劉偉鵬

近幾十年來(lái),消防工作中的經(jīng)驗(yàn)和反面的教訓(xùn),使得人們對(duì)防火工作越來(lái)越重視,作為防火工作中的重要一環(huán),火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在賓館、商場(chǎng)、圖書(shū)館、娛樂(lè)場(chǎng)所等各部門(mén)中應(yīng)用越來(lái)越廣泛,同時(shí)人們對(duì)其功能的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中,采用的傳輸方式是有線的,這種傳輸形式即“有線傳輸”。但是在許多場(chǎng)合中,有線傳輸?shù)膽?yīng)用受到了限制。

近年來(lái),無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已逐步發(fā)展起來(lái),本文擬在無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用方面進(jìn)行研討。

1 無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

圖1為無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

就像所有的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)一樣,首先必須同火災(zāi)探測(cè)器去接收火災(zāi)信號(hào),并將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào),通過(guò)高頻調(diào)制,放大之后,由天線發(fā)射到空間,然后,接收裝置收到信號(hào)后,經(jīng)放大,解碼后送到火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器,由其CPU判別是否是火災(zāi)信號(hào),經(jīng)確定后才發(fā)出警報(bào),并驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)裝置,以進(jìn)行滅火。

2 無(wú)線火災(zāi)探測(cè)器

無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中的火災(zāi)探測(cè)器,也采用感煙、感溫、感光、復(fù)合和可燃?xì)怏w五種類(lèi)型的探測(cè)頭,配以電子線路,將火災(zāi)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),然后再送入發(fā)射電路。

發(fā)射電路可采取超外差等電路,見(jiàn)圖2。

圖2中,主振級(jí)、中間放大級(jí)、輸出級(jí)屬高頻電路,主振級(jí)是一個(gè)高頻振蕩器,一般要采用晶體穩(wěn)頻振蕩器,在頻率高達(dá)數(shù)百兆的高頻波中,其頻率穩(wěn)定度可做到10.5以上,這樣才能保證其工作的穩(wěn)定。中間放大級(jí)不一定只有一級(jí),包括以起緩沖作用為主的緩沖級(jí),起頻率倍增作用的倍頻級(jí),以及為推動(dòng)輸出級(jí)而起功率放大作用的激勵(lì)級(jí)。根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)上的需要可選或不選其中的各級(jí),而輸出級(jí)則是把送來(lái)的高頻載波信號(hào)根據(jù)設(shè)計(jì)要求放大到所需的功率,再由天線發(fā)送到空間,調(diào)制電路則是把探測(cè)器探測(cè)到的火災(zāi)信號(hào)(電信號(hào))編碼之后加以放大,送到中間放大級(jí)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。當(dāng)然根據(jù)調(diào)試方法的不同,調(diào)制也可在主振級(jí)或輸出級(jí)實(shí)現(xiàn)。

在這里還有幾點(diǎn)必須加以說(shuō)明:1)火災(zāi)探測(cè)器不僅向主機(jī)送去火災(zāi)信號(hào),還必須把可能出現(xiàn)的故障信號(hào)送回去。我們可以采用數(shù)碼技術(shù)和鑒別技術(shù)來(lái)提高其可靠性及排除外來(lái)干擾,在探測(cè)器上采用50位以上的數(shù)字編碼技術(shù),在前14位可特設(shè)本機(jī)密碼,只有接到此信號(hào),主機(jī)才開(kāi)始識(shí)別工作,這可以有效地消除其他信號(hào)的干擾,在緊接的20位,我們可設(shè)定為各個(gè)探測(cè)器的地址編碼,這個(gè)可在220個(gè)(即一百萬(wàn)以上)探測(cè)內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)重碼現(xiàn)象。發(fā)射時(shí)采用連續(xù)8次重復(fù)發(fā)出不同時(shí)間之隔的報(bào)警信號(hào),以避免多個(gè)探測(cè)器同時(shí)報(bào)警而引起的“爭(zhēng)用”現(xiàn)象,防止了信號(hào)相互干擾及堵塞現(xiàn)象,使主機(jī)可靠接收?qǐng)?bào)警信號(hào)。在此34位以后的編碼信號(hào)可編為探測(cè)器的狀態(tài),如火災(zāi)、防盜、故障、電池電壓低等,在設(shè)計(jì)上,要使火災(zāi)信號(hào)優(yōu)先于一切其他信號(hào),實(shí)現(xiàn)火災(zāi)優(yōu)先的原則。2)為進(jìn)一步提高無(wú)線火災(zāi)探測(cè)器的工作可靠性,我們?cè)O(shè)想是:主機(jī)不能僅僅被動(dòng)地接收火災(zāi)探測(cè)送來(lái)的各類(lèi)信號(hào),最好是能主動(dòng)地向火災(zāi)探測(cè)器定時(shí)發(fā)射詢問(wèn)信號(hào),并強(qiáng)制火災(zāi)探測(cè)器發(fā)回答復(fù)信號(hào),使得一些特殊的故障,如電池失效等能被主機(jī)發(fā)現(xiàn),這就要求火災(zāi)探測(cè)器還必須裝有接收電路。3)由于無(wú)線火災(zāi)探測(cè)器體積有限,必須采用中繼技術(shù),即把無(wú)線火災(zāi)探測(cè)器等發(fā)出的信號(hào)接收,并加以放大后再進(jìn)行傳送,在一級(jí)中繼傳送的功率不足以使接收器可靠接收時(shí),就要再加幾級(jí),一直到能滿足接收器的要求為止。

3 火災(zāi)報(bào)警控制器

采用單片機(jī)如80C31或?qū)ｉT(mén)設(shè)計(jì)的微處理器作為CPU,作為無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的心臟,主要工作是協(xié)調(diào)系統(tǒng)的全部功能。它能夠監(jiān)測(cè)和對(duì)來(lái)自火災(zāi)探測(cè)器、中繼器及其他輸入裝置(如消火栓、水流指示器等)的信號(hào)做出反應(yīng),會(huì)自動(dòng)記錄探測(cè)器和系統(tǒng)的狀態(tài),辨別出現(xiàn)的任何問(wèn)題,并利用顯示屏和信號(hào)燈顯示系統(tǒng)的狀況資料,控制聲光報(bào)警,并用打印機(jī)隨機(jī)打出實(shí)時(shí)狀態(tài)。必要時(shí),還可傳達(dá)詳細(xì)的情況到中央監(jiān)控中心,或與電腦聯(lián)網(wǎng)。這些功能與有線的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是一樣的,但它多了無(wú)線接收及發(fā)射電路(見(jiàn)圖3),并通過(guò)譯碼器將外來(lái)信號(hào)送入CPU處理,然后又可把CPU發(fā)出的指令無(wú)線發(fā)出,去監(jiān)測(cè)無(wú)線火災(zāi)探測(cè)器的工作。這就是無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主機(jī)。

采用調(diào)頻式超外差接收電路,首先在接收到無(wú)線探測(cè)器或中繼器等傳來(lái)的高頻信號(hào)后,高放電路就加以放大,由于它僅放大單一的載頻信號(hào),調(diào)諧回路的工作就比較簡(jiǎn)單,同時(shí)在混頻時(shí),本振信號(hào)也是采用固定的單一頻率(用晶體穩(wěn)頻振蕩器),所以得出的中頻信號(hào)質(zhì)量可以很高,中放之后,為提高抗干擾能力,在鑒頻之前采用限幅器。最后得出的信號(hào)加以放大后送入譯碼器,還原為原始碼,由CPU實(shí)行鑒別,判別出是正常信號(hào)、火災(zāi)信號(hào)或故障信號(hào),再分別加以處理,如是火災(zāi)信號(hào),則發(fā)出聲光報(bào)警,指示出該地址,并用打印機(jī)將其數(shù)據(jù)打出來(lái)等等。

同時(shí),主機(jī)還要有對(duì)外通訊電路,可以采用自動(dòng)撥碼技術(shù),直接通過(guò)電話線與中心站聯(lián)絡(luò),將現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警資料及時(shí)傳達(dá)到中心站的電腦,在電腦上顯示各主機(jī)的各種狀態(tài)及發(fā)生時(shí)間,通過(guò)電腦調(diào)出各主機(jī)所在用戶的建筑平面資料、消防警力分布、醫(yī)院急救電話、與上級(jí)有關(guān)人員聯(lián)系電話等等資料,便于指揮救災(zāi)。

4 軟件簡(jiǎn)介

無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的核心是采用單片機(jī)的CPU,要使系統(tǒng)有條不紊地正常工作,還得依賴于系統(tǒng)的軟件。軟件設(shè)計(jì)要采用模塊化程序結(jié)構(gòu),其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)清晰,易于理解,便于閱讀,需增減軟件功能時(shí),只需在合適的位置插入或刪除某程序模塊即可,同時(shí)對(duì)于某項(xiàng)復(fù)雜的問(wèn)題,用模塊化程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),首先可將復(fù)雜的問(wèn)題分解成若干簡(jiǎn)單問(wèn)題的組合,每一個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題對(duì)應(yīng)一個(gè)模塊化程序,然后將若干個(gè)模塊化程序組合起來(lái),即完成了復(fù)雜問(wèn)題的解決,在火災(zāi)報(bào)警控制及聯(lián)動(dòng)方面的模塊,無(wú)線系統(tǒng)和有線系統(tǒng)都是大同小異的。而無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與有線系統(tǒng)的差別就在于它是采用無(wú)線電傳輸?shù)姆绞?為了提高無(wú)線傳輸?shù)目煽啃?帶寬要盡量窄,減少其他信號(hào)源的干擾,頻率要高幾百兆,以便具有良好的穿透建筑物能力,天線如采用雙接收天線及快速掃描訊號(hào)技術(shù),可避免信號(hào)相互抵消及消除相位過(guò)零點(diǎn)和盲點(diǎn))。在軟件上,它必須加上控制無(wú)線接收的模塊,對(duì)此模塊的要求就是:主機(jī)要根據(jù)無(wú)線探測(cè)器的實(shí)際數(shù)量來(lái)編程,要給每個(gè)探測(cè)編地址碼,接前面第三節(jié)火災(zāi)無(wú)線探測(cè)器中敘述的數(shù)碼技術(shù)和鑒別技術(shù)來(lái)進(jìn)行工作,不重碼、不誤報(bào)、不漏報(bào),保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定地、正確地工作。

[1] 李惠英.無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)信息傳輸模式的研究[J].能源工程,2001(3):10.

[2] 高 飛,郭雪清.無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2001(10):9-11.

[3] 王煥軍,梅桂霞.藍(lán)牙技術(shù)與無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2003(5):6-7.

[4] 邊久榮.無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的發(fā)展與未來(lái)[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,1996(7):2-5.

[5] 胡 皓,王 興.基于煙霧檢測(cè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)[J].傳感器世界,2004(12):20.

[6] 曉 風(fēng).火災(zāi)探測(cè)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].安防科技,2003(2):21-23.

[7] 楊 軍.藍(lán)牙技術(shù)與無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)[J].安防科技,2003(2):30-32.

[8] 寶 珠.無(wú)線火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)[J].安徽消防,2002(9):7.

[9] 張萬(wàn)寶.火災(zāi)報(bào)警控制器專(zhuān)用電源的設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2004,30(11):81-82.

[10] 楊周興,王煥軍.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的設(shè)想[J].消防科學(xué)與技術(shù),2003(1):10-12.