张新 代俊杰 余建平
中国石化销售股份有限公司华南分公司 广东广州 510000
本发明公开了一种智能监测控制一体化消防系统的设计方法, 其内容包括：可燃气体及火灾信号监测报警装置、消防泵控制装置、消防管道水压力反馈装置。该设计通过可燃气体及火灾信号监测装置联启消防水泵，也可以通过人工按下启动按钮运行消防水泵，并利用消防泵的出水总管上节点压力信号反馈来判断消防泵供水系统是否工作正常，是否需要进行主备切换。本发明能够在第一时间发现火灾，并立即联启动消防水泵，实现消防系统的智能化。
关键词：智能监测 消防水泵 主备切换 智能化
一、技术领域
本实用新型涉及一种智能监测控制一体化的消防系统，尤其涉及一种针对油气管道公司输油气站的可燃性气体监测以及智能联启消防泵的消防装置。
二、背景技术
如今智能工业飞速发展，本着以人为本的发展理念，安全可靠智能化的消防系统是现代化建设的必然需求。许多工厂车间或者易燃易爆物品的贮藏地，都是火灾的易发地，如工厂的输油站。许多火灾是人工很难预测感知的，但是借助易燃气体监测报警装置，可以有效地避免火灾发生。在现场突发着火事故事件时，需要人工到消防泵房启动消防泵，由于输油站人员少，在突发应急情况时，难以满足要求。因此在检测到易燃气体浓度超标或者有火灾发生时，消防泵能够智能联启动，避免了火灾的更一步恶化。根据国家标准《建筑设计防火规范》(GBJ 16-87)的规定，除室外消防用水量不超过25 L/S的工厂、仓库和七层至九层的单元住宅外，固定消防水泵应设有备用泵，其工作能力不应小于一台主要泵。消防泵的主备用切换是实现消防备用泵投人工作的重要手段，也是可靠、安全运行的重要环节。
三、实用新型内容
本实用新型的目的是在于提供一种可燃性气体浓度检测与火灾预警联动消防水泵的智能化消防系统。能够监测可燃性气体浓度，一旦可燃性气体浓度超标，发出警告，防患于未然；或者发现有火灾的情况，立即联启动消防水泵，能够第一时间启动消防供水实现出现火情状况下的早期灭火。目前国内主要是依据水泵电流来判断消防系统供水情况，该模式不能很好的反应消防水泵是否能够提供额定的供水压力，因此本实用新型通过水泵的电动机电流信号反馈和消防泵的出水总管上电节点压力表信号反馈来判断消防泵供水系统是否工作正常，是否需要 进行主备切换。以防自启动装置出现故障导致火灾情况加重，因此本实用新型预留人工启动消防水泵按钮。
智能监测控制一体化的消防系统，其特征在于智能消防泵控制装置，包括单片机控制模块、AD采集模块、可燃气体及火灾信号监测报警装置、消防泵驱动电路、消防管道水压力反馈装置、主备消防泵切换模块，其中：
单片机控制模块：智能监测控制一体化消防系统的核心部分，主要负责整个系统的逻辑判断、运算处理、信号采样以及与外设模块的联系，保证整个系统能够有效稳定的运行；
AD转化模块：用于装置外部模拟输入信号的采集，将模拟信号经信号放大器放大后，可由AD转化模块转化成数字信号后，传输给单片机控制模块；
可燃气体及火灾信号监测报警装置：主要用于检测空气中可燃性气体以及烟雾的浓度，并将采集的数值传至AD转化模块。如果空气中可燃性气体或者烟雾的浓度达到一定的阈值，即发出预测报警信号；
消防泵驱动电路：接收到单片机控制模块管脚发出控制信号，并由该电路实现消防水泵的启动；
消防管道水压力反馈装置：该装置是基于安装在消防水泵出口总管道上的压力传感器，在消防水泵启动之后，用于检测出水总管的供水压力。通过压力传感器采集压力信号放大后传至AD转化模块。
主备消防泵切换模块：通过消防管道水压力反馈装置采集的出水总管的压力信号，以此作为条件判据，判断当前的消防泵系统工作是否正常，是否需要切换到备用泵工作。本新型设计中设有两台电动消防水泵，如果一台水泵出现故障，可以切换备用泵运行，保证系统的稳定性。
针对智能监测控制一体化的消防系统的工作过程，首先是外置传感器部分采集模拟信号，包括可燃气体及火灾信号监测报警装置的气体监测传感器、以及消防管道水压力监测的压力传感器；由于传感器输出信号较小，需要将采集到的模拟信号经信号放大器后传输至智能控制装置的AD转化模块，由模拟信号转化为数字信号；单片机控制模块可以直接读取AD转化模块的输出数字信号，根据内部逻辑做出判断并发出相应的指令信号，当监测到可燃气体或者烟雾浓度超过一定的阈值时，火灾报警系统发出报警信号，并及时向驱动电机的控制电路，即可以闭合断路器联启消防水泵。为保证消防系统正常工作，则至少需要一台消防水泵启动正常，消防水泵启动后通过出水总管压力确定水泵是否运行正常，如果压力过低，则切换至备用泵运行。一旦消防水泵联启失败，告知值班人员消防水泵自启动失败，此时工作人员可通过预留的人工启动消防水泵按钮及时启动消防水泵，达到第一时间灭火的作用。
四、附图说明
图1为基于智能监测控制一体化的消防系统框图。
图2为基于智能监测控制一体化的消防系统控制流程图。
具体实施方式
图1为基于智能监测控制一体化的消防系统框图。单片机控制模块是本新型消防系统的核心部分，外部连接多个硬件设备。本设计中使用了最为常见的51单片机作为整个系统的处理核心，主要用于整个系统的逻辑运算、信号处理以及控制各外设电路。
图1中单片机的供电模块是连接交流电的直流电源。其是通过直流电源将交流电变为12V的直流电，满足单片机的供电需求。
AD转换模块主要是将传感器检测的模拟信号增大之后，转化为单片机能够识别的电信号，本新型主要包含火灾检测传感器、可燃性气体浓度传感器以及出水总管压力传感器。传输至单片机的数字信号通过逻辑判断并发出执行命令，是否发出报警信号，是否驱动电泵启动电路。
该新型消防系统运行中，如果消防水泵需要联启，则由单片机控制水泵电机的驱动电路，闭合断路器，达到水泵启动的目的。
图2为基于智能监测控制一体化的消防系统的整个控制流程图。系统运行主要有三个部分阶段。
(1)系统的监测阶段。当装置上电之后，开始监测有无火灾信号和空气中的可燃性气体浓度。
(2)消防水泵联启过程。当监测到可燃气体或者烟雾浓度达到一定值后，发出报警信号，同时联启消防水泵。
(3)判断是否切换主备用水泵。在启动命令发出5S时间内火灾报警控制器单片机能接收到消防管压力传感器动作信号，如果压力值达到预设的目标值时，说明消防水泵工作正常；如果在5S时间内单片机没有接收到压力动作信号，自动切换到启动备用消防水泵的命令上，如果5S时间内火灾报警控制器还是没有接收到压力动作信号，消防泵控制系统向火灾报警主机发出消防水泵启动失败报警信号。这个环节主要是保证消防系统能够达到及时有效的控制火灾，以防水管压力不足而延误最佳的灭火时机。
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图1 基于智能监测控制一体化的消防系统框图
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图2 基于智能监测控制一体化的消防系统控制流程图