智能火灾报警系统技术在南京地铁中的应用_刘明明

　城市轨道交通研

究2009年　　智能火灾报警系统技术在南京地铁中的应用

刘明明

(南京地铁运营分公司,210012,南京∥助理工程师)

摘　要　火灾报警系统是保障地铁安全运营的核心系统之一,一般由现场探测设备、火灾报警控制机、报警联动装置等组成。以南京地铁1号线采用的智能火灾报警系统为例,介绍了智能火灾报警系统的设备构成及性能特点。

关键词　地铁;智能火灾报警系统;联动控制

中图分类号　U231+.96

Intelligent Fire Alarm System in Nanjing Metro

Liu Mingm ing

A bstract　I n this paper,Nanjing Metr o Line1is t ake n as an exam ple,the intelligent f ir e alarm system in m etr o tra nspor tation is intr oduce d,including its composition and pe rf or mance ch ara cter i stics,such as the field detectors,f ir e alarm c ontr ol and the inter ac ting f ir e alar m contr ol.

Key wo rds　metr o;intelligent fire alar m sy stem;inter a-cting c ontr ol

Author's address　Nanjing Me tro Af filiated Company of Oper ation,210012,Nanjing,Ch ina

智能火灾报警系统是为了尽早探测到火灾的发生并发出火灾警报,启动有关防火、防烟、灭火装置,而在建筑物中设置的一种自动消防设施。通过探测类装置,可发现早期火灾并发出警报,使人员能够尽快撤离火灾现场,同时启动相应的防排烟设置,联动各类相关设施,使其转入消防应急状态,以减少人员伤亡和财产损失。火灾报警系统在现代建筑中已成为不可缺少的安全技术设施。

地铁中的FAS(火灾报警系统)由于其地下环境的特殊性,在施工设计时既要符合地铁设计规范(GB50157—2003)中的防灾要求,也要遵守国家和地方消防规范的要求。

本文主要介绍智能火灾报警系统及其联动控制系统在南京地铁1号线工程中的应用。

1　FAS概述

FAS一般是由火灾现场探测设备即触发器件、火灾报警控制机、报警联动装置等组成。

1.1　现场探测(触发)设备

现场探测设备主要分自动感知火情和手动触发火情两大类,即分自动报警和手动报警两类。

自动报警类设备主要包括以下各类探测器:

1)感烟探测器,离子感烟探测器,光电感烟探测器,红外感烟探测器等。虽然各种探测器感知烟雾信号的方法不同,但都是通过将物理信号转化为电信号实现报警的。

2)感温探测器,包括定温探测器、差温探测器。

3)线缆型定温探测器,它是在两根导线之间用一种在常温下呈绝缘性质的材料填充隔离,在发生火情时,当线缆温度高于其熔点时,导线短路而发出报警信号。

4)可燃气体探测器,是根据远低于可燃气体爆炸浓度的下限值,就其火灾的危险性而进行报警的,以保证在火灾之前采取通风措施。

手动报警类设备主要为手动报警按钮。当现场发现火情,可人为将报警信号发送至控制机。一个防火分区至少设置一个手动报警按钮。按钮一般安装在墙上,设有明显标识。

1.2　火灾报警控制机

火灾报警控制机是整个智能报警系统的核心。当系统出现故障或报警时,火灾报警控制机会发出故障或报警信号,使系统具有一定的自诊断能力,并发出联动指令,指挥灭火设备进行动作。

1.3　报警联动装置

报警联动装置即发生火灾时接收报警控制主机的命令转入火灾工况的设备。常用的有气体灭火设备、水消防设备、防排烟设备、电梯、防火卷帘等。非火灾时,这类设备正常工作;当进入火灾工况时,切换至消防状态,并将动作完成信号返回至火灾报警控制机,以便值班人员进行确认。

2　南京地铁1号线的FAS

南京地铁1号线一期工程全线均设FAS进行

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DOI:10.16037/j.1007-869x.2009.05.016

保护,以各车站、车辆段为独立单元。各单元均自成车站级系统,由各车站车控室内值班员、车辆段乘务派班员兼任消防值班员工作。在珠江路运营控制中心(OCC)大楼内设全线FAS控制中心,设有专职的环调24h值班。各单元通过光纤网络与各车站级FAS联网,组成全线FAS。

2.1　南京地铁1号线FAS的组成

南京地铁1号线全长21.70km,共设有16个车站。其中三山街站、张府园站、新街口站、珠江路站、鼓楼站、玄武门站、新模范马路站、南京站站、中胜站、元通站、奥体中心站等11个站为地下车站,小行站、安德门站、中华门站、红山动物园站、迈皋桥站等5个站为地面、高架车站。另设小行车辆基地1处,安德门、迈皋桥地面主变电所2个,珠江路OCC 综合大楼1座。

2.1.1　OCC的FAS设备

OCC设有2台图形显示终端,互为热备,可以查看全线FAS运行的情况;同时还设有消防专用调度电话、事故广播与电视监视(CC TV)切换装置、中央时钟接口、消防值班工具等。

2.1.2　车站级FAS的主要设备

各车站车控室设有火灾报警和联动控制机、车站级图形监视计算机和操作台、各种接口、系统软件及应用软件、打印机、站内消防通信设备、电源设备等。在奥体中心站、新街口站、小行站还另外各设置一套商业层FAS,用于对商业层消防设备进行管理。

2.1.3　车辆段FAS的主要设备

南京地铁1号线车辆段设在小行,在停车列检库、架定修库、月修静调库、易燃品库、混合变电所、信号楼、综合办公楼地下车库等单体建筑设火灾自动报警设备。车辆段在普通建筑内采用常规报警设备,在各停车库采用红外对射探测器,在易燃品库采用火焰和可燃气体探测器,共设置3台报警控制机,以满足车辆段内报警的需求。

2.2　地铁FAS的功能

2.2.1　OCC的FAS功能

中央级FAS具有如下功能:

1)可以接收全线FAS设备运行及报警的情况,远程监视和操作消防设备;可以通过画面了解火情位置。

2)历史记录存储功能,可以记录报警、故障等信息及值班员操作信息。

3)主时钟校时,系统每小时接收通信主时钟信息,并向车站控制级发出标准对时信号。

4)OCC设有多级口令,设置不同的访问权限以供不同级别的操作人员使用。

除上述功能以外,OCC的FAS还设有与其他子系统的配合设备,如消防专用调度电话、CCTV等。

2.2.2　车站级(车辆段)FAS功能

车站级FAS的功能如下:

1)车站级FAS对其所辖范围内及相邻主变电所等执行独立的消防监控和管理,并显示其工作状态;同时可接收OCC的管理,执行OCC下达的控制指令。各车站只能查询本站的信息。

2)车站控制室采集本站的火灾报警和故障信息,并在控制机和彩色图形显示器以红色显示火灾或故障的部位、性质、消防设备的运行状态等,同时将报警及相关故障信息、消防设备状态信息、值班员的所有操作报送给OCC。

3)车站控制机和图形显示终端均设有多级密码并可以记录报警、故障及操作员的操作信息,还可以实时打印记录。

4)车站控制室操作台面板上设置消防泵、喷淋泵、防排烟风机、消防广播切换等重要消防设备的手动启停按钮和状态指示灯。

2.3　FAS接口

2.3.1　FAS与气体灭火系统

车站控制级接收并显示气体自动灭火系统的火灾报警、放气、手(自)动状态和阀门状态信号、设备故障信号,并及时将相关信号上传到OCC。

2.3.2　FAS与通信系统

通信系统提供四根独立单模光纤(G.652光纤),作为火灾自动报警系统全线通信传输网络的介质。该网络为FAS专用,不承担其它负荷,不受其他设备故障的影响。

另外,OCC通过RS422接口通信系统主时钟向FAS发送校时信号。同时,车站FAS不单独设立消防广播系统,当火灾发生时,强行切换入消防工况。

2.3.3　FAS与电梯系统

电梯系统在火灾时接收FAS指令,强行切入火灾工况,电梯停在近地面出入口层。

2.3.4　FAS与水消防系统

车站级控制室直接实现消防泵、喷淋泵的启停

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控制和泵的工作状态显示。报警控制机上还显示水流指示器、报警阀、安全信号阀的工作状态。

车辆段消火栓箱内设有消火栓手动报警按钮,可以直接启动消防泵。高架车站还能通过监视模块向FAS 发送消火栓工作信号。2.3.5　FAS 与供电系统

供电系统为FAS 控制机提供两路互为备用的消防独立交流220V 电源。

火灾时由FAS 通过控制模块实现三级负荷总开关的切断。

2.3.6　FAS 与车站设备监控系统

正常运行时由车站设备监控系统(BAS )管理的通风空调设备(风机、风阀等),在火灾发生时,通过车站级FAS 与BAS 的RS 232数据串口,转换为已设定好的火灾运行模式执行,并返回相应模式执行完成信号,实现消防联动。在正常情况下,两系统间互相发送检测码信号。

3　AlgoRexC S11智能火灾报警系统的构成

与性能特点

南京地铁1号线采用西门子楼宇科技消防系统Algo RexCS11系列产品。该系统采用智能化数据分析神经元网络与模糊逻辑分布式智能系统技术。Algo RexCS11交互式火灾探测系统运用了“互相对话”的概念,并且整个系统采用最新网络通讯技术,具有灵敏度高、可靠性强、接线简单、编程灵活等

特点。

Alg oRexCS11探测系统为两总线环形接线,输入(输出)模块直接接入环形探测回路。每个回路最多带128个地址点。控制机中可接入输入(输出)联动卡,由主机直接联动消防设备。每个Alg oRex CS11控制主机具有15个功能卡位,最多可接1700个地址点,可根据实际需要,自由组合回路卡和联动卡的数量。为了便于操作和管理,Algo RexCS11探测系统还具有先进的软件管理系统———中央危险管理系统DM S (中文版为LM S ),通过微机图形化显示和控制各区域设备。

Alg oRexCSll 系统的通信共分以下几级:

1)CERLOOP ———系统与系统之间的通信总线;

2)C -BUS ———控制主机、控制面板、GAT EWA Y 接口之间的通信总线;

3)I -BUS ———控制主机中各独立功能卡之间的内部数据总线;4)D -BUS ———探测控制总线,连接探测器至控制主机;

5)LON -BUS ———至楼层显示盘或楼层集中控制器的局部数据总线。

Alg oRexCS115l 产品是A lgo Rex 系列最新一代的消防控制系统,采用交互智能技术。Alg oRex CS11系统总览见图1所示

。

图1　Algo RexCS11系统总览

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3.1　智能化的探测器

3.1.1　装有微处理器的探测器

智能火灾报警系统的探测器带有独立八位CPU及EEPROM。系统采用Alg oLogic算法通过与主机互动式联络,结合不同环境采用不同参数设置与系统逻辑的判断和处理,并作出真实报警。

传统模拟量探测器将烟的浓度、上升速率或其他感受参数以模拟值传给控制主机,并由控制主机对采集到的信号进行分析判断。这种信号处理方式会使火灾控制机为提高对真假火灾现象的识别和防止误报,为提高探测器的灵敏度,必须采用复杂的火灾数据处理方法,从而给控制主机带来了很大的运算量;另外,为使模拟量信号被清楚地发送并以高分辨率传输,必须采用有效的数据传输技术,也加大了数据传送的难度。智能火灾监控系统有效地解决了上述问题。由于每个探测器上都带有CPU,探测器自身就可以把采集到的现场信号与在探测器内存储的特性曲线进行比较,并进行必要的分析、评价,然后进行初步的火灾判断。报警不再以设定阈值为根据,从根本上减少了误解报的发生。平时探测器只需向控制器传送正常信号或故障信号,火灾时探测器以中断方式向控制器传送采集处理后的信息数据,由控制器做进一步的分析判断。由于线路上没有了“巡检”,数据传输不受巡检周期的限制,增加了网络的可靠性,提高了信息处理速度。同时,减少探测总线上数据传输密度,也使系统运行的速度和性能不受接入设备数量的影响。

3.1.2　探测器具有应急操作功能

由于系统在每个硬件上都采用了多处理器技术,故使探测器具有应急操作能力。当系统中出现回路CPU或是中央CPU故障,探测器均可以实现自动报警,从而保证了系统报警功能的正常,增加了系统可靠性。

3.1.3　探测器的其他智能特性

由于探测器采用自适应编址方式,不像传统探测器一样设置编址用的拨码开关,避免了手动设置地址可能引起的人为错误,减少了混淆探测器的危险,也避免了出现地址重复的现象。在安装调试时可通过空间、时间或任意顺序进行定位,以方便调试及日后维修更换。

探测回路具有自检功能,控制器和探测器能互相交换信息并反复核实,直至Alg oRex CS11系统认为该信息准确为止。

探测器还具有自动补偿功能。当灰尘在探测器中堆积时,探测器的灵敏度会自动随之提升,以弥补灰尘所造成的误差。一旦探测器的补偿能力达到极限,就会在控制器中报出该探侧器需要清洗的信息。因此,探测器的保养也很智能。它会智能地将需清洗的部位显示在CS11主机上。

3.2　集散型控制系统

3.2.1　各车站与OCC的连接方式

Alg Rex CS11系统是一个集中管理、分散控制型系统。它是由OCC中央图形显示终端(中文版LMS)计算机管理系统和车站CS1151报警控制机组成。车站CS1151报警控制机都是各自独立工作,通过光纤网与OCC保持联系的。各车站的报警控制机独立工作时,自已处理和完成所管辖区域的报警和控制功能;OCC中设置的LMS可以监控全线各报警主机的工作状态,出现某个车站报警主机或OCC中LM S故障不能工作时,其他车站不会受到影响,仍能各自独立地完成报警控制功能。这一连接方式将系统所受影响降至最低程度,提高了系统的安全可靠性。

3.2.2　系统的可扩展性

Alg oRexCS11系统是一个可扩展系统,根据实际要求的不同,有多种不同容量的标准控制主机可以选择。根据控制主机的回路数目或其他所外接的控制设备(如地下站的气体灭火、各车站的多线联动等)可以进行扩展。每台控制器可以接入1000只探测器(可扩展至1700点)。同时,多台控制主机亦可以组合成更大容量的系统,如大规模的CERLOOP环形系统(6800点以上),增加了系统的灵活性和可靠性。

3.2.3　环形网络接线方式

1)现场各探测器及现场部件接线为二线环形接法,称为“探测总线D-BUS”。其现场部件(手报、模块)内部均设有短路隔离器。当出现短路时隔离开关自动打开,隔离现场设备故障。

2)控制主机(CS1151)与操作显示盘(CT11)、网络接口(CK11)等也采用环路接法,称为“控制总线C-BUS”。控制总线“C-BUS”中的全部信息通过CK11送往高一级的OCC中LM S的系统中。

3)车站控制主机之间以及与OCC之间的计算机通信网络为四线环形接法,称为C ERLOOP。各车站采用跳接方式(连接方式见图2)。环形网络的优点是它的双向通信功能,一旦线路中有一处发生

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断网故障,不会影响线上其他车站控制机的报警功能,也不会影响OCC 对下面车站的监控。

图2　南京地铁1号线各车站环网接线图

3.2.4　总线联动与多线联动可实现

现场部件中独特的控制模块及输入模块都使CS1151在实现总线联动上非常有利。其模块均可以提供无源干触点信号。控制模块用于分散式消防控制装置,同时可以接收供确认信号用的监察信号。

输入模块可以接收三组独立无源的确认接点。控制模块分散联动防火阀、防火卷帘、电梯等。输入模块每个输入点都有独立的地址码,接收信号以确认设备状态。在各车站,安装有模块箱将模块集中放置,

以方便维修和管理。

4　结语

智能火灾报警系统作为地铁的核心系统之一,与地铁车站内的风、水、电及BAS 一起构成一个整体,为地铁的安全运营提供重要的保障。智能火灾报警系统具有绝对的优先权。当发生火灾时,车站内的设备均执行该系统所发出的运作命令,进入火灾工况,从而保证地铁运营的安全性。

参考文献

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[4]　黄文昕,陈小林.广州地铁3号线的消防救灾设计[J ].城市轨

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出版社,2004.

[5]　张振昭,许锦标,万频.楼宇智能化技术[M ].北京:机械工业出

版社,2002.

(收稿日期:2008-05-26)

(上接第67页)

轻轨车辆;

·高可靠性和生命周期内较低的费用;·较高的加速性能和较强的制动性能;·高集成性,将辅助变流器、蓄电池充电机、输

入滤波、主回路断路器,以及控制系统和牵引变流器集成到同一个箱体内,使变流器可以安装到车顶或者车底;

·使用标准的工业控制模块平台AC 800PEC ;

·采用高散热效率的水冷系统;

·箱体防护等级为IP65,设计符合苛刻的抗振标准;

·与车辆控制系统(TCM S )间具有简单和开放的接口;

·整个变流器的模块化设计能使模块的装配、集成、维护和更换变得快速和方便。

5　结语

BO RDLINE -CC400DC 紧凑型变流器是采用先进的电力电子技术和控制技术的成熟产品,1年多来已经过长春新型轻轨车辆超过10万km 的运行考验。考虑到试运行期间长春气温可以达到零下

20℃,而最高气温超过35℃,因此该变流器对环境的适应能力是可以被肯定的。另外,变流器的模块化设计和紧凑的结构使得系统的安装维护更加方便,且费用大大降低。

参考文献

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[M ].M unich :Oldenbourg Industrieverlag Gmb H ,2008.[2]　林渭勋.现代电力电子技术[M ].北京:机械工业出版社,2006.

(收稿日期:2008-05-06)

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8ynq.html