可靠、靈活性強(qiáng)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(jī)電設(shè)備進(jìn)行有條不紊的綜合協(xié)調(diào)，科學(xué)運(yùn)行管理及維護(hù)保養(yǎng)工作[19]。它為所有機(jī)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(dāng)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?fù)?、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(jìn)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(qiáng)、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(yù)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(jì)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(dāng)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(kuò)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(diǎn)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(jìn)步和經(jīng)濟(jì)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?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)以先進(jìn)的火災(zāi)控測技術(shù)和獨(dú)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(jìn)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(qiáng)，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(jī)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(diǎn)和終極點(diǎn)。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(zhǔn)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(qiáng)，系統(tǒng)布線簡單、靈活、方便；(6) 要求系統(tǒng)應(yīng)變能力強(qiáng)，為工程調(diào)試、系統(tǒng)管理和維護(hù)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?？傊馂?zāi)自動報警系統(tǒng)是確?，F(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(diǎn)，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(biāo)GB4717的標(biāo)準(zhǔn)，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(yùn)行的條件。當(dāng)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(yùn)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(zhǔn)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(dāng)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(yùn)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(yùn)行某個部件出現(xiàn)故障時，為了保證系統(tǒng)正常運(yùn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行機(jī)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(biāo)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(jì)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(jìn)行編碼。編碼方式有下面幾種：(1) 機(jī)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(jìn)制方式進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(biāo)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(jī)。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(jìn)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、?。槐Ｗo(hù)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(jī)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(jī)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(jī)極強(qiáng)的運(yùn)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(zhǔn)確性、可靠性方面顯示出強(qiáng)大的生命力。在火災(zāi)報警控制器性能改進(jìn)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(jìn)步。為了后續(xù)章節(jié)研究的需要，這里作重點(diǎn)簡介。工作原理圖26是一個以微型計算機(jī)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) 基本結(jié)構(gòu)圖26 現(xiàn)代火災(zāi)自動報警系統(tǒng)接口技術(shù)現(xiàn)代火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的接口電路包括輸入接口電路和輸出接口電路兩種：(1) 輸入接口電路。指模擬量探測器接口電路一般包括前置放大、多路轉(zhuǎn)換、采樣保