火災報警消防聯動控制器的可靠性處理

摘要：根據火災報警消防聯動控制器出現的“非正常事件”的機理和條件，提出了幾項針對性的處理措施+取得了明顯的效果。近年來，高樓大廈的聳起．接二連三的大廈失火事件，使防火意識已提到人們的生活議程上來，且已成為人們亟待解決的問題，因此，火災報警系統越來越受人們關注

火災報警消防聯動系統的作用就是盡早探測到意外情況，并以最快速度作出回應，發出各種報警信號(廣播、音響、燈光、顯示等)，且在進一步確認火警后，自動控制一系列消防裝置動作(如：可自動控制水噴淋系統等滅火裝置、防排煙系統、消防水泵、消防電梯、配電盤、卷簾門、火警照明系統、緊急電話系統、集中彩色圖形顯示系統、GAS氣體緊急關斷裝置及進風系統等動作)，以防止火災的蔓延并使現場人員能迅速了解火災情況，及時、方便地撤離。

目前，市場上的火災報警控制系統品種繁多，功能各異周內的、國外的各類產品異彩紛呈，如美國、日本、中國香港及內地的各類產品相繼出現，各產品的誤報率高低不同。誤報會給人們帶來不必要的損失和驚擾。相比之下，有幾種進口產品還質量較好，誤報率低，但價格昂貴(高出國內產品的幾十倍以上)。所以，設計出高性能、高可靠性、功能齊全、價格適中的火災報警聯動消防控制系統已成為國內專業技術人員的一大亟需完成的課題。

國家標準對火災報警消防聯動控制系統(以下簡稱為系統)的性能可靠性提出了許多要求。在這些要求中，有氣候環境方面的，有機械環境方面的，有電瞬變脈沖等電干擾條件下的。為了使系統能夠經受住這些試驗，在試驗的全過程能夠正常工作，不出現三誤三漏，即不出現誤報火警、誤消防聯動控制、誤報故障，不出現漏報火警、漏消防聯動控制、漏報故障，設計者必須全面了解系統出現“非正常事件”的機理和條件，針對性地處理。本文就處理這類“非正常事件”的實例介紹如下：

1、模擬量探測器及其“臟”處理

系統的主要信息來源是探測器，一個系統可接收多達數萬個探測器的信息。因此，探測器的質量和對它的處理就成為首要問題。按信息特征劃分，探測器有兩類；一類為開關量探測器，其信息為有”或“無”；另一類為模擬量探測器，其信息為模擬量，其模擬量的大小同探測地的煙火大小成比鍘關系。

探測器給系統的信息特征是：大多數探測器在漫長的時間內是“無火警”，此時，開關量探鍘器給系統是一個O”狀態字；而模擬量探測器給系統則是一個表示煙火很小的模擬量值。

從上述機理不難看出；系統無法判斷開關量探測器的“正常狀態”的程度，而對模擬量探測器，則可以利用連續讀取信息的數值，進行判斷處理，所以，模擬量探測器得到了廣泛的應用，以下．本文所指的探測器均為模擬量探測器。

在漫長的“無火警”的條件下。系統按順序對每個探測器都進行巡檢，讀取其模擬量量值，判斷其量值是否已達到火警的程度，或者判斷探測器本身是否已出現異常。

探測器的**個普遍問題是“怕臟”，臟對探測器影響的特征是模擬量量值緩慢變化，針對這一機理，系統就可以對探測器進行慢變化分析處理，當蠕變到某一個限定值時，系統將通知操作人員，即顯示該探測器“臟”或“極臟”，并提示維護

對蠕變處理的要求是：不產生誤報火警或漏報火警；能按設定的速度求得蠕變值；在出現火警時，火警量值蠕變很??；偶然出現的大數值影響蠕變值甚微：數字處理簡單。

按上述機理和條件，筆者沒有采用剔點和加權處理的方法，而是采用下述方法求得蠕變值Y

求得探測器的蠕變值后．再同設定“臟”或“極臟”的數值比較。若其值超過設定的閣值，則判定探側器為“勝”或“極臟”這種準確的提示屬于正常工作范圍，從而避免了系統因探測器臟而出現三誤三漏的“非正常事件”。

2、采用類比處理法抵消環境條件的影響

  探測器的第二個普遍問題是受環境的溫度、塵土、煙霧、濕度、酸堿性的影響較大。例如，某商場的白天和夜晚，某城市的春霧天氣和炎夏時節，探測器的正常數值就有較大的變化。這些變化將直接影響系統的火警報警、探測器故障(包括臟)分折，將降低報警和故障分析的準確程度。

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

若對公式(1)、(2)、(3)的蠕變值，分開成晚上(例如晚12點到清晨6點)、白天L例如上午11點到下午5點)和全天(其余時間)分別進行處理，然后求其同類探測器不同時間條件下的蠕變平均值，把這三-個平均值當作晚上、白天全天韻l基準值，用比較的方法去修正相應的火警報警、探測器臟的閩值及故障報警的翩值“_—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境影響的變化值．提高火災報警和探測器故障分析的準確程度。

3、軟硬件結合，提高輸出波形質量

系統同數千個探測器和模塊聯絡一般都采用兩總線制，采用2咖吣波特的傳輸速率。兩總線的單程長度可達1500m，寄生電感、電容較大。這種兩總線制是把供電、呼號、讀取數據融為一體，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，若沒有特別措施，在電感電容的作用下，將不可避免地產生較大的“反沖和“振蕩”這種“反沖”和“振蕩”是信息傳輸的不穩定因素。為了消除這些不穩定因素，就必須提高輸出波形質量。

提高輸出波形質量的途徑一般是提高輸出驅動能力和頻響。在實踐中，筆者還采用了“方波前后沿增加阻尼開關”的方法，即軟硬件結合，實時地打開阻尼網絡這樣，既不增加驅動器的負載，又快速吸收振蕩能量，從而使輸出波形達到理想的程度。

4、在一定的環節上增加制斷的次數

在系統中，每秒鐘有幾百個到數十萬個數據傳送，在這些數據中，哪個數據是假呢?系統不可能對每個數據都進行“復查”，只能對那些可能出現假的數據進行復查，而對“不可能事件”則可完全放心。

話又說回來，哪些是可能出現的數據呢?要對空虛問題作全面肯定的答復，只能回到前面所述的一句話，即設計者必須全面了解系統出現“非正常事件”的機理和條件，這樣才能做到這一點。筆者在此略舉幾例如下。

4．1多次查訪電渣脈沖寬度

在呼叫探測器以后，探測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，出現不需要的低電平。為防止假的低電平信號當作真，筆者采用了三次連續讀取判為真的方法，這樣就確保了讀取數據的可靠性。因為～般的電脈沖干擾的持續時間很短，三個不相關的電脈沖干擾的連接概率又趨近于零。

4．2延時查訪火警

對于火警的首警，一般應持慎重的態度，以防止誤報火警。

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

因此，一旦檢測到火警的首警，就應當在國家標準規定的_允許時間內，進行多次查詢，對于有特殊延時要求的探測器，則應在規定的時間內進行多次巡檢，連續三次超過火警閾值時，則為真。

為什么又規定為連續三次呢?根據概率的獨立性公式，其誤報火警的概率為單次誤報火警概率的立方，這樣，誤報火警的概率約為(3x10一)，也就是讓誤報率從百分之三降低到百萬分之二十七。

4．3多次查詢消防聯動開關

在消防聯動中，有一種消防聯動開關，用它來打開消防設備，實現遙控消防為了準確完成消防任務，避免滅火設備誤動作，就必須對消防聯動開關進行多次查詢確認。因為消防聯動開關比較重要，若誤動作或漏動作，都將造成巨大的經濟損失，所以，宣采取多次查詢．以防止假脈沖的干擾。

5、連續多次電源故障為真電源故障

在系統的故障檢測分析中，有一項為AC220V的電源故障按照國家標準規定，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，有時高到275V。同時電源波形畸變也很嚴重，高歡諧波幅值很高，電源起伏波動無常。這樣，就要求設計者一方面提高電源的適應范圍．同時，放寬電源故障的判斷條件，脒放寬上下限電壓值外，還放寬持續時間的要求對于AC220V，連續2O次超過規定值為真故障。當然，這一設計無充分的理論依據，只是根據各地的電源現狀而得到的經驗處理值。

作為火災報警消防聯動控制系統，為降低其誤報率，除采取上述的一些描施外，還在硬件的連接上采用閉環連接方式，這樣，當探測器、模塊或線路有故障時，仍能保持系統蕞大限度的正常以提高系統的可靠性；還可設置三層次報警值：預火警、火警、聯動。除此之外，作為一般的計算機控制系統，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，針對性地處理了那些可能出現的非正常事件”，使所研制的新產品順利地通過國家消防電子產品質量檢測中心的檢驗．并投入使用，效果良好?；馂膱缶缆搫涌刂破鞯目煽啃蕴幚?文/聶麗文鄧方鴻