火灾自动报警及消防联动控制实验系统设计.pdf
消防与安防 低压电器(200720)现代建筑电气篇陈 鹏(1979),男,硕士研究生,研究方向为建筑智能化。火灾自动报警及消防联动控制实验系统设计陈 鹏,王 娜,郎禄平(长安大学 建筑工程学院智能建筑研究所,陕西 西安 710054)摘 要:设计了火灾自动报警及消防联动控制实验装置,以实验演示板与实物相结合的形式,模拟演示火灾自动报警及消防联动控制实验系统的工作原理及过程。系统采用二总线环路配线结构,火灾报警及消防联动控制一体化设计,可通过建筑设备综合管理实验平台进行上机操作和编程实验。关键词:火灾自动报警;消防联动控制;实验系统;高层建筑;大型建筑中图分类号:T M277TU996.9 文献标识码:B 文章编号:100125531(2007)2020023204Design of Fire Automatic Alarm and L inkage Control Experi ment SystemCHEN Peng,WANG N a,LANG Luping(IntelligentBuilding Research Institute,College ofArchitectural Engineering,Changan University,Xian 710054,China)Abstract:The fire automatic alarm and linkage control experiment device was designed.The working processand principle of fire automatic alarm and linkage control experiment system were simulated,combiningwith the ex2perimental demo board and the practicality.The system adopted two total line annular structures and integrated fireautomatic alarm and linkage control,the computer operation and programming experiment could be done on the ex2periment board of building equipments syntheticalmanagement.Key words:fire automatic alarm;fire li nkage control;experi ment system;high building;large2saclebuilding王 娜(1955),女,副教授,研究方向为电气技术及建筑智能化。郎禄平(1948),男,副教授,从事电气安装工程设计、安装调试和工程预算研究。0 引 言火灾自动报警及消防联动控制系统的主旨是以防为主,消防结合,系统地利用火灾监控技术对高层建筑及大型综合性建筑物形成有效的火灾探测报警、防火分区、防烟分隔以及消防设备联动控制,及时发现火灾和控制火灾,有效实施灭火操作,确保人身安全,最大限度地减少社会财富的损失。火灾自动报警及消防联动控制实验系统的设计目标是直观演示自动消防系统基本构成及其工作原理,并可通过建筑设备综合管理实验平台进行上机操作和编程实验,目的是培养学生从事自动消防系统设计、安装、调试、运行管理的能力和实际操作技能。1 系统设计1.1 总体方案自动消防系统由火灾探测、报警和联动控制3部分组成,可实现防火、灭火和组织人员火灾避难等系统功能。实验系统以演示板+实物的方式模拟3层建筑布局的自动消防系统,采用二总线环路配线结构,火灾自动报警及消防联动控制一体化设计。其系统图如图1所示。在实验演示板上以实物的形式设有智能感烟探测器、智能感温探测器、手动32低压电器(200720)现代建筑电气篇 消防与安防 图1 火灾自动报警和消防联动控制系统图报警按钮、消火栓按钮、排烟阀、正压送风阀、排烟防火阀、声光报警器、楼层复示器等。联动设备包括消防泵(1用1备)、喷淋泵(1用1备)、模拟空调机组、排烟风机、正压送风机、模型电梯、非消防电源箱等。动力设备的动作以实验演示板上的闪烁灯表示,动力设备的现场手动按钮、水流指示器、压力开关、正压送风阀、排烟阀等均以实物的形式安装在实验演示板上,相应的控制模块、监视模块放在联动控制柜内,电梯和防火卷帘门采用实物模型。1.2 火灾自动报警部分从体现技术的先进性和应用的可靠性出发,本实验系统选用了Honeywell公司的XLS800联动型火灾报警控制器。为了展示不同种类探测器的功能,在实验演示板模拟3层建筑布局,1、3层设置智能离子感烟和智能感温探测器,2层设置智能光电感烟和智能感温探测器。每层设置一只手动破玻按钮,且设有独立地址。模拟火灾时,按下手动破玻报警按钮,通过其监视模块将报警信号送到消防中心,消防报警主机可通过控制模块联动声光报警器发出声光报警,并通过彩色图形显示(CRT)系统显示报警位置。为了使各楼层的人员及时发现火灾信号,了解火灾蔓延趋势,在演示实验板上的2、3层还设有楼层复示器(选用XLS800的XLS10),通过RS-485网络卡的连接和软件设置,实现网络自动报警、联动。1.3 消防联动控制部分本实验装置在对消防泵、排烟风机、正压风机等消防设备实现自动控制的同时,还在联动实验柜上设有手动控制起/停按钮和手动/自动转换开关,从而实现自动/手动两种操作。为了方便集成管理,手动/自动转换开关的工作状态通过监视模块返回给消防报警主机。1.3.1 自动水喷淋灭火控制系统自动水喷淋灭火系统设一个压力开关,并在每层设一个水流指示器,以实物的形式安装在演示板上,在其旁边安装带自锁的按钮来模拟水流指示器和压力开关的动作。当模拟某层发生火灾时,按下该层模拟水流指示器的按钮,水流指示器的触点闭合,通过监视模块返回给报警控制器,报警控制器发出声光报警,并在报警控制器的LCD(液晶显示器)上显示报警位置。过一段时间后,按下模拟压力开关的按钮,压力开关触点闭合,通过监视模块返回给消防报警主机。这两个返回信号取“与”就可以控制喷淋泵的起动。起动逻辑图如图2所示。也可通过手动/自动转换开关手动控制泵的起/停。在此用5 V的闪烁灯(装在演示板上)表示泵的动作,用带自锁的常闭按钮串联在控制回路中来模拟水泵出现的过载故障。按下模拟过载的常闭按钮时泵便停止工作,延时2 s后自动起动备用泵。泵的运行、停止、故障状态用相应的控制回路中的中间继电器触点分别点亮联动控制柜上红、绿、黄24 V信号灯表示,同时通过监视模块将这些状态信息返回给消防报警主机。图2 喷淋泵自动起动逻辑图1.3.2 消火栓灭火系统消火栓按钮带编址,直接接入控制回路中。实验演示板上每层有一个消火栓按钮,整个系统的消火栓按钮取“或”来驱动一个控制模块,实现消防泵的自动起动。起动逻辑图如图3所示。消防泵动作的表示,手动/自动转换,过载的模拟,运行、停止和故障的显示及状态反馈同喷淋泵。1.3.3 防排烟设备的联动控制(1)排烟风机。该实验装置每个模拟层设一42 消防与安防 低压电器(200720)现代建筑电气篇图3 消防泵自动起动逻辑图个排烟阀,每个排烟阀设一个监视模块和一个控制模块,并设带24 V信号灯的手动按钮。任一层感烟探测器报警后,经报警控制器通过控制模块开起火灾层和相邻楼层的排烟阀。阀门打开后,其联动开关信号接通信号回路,通过监视模块在报警控制器的显示屏上显示该排烟阀已被打开。任一层排烟阀打开,报警主机自动起动排烟风机,及时排除、疏散楼梯间和电梯前室的烟雾。排烟风机联动逻辑图如图4所示。排烟风机动作的表示、手动/自动转换、运行和停止的状态显示及状态反馈同喷淋泵。图4 排烟风机联动逻辑图(2)正压送风机。在排烟风机起动的同时自动联动打开正压送风机,通过正压送风机为楼梯间和电梯前室送入新风,驱散烟雾。其联动逻辑图如图5所示。正压送风机动作的表示、手动/自动转换、运行和停止的状态显示及状态反馈同喷淋泵。图5 正压送风机联动逻辑图(3)防火卷帘门。在实验室内制作一铝合金框架,并安装卷帘,在框架的上面安装两个组合三联开关,分别装于门框内、外两侧,并在门框适当位置安装行程开关。通过两个控制模块、两个监视模块,实现对卷帘门的控制。自动控制方式下,当感烟探测器动作时,报警控制器发出第一个下降命令,发出关门信号,卷帘下降。下降到距地面1.5 m后停止,向控制器发出反馈信号。当感温探测器动作报警时,报警控制器发出第二个下降命令后继续下降到地面,向控制器发出反馈信号。其联动逻辑如图6所示。在手动控制方式下,按上升和下降按钮,可以使卷帘门上升和下降,按停止按钮可以停止。图6 防火卷帘门联动逻辑图(4)关闭模拟空调机组。该实验系统对模拟空调机组进行联动控制。感烟、感温探测器同时报警时,报警主机自动联动关闭模拟空调机组,在控制回路中用交流接触器的常闭触头去控制模拟空调机组的电源。常闭触头断开时切断模拟空调机组的电源,同时将切断信号返回给报警主机。在手动控制方式下,由实验室人员手动关闭模拟空调机组,并向报警主机返回关闭信号。(5)迫降模型电梯归底。该实验系统模型对电梯进行联动控制。在感烟与感温探测器同时报警时,报警主机自动联动模型电梯归底。用中间继电器的常开触头去控制模型电梯,中间继电器得电,模型电梯开始归底。当到达底部时,撞击行程开关,使模型电梯停于底层,同时将归底信号返回给报警主机。在手动控制方式下,由实验室人员手动控制模型电梯迫降底层,并向报警主机返回归底信号。(6)切断非消防电源。该系统对非消防电源箱进行联动控制。在感烟与感温探测器同时报警时,报警主机自动联动切除非消防电源箱,用交流接触器的常闭触头去控制非消防电源箱。常闭触头断开时非消防电源箱断电,同时将切断信号返回给报警主机。在手动控制方式下,由实验室人员手动切断非消防电源箱,迫降模型电梯归底,强切非消防电源箱和关闭模拟空调机组联动逻辑52低压电器(200720)现代建筑电气篇 消防与安防 图,并向报警控制器返回切断信号。1.4 消防系统集成消防实验系统是建筑设备综合管理实验系统中的一个子系统。建筑设备综合管理实验系统采用基于子系统平等的方式对建筑设备监控实验系统、综合安防实验系统、火灾报警及消防联动实验系统及智能照明实验系统进行系统集成,并提供基于实验室Intranet的实验操作平台。通过建筑设备综合管理实验平台,可进行自动消防系统的上机操作和编程实验,还可实现自动消防系统与其他子系统的联动。例如,当火灾探测器发出报警信号时,摄像机可转向事先设定的位置,监视报警现场,防止误报;关闭模拟空调机组;系统同时记录并打印报警紧急状态信息;联动解除实验室所有门禁。以上各设备在系统中设置复位热键,当点击热键时,所有设备恢复初始状态。2 实验系统实现的功能2.1 演示功能(1)通过CRT图形显示系统,显示火灾自动报警及消防联动控制系统图、原理图,使学生掌握消防系统的基本构成和工作原理。可以模拟火灾报警,通过控制面板和CRT图形显示系统演示火灾发生后自动报警及消防联动设备工作的全过程。(2)模拟二总线环路的短路和开路,通过CRT图形显示系统、报警控制器的LCD显示或楼层复示器,观察相应故障信号的显示。(3)通过CRT显示系统、报警控制器的LCD显示或楼层复示器,观察相应的报警信号及部位信号,联动声光报警器发出声光报警。(4)火灾自动报警及联动控制演示及实验系统可模拟的联动内容有:在建筑管理系统(BMS)中央站上可以看到自动关闭相应的风机(如空调机、新风处理机、送风机、排风机)。风机的停机信息可在相应的空调展板和冷站展板上通过指示灯的闪烁来反映,而且可以在BMS中央站屏幕上显示该动作的反馈信号。防火阀关闭,相应地联锁关闭风机,防火阀上的微动开关动作,在BMS中央站屏幕上可以看到防火阀已关闭的信号,并在监视模块上可以看到反馈信号,同时在中心CRT上可以看到风机及防火阀的联动运行状态及故障状态。排烟系统动作,BMS中央站发出相应的控制信号控制常开防火阀、排烟阀、防火阀及排烟风机的动作,可以在BMS中央站看到上述设备动作的反馈信号,并可在BMS中央站打印相关信息。在BMS中央站通过点击自动喷水系统的按钮来控制相应设备的起动和停止,在BMS中央站屏幕上可以看到相应设备已动作的反馈信号及其的状态,还可观察到水流指示器、报警阀以及其他阀门的状态。2.2 实验操作功能本实验系统应用于Honeywell EB I系统中的生命保障(消防)管理系统。它主要用于楼宇的消防监控,能对早期的烟、火提供报警信息,使大楼中人员得到及时、安全的疏散和撤离。此外,系统把事件信息、报警提示、事件追踪等功能完美地结合在一起,构成一套强大的异常、突发事件管理系统及协调管理的工具,通过EB I进行计算机管理操作。BMS系统可以对各子系统进行统一监控和管理,将其信息统一存储、显示和管理在同一应用平台上。通过该系统可以查看报警、事件、趋势报告、门禁、建筑物管理系统等多种信息。例如,可以依次查看冷站系统、空调系统、给排水系统、视频服务器以及消防报警系统的运行状况。火灾报警系统中可以显示火灾报警系统的动态图像,实时、图形化显示消防喷淋、消防水泵运转及过载报警等状态信息,并能根据防火要求完成与通风、供电等系统的联动控制。2.3 编程功能可根据建筑防火设计方案的要求,通过主机键盘操作以及液晶显示器的中文主菜单的引导,构造联动控制模式,对主机内部硬件插件进行设置,对主机控制下的各编址单元进行物理地址部位交叉联动控制、屏蔽定义等功能的现场编程,亦可用计算机通过串口对其编程。3 结 语消防实验系统采用实验展板与实物相结合的方式,全面展示了火灾自动报警及消防联动控制(下转第62页)62低压电器(200720)现代建筑电气篇 专题讲座 有随机性质,因此,从技术经济性的角度来看,试图使电力系统中的设备免受雷击影响或达到完全的保护是不现实的。雷电过电压保护的目标是采取各种有效措施,将其限制到系统运行可靠性可以接受的水平。雷电过电压保护主要包括以下方面:(1)设计和运行中应考虑直接雷击、雷电反击和感应雷过电压对电气装置的危害。(2)对各电压等级线路可适当选择线路绝缘水平,采用避雷线、设置杆塔接地装置以及采用线路避雷器来减少绝缘子雷击闪络的概率。(3)发电厂和变电所内的雷电过电压来自雷电对配电装置的直接雷击、反击和架空进线上出现的雷电侵入波。设置雷电过电压保护的原则是:(1)应该采用避雷针或避雷线对高压配电装置进行直击雷保护,并采取措施防止反击。(2)采取措施防止和减少发电厂和变电所近区线路的雷击闪络,并在厂、所内适当配置避雷器,以减少雷电侵入波过电压的危害。(3)需要对采用的雷电侵入波过电压保护方案校验时,校验条件为保护线路一般应保证2 km外线路导线上出现雷电侵入波时,不引起发电厂和变电所电气设备绝缘损坏。6 结 语(1)电力系统过电压是电力设备绝缘故障的主要原因。为了提高系统和设备运行的可靠性和经济性,应采取必要的过电压防护措施。(2)长线路的电容效应是一种稳态过电压,可以采用并联电抗器来降低线路电压。(3)合闸、重合闸过电压是瞬态过程引起的,可采用带并联电阻的断路器来限制过电压幅值。(4)切除空载变压器也是一种瞬态过电压,因为电路已和电源分离,可用并联避雷器加以保护。(5)直击雷过电压保护主要是采用避雷针(线)并采取措施防止反击。雷电侵入波的保护是在厂、所内适当配置避雷器。【参 考 文 献】1 朱子述.电力系统过电压M.上海:上海交通大学出版社,1995.2 张纬敏,何金良,高玉明.过电压防护及绝缘配合M.北京:清华大学出版社,1995.3GB/T 184812001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压 S.4GB 311.11997高压输变电设备的绝缘配合 S.5 程浩忠,艾芊,张志刚,等.电能质量M.北京:清华大学出版社,2006.收稿日期:2007209213(上接第26页)系统结构,全过程演示了系统工作原理。可通过BMS集成管理平台实现消防子系统与其他子系统的联动,并可上机进行操作管理实验和编程实验,为学生提供了开展综合型、设计型、开发型实验的平台,有利于培养学生的实践及创新能力。【参 考 文 献】1 郎禄平.建筑自动消防系统M.西安:西安交通大学出版社,1994.2Honeywell公司XLS800&XLS100智能消防报警系统设计安装手册 G.3 蒋永琨.高层建筑防火设计手册M.北京:中国建筑工业出版社,2000.4 李东明.自动消防系统设计安装手册M.北京:中国计划出版社,1996.5 朱林根.21世纪建筑电气设计手册M.北京:中国建筑工业出版社,2001.6 王娜,王俭,段晨东.智能建筑概论M.北京:人民交通出版社,2002.收稿日期:200720522826
