基于總線傳輸?shù)闹悄苄徒涌谵D(zhuǎn)換器實現(xiàn)城市互聯(lián)網(wǎng)消防監(jiān)控系統(tǒng)的設計

引 言

消防作為現(xiàn)代城市安全系統(tǒng)的一個組成部分，隨著現(xiàn)代城市的迅速發(fā)展已越來越顯示其重要性。但目前市場上的城市建筑消防安全系統(tǒng)大多是單一的，功能簡單的報警裝置，不利于接警、處警，嚴重制約了建筑物的安全防護，延誤了消防隊的作戰(zhàn)搶救時間。通過對各種火災事故發(fā)生的原因調(diào)查和統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)火災大多數(shù)是由于人為因素導致火災信息漏報、遲報和報警設備未及時開通造成的。為此，建立城市建筑消防安全數(shù)字化系統(tǒng)，把每個建筑物的消防系統(tǒng)聯(lián)成網(wǎng)絡，具有十分重要的意義，網(wǎng)絡化的監(jiān)控管理也是消防發(fā)展的必然趨勢。目前的城市消防工作主要還是以單位為基礎，獨立自成系統(tǒng)，這種模式在規(guī)模較小的城市中還是比較適合。然而隨著城市規(guī)模的擴大，這種分散式的系統(tǒng)就顯示其局限性。第一，分散的系統(tǒng)不易于集中管理。作為城市消防的管理者必須深入每一個單位實地調(diào)查消防工作，難免漏管失控。第二，信息不能及時反饋。對于被檢查單位的現(xiàn)場情況、整改情況不能及時得到信息。第三，作為消防基層單位，由于層次參差不齊，重視程度不同等原因，當災情降臨時也可能不能及時發(fā)現(xiàn)，以致火勢蔓延。

現(xiàn)實狀況要求現(xiàn)代化城市消防必須形成一張無所不在的安全防范網(wǎng)，它時刻監(jiān)視著城市的每一個角落，可以及時了解當?shù)氐默F(xiàn)場情況，當有重大異常情況發(fā)生時，立即以醒目的方式向監(jiān)控者報告。同時它也是城市消防狀況的資料庫，可以隨時查詢下轄管區(qū)的資料信息，并備案存儲?，F(xiàn)代科技的發(fā)展為這種要求提供了充分的技術(shù)保障。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)與人們的生活聯(lián)系越來越緊密?；ヂ?lián)網(wǎng)不僅為人們提供了浩如煙海的網(wǎng)絡信息資源，成為人們了解世界的窗口，而且將互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有的工作模式結(jié)合，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)快速、信息共享的優(yōu)勢，對于提高現(xiàn)有的工作效率增強職能部門的管理將起到重要的作用。

1、 系統(tǒng)組成

建設城市互聯(lián)網(wǎng)消防監(jiān)控系統(tǒng)是一個系統(tǒng)工程。由于它涉及城市的各個單位、消防管理部門以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供商，因此它是一個復雜的工程。然而一旦它運轉(zhuǎn)起來，帶來的社會效益無疑是巨大的，圖1為城市消防網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的示意圖。

作為互聯(lián)消防監(jiān)控系統(tǒng)的基石是分散的各個單位消防監(jiān)控室，它既是消防信息的提供者又是受益者。每個單位負責本單位的消防信息的收集，報警系統(tǒng)的維護以及具體狀況的處理。這一部分是最基本的，同時也是最重要的。如果這部分報警系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，信息的收集將無從談起，更不用說監(jiān)控者的監(jiān)控。只有單位的報警系統(tǒng)處于實時監(jiān)視狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)早期火災隱患，一方面可以及時通知單位值班員，另一方面即使單位值班人員疏忽，也可向城市監(jiān)控者反映，由城市監(jiān)控中心及時處理，以免釀成大禍。這一點在現(xiàn)實生活中具有重要的實際作用，可以說這種雙重城市消防保險可以預防許多火災隱患，城市消防監(jiān)控中心一般設在消防大隊里，作為火災發(fā)生前的最后一道保險，它的作用也是非常重要的。因為實際生活中由于種種原因并非每個單位都能完全落實值班制度，在這種狀態(tài)下這個城市的某個角落就處于失控的危險，一旦有險情往往災禍是不可避免的。而如果建立了城市消防數(shù)字監(jiān)控網(wǎng)，當值班者發(fā)現(xiàn)某處異常情況，首先通知當?shù)刂蛋嗾?，而當災情有不斷升級的跡象時，即可當機立斷通知消防部門趕赴現(xiàn)場。在平時這里也是全市消防資料的所在，各個部門的歷史狀況，重點部門信息，單位信息可以在需要時及時查詢。作為連接單位與城市消防監(jiān)控中心之間橋梁的互聯(lián)網(wǎng)絡一般由當?shù)氐碾娦挪块T提供，隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡的普及以及不斷的技術(shù)升級比如寬帶網(wǎng)絡、光纖、綜合信息網(wǎng)絡等，信息接入將越來越容易。

各個單位的消防監(jiān)控室是系統(tǒng)組成的關(guān)鍵，是系統(tǒng)的中樞，主要由分布在探測控制現(xiàn)場的智能型火災探測器、控制模塊和消防監(jiān)控室的火災報警控制器等組成。智能型火災探測器通過對現(xiàn)場環(huán)境的煙霧濃度和溫度的探測，將其變?yōu)殡?a target="_blank">信號，并做相應的處理，然后將數(shù)據(jù)傳送給火災報警控制器；火災報警控制器接收數(shù)據(jù)并進行處理和判斷，確定火災存在與否。若處理的結(jié)果為火警狀態(tài)，則發(fā)出報警信號，并啟動相應的控制模塊，如啟動消防泵、風機等，目前市場上比較流行的智能化火災自動報警控制系統(tǒng)主要由秦皇島海灣公司和科大創(chuàng)新公司生產(chǎn)。

城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)采用了無極性的總線傳輸方式，微功耗設計，專用柔性地址編解碼尋址等先進技術(shù)，先進的系統(tǒng)組網(wǎng)方式和通信協(xié)議，通過網(wǎng)絡路由器組網(wǎng)容量可達任意節(jié)點，并可將不同廠家的系統(tǒng)連成網(wǎng)絡。能夠完成對外界環(huán)境參數(shù)變化的補償，存儲環(huán)境參數(shù)變化的特征曲線，極大提高了整個系統(tǒng)探測火災的實時性，準確性。城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)作為市場上的升級換代產(chǎn)品，可以很好地完成現(xiàn)有的系統(tǒng)改造和新建筑的設計安裝，有著廣泛的市場應用前景，比當前的各種火災報警控制系統(tǒng)更具有市場競爭力。

同時控制器網(wǎng)絡接口模塊也是連接火災報警控制器和網(wǎng)絡的關(guān)鍵部分，目前的大多數(shù)消防企業(yè)所生產(chǎn)的火災報警控制器一般提供RS 232接口或者RS 485接口，有的提供CAN總線接口。總的來說，RS 232，RS 485和CAN總線接口代表了目前火災報警控制器向外界提供數(shù)據(jù)接口的絕大部分。城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)采用集中智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或分布智能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可在這兩種系統(tǒng)基礎上形成，特殊之處是將計算機數(shù)據(jù)通信技術(shù)應用于火災報警控制器，使控制器之間能夠通過Ethemet及TokenRing，Token Bus等通信協(xié)議，以及專用通信線或總線（RS 232，RS 422，RS 485）交換數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)火災監(jiān)控系統(tǒng)層次功能設定、遠程數(shù)據(jù)調(diào)用管理和網(wǎng)絡通信服務等功能。這樣再配以分布智能數(shù)據(jù)處理方式，就能適應高性能火災監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展需要，為城市消防數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡系統(tǒng)建設奠定基礎并滿足未來發(fā)展需要，并通過TCP／IP這種主流網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議加軟件接口的方式實現(xiàn)不同的消防火災報警系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信和互操作性，這是一種比較完美的解決方案。為此，設計了一個通用的智能型接口轉(zhuǎn)換器，即將RS 232，RS 485和CAN總線接口作為一個端口，而將TCP／IP和Modem接口作為另一個端口，實現(xiàn)終端數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡的接口轉(zhuǎn)換功能（如圖2所示）。

2 、軟件設計

以上只是粗略地概述了城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及其硬件環(huán)境。具體完成這樣的網(wǎng)絡系統(tǒng)同樣重要的是其軟件環(huán)境，構(gòu)成這樣的系統(tǒng)將采用流行的客戶機——服務機體系。單位端作為服務機是信息的提供者，監(jiān)控者作為客戶機是信息的采集者。監(jiān)控者可定時向服務機發(fā)送請求信息命令，服務機接收到命令后將本單位信息依據(jù)等級狀況向監(jiān)控者反映，譬如當只有一個探測器報警時向客戶機發(fā)送低等級預報，而當有多個探測器報警時發(fā)送高等級預報。這樣可以防止某個探測器發(fā)生誤報，引起不必要的動作，同時作為城市消防監(jiān)控中心也可根據(jù)預報的等級程度對于重點部門加以重點監(jiān)控，例如當某個單位有多個探測器發(fā)出警報時對于該地點可增加巡檢次數(shù)。

圖3是服務器和客戶程序的框架結(jié)構(gòu)示意圖。

服務器端的巡檢模塊一般通過計算機的RS 232口與報警控制器相連，報警控制器具體負責本單位的所有探測器的檢測，一旦發(fā)生異常情況由顯示模塊在計算機屏幕上指示其具體位置，同時記入本地資料庫中。

聯(lián)動模塊可設定為自動和手動兩種。自動模式下當異常情況滿足預先設定條件時，經(jīng)過延時可自動啟動響應設備譬如警鈴、噴淋泵等。

資料查詢摸塊可以對原有的報警記錄進行查詢，對現(xiàn)有設備運行狀態(tài)也可進行查詢，做到心中有數(shù)。

通信模塊負責與城市消防監(jiān)控中心的通信，當城市消防監(jiān)控中心發(fā)來查詢命令時，可將本地狀況向監(jiān)控者反映，同時一旦發(fā)生異常情況也可依據(jù)等級程度自動向監(jiān)控者反映，以免當無人值班時發(fā)生情況遺漏。

客戶端的通信模塊平時可自動向各個單位發(fā)送巡檢命令，了解當?shù)貭顩r，考慮到覆蓋面較大，巡檢周期較長，因此也應同時能快速響應服務器主動發(fā)送來的信息。

城市圖形顯示模塊可以顯示整個城市的平面圖，并且可以漫游，放大，自動定位等。當有異常情況出現(xiàn)時可以自動找到出事地點，自動定位放大，并以醒目的方式向監(jiān)控者顯示，同時在數(shù)據(jù)庫中查找相應單位的資料信息提供給監(jiān)控者，以利監(jiān)控者采取行動。

數(shù)據(jù)庫操作模塊負責各個單位的信息存儲、查詢、更新等操作。由于其規(guī)摸一般較大，而且在異常情況出現(xiàn)時應能快速查找相應資料，所以一般采用比較大型的數(shù)據(jù)庫如SQL Server，Orcale，Power Builder等。作為服務機上的數(shù)據(jù)庫一般規(guī)模較小，可以考慮直接用文件存儲或者Foxpro，Mysol，Accsess等。

智能型火災報警控制器的軟件主要由主程序，串行中斷服務程序，定時器中斷服務程序等組成。鍵盤信息的讀取采用查詢方式，當有鍵盤輸入時，則轉(zhuǎn)入相應的子程序進行處理。定時器中斷服務程序主要完成探測數(shù)據(jù)的顯示、更新。串行口中斷服務程序主要用于同樓層顯示器的通信。在軟件設計中當需要判斷探測器探測到的現(xiàn)場狀況時，還采取了諸如取算術(shù)平均數(shù)等濾波算法對干擾等異常信號進行濾波處理。

以上介紹的城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)筆者已經(jīng)在小范圍局域網(wǎng)內(nèi)部實現(xiàn)，并取得了滿意的效果。程序架構(gòu)采用的就是客戶／服務機，客戶、服務機均用Visual c++ 7.0實現(xiàn)，客戶機與服務機之間通信采用TCP／IP協(xié)議，利用socket套接字進行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。數(shù)據(jù)庫服務機端采用Access，客戶機端采用SQL Server 8．0，客戶機操作系統(tǒng)為Windows NT，服務機操作系統(tǒng)為Windows XP。

3 、結(jié) 語

城市消防是一個古老而又年輕的事業(yè)，隨著時代的發(fā)展不斷賦予其新的活力與內(nèi)容，將互聯(lián)網(wǎng)與消防技術(shù)相結(jié)合，對于減少城市火災隱患，提高城市消防安全水平有著重要的現(xiàn)實和經(jīng)濟意義。但要想從根本上解決我國消防系統(tǒng)的落后狀況，在加強城市建設管理，增加消防現(xiàn)代化設備投入的同時，更重要是用科技含量高、反應速度快的“城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)”，使之能夠?qū)崟r監(jiān)控整個城市火災自動報警設備的運行情況，并能夠在火災發(fā)生時科學地分析周邊的地理環(huán)境、水源等情況，將火災的隱患消滅在萌芽狀態(tài)。“城市互聯(lián)消防安全數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)”的應用可以加強對聯(lián)網(wǎng)單位值班人員的管理，加強對在役的火災自動報警設備的管理，促進設備生產(chǎn)廠家技術(shù)不斷更新及發(fā)展。

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