摘要:現(xiàn)在自動(dòng)控制理論及方法早已成為世界各國(guó)的科學(xué)家和工程師們研究的熱門，作為智能建筑及智能機(jī)械的基礎(chǔ)研究理論，自動(dòng)控制理論作為一門非常有生命力的學(xué)科，有著極為深遠(yuǎn)的研究空間。本文主要以地鐵火災(zāi)防控系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞:地鐵 火災(zāi) 防控系統(tǒng)

1 研究目的、意義和必要性

地鐵是現(xiàn)代城市不可或缺的一種快捷交通工具，是眾多可選擇的公共交通工具中最安全也是最方便的。與此同時(shí)，伴隨著地鐵的發(fā)展，相關(guān)的許多問題，諸如地鐵空調(diào)的設(shè)計(jì)，地鐵通風(fēng)技術(shù)，地鐵火災(zāi)防控設(shè)計(jì)等等具體化的問題亦被提到了議事日程中來，在這方面，我國(guó)的工程技術(shù)人員充分發(fā)揮了自己的智慧，同時(shí)也借鑒了國(guó)外的一些先進(jìn)國(guó)家如英國(guó)，美國(guó)等在地鐵熱濕及通風(fēng)環(huán)境方面發(fā)展比較先進(jìn)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)。

積極快速地發(fā)展地鐵熱濕及通風(fēng)環(huán)境技術(shù)，對(duì)于我國(guó)地鐵布置及建造技術(shù)水平的高速發(fā)展，甚至是國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的高速發(fā)展都有著不可忽視的重要意義?？梢哉f，當(dāng)前在我國(guó)大力提高地下建筑的熱濕及通風(fēng)技術(shù)水平是非常必要而重要的。

2 基礎(chǔ)條件及主要研究?jī)?nèi)容

為了更好的說明當(dāng)前地下建筑，尤其是地鐵空調(diào)通風(fēng)環(huán)境工程的基礎(chǔ)條件，主要包括項(xiàng)目前期工作、現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)和工作基礎(chǔ)、國(guó)內(nèi)外的專利情況、研究隊(duì)伍和產(chǎn)學(xué)研情況該項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)鏈條中的位置和作用等，現(xiàn)舉一工程實(shí)例[1]說明:

2.1 系統(tǒng)劃分方面

2.1.1 車站公共區(qū)的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng) 簡(jiǎn)稱為車站大系統(tǒng)。由于車站狹長(zhǎng)，為避免送、回風(fēng)管距離過遠(yuǎn)，系統(tǒng)的空調(diào)風(fēng)柜應(yīng)布置在車站兩端，分別負(fù)擔(dān)車站公共區(qū)總負(fù)荷的一半，對(duì)公共區(qū)進(jìn)行均勻送風(fēng)。

2.1.2 車站設(shè)備管理用房的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng) 簡(jiǎn)稱為車站小系統(tǒng)。小系統(tǒng)的進(jìn)、排風(fēng)道應(yīng)與大系統(tǒng)合用，但水系統(tǒng)應(yīng)與大系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立。廣州地鐵一號(hào)線各車站均采用自備冷源，制冷機(jī)組的控制為即可滿足大、小系統(tǒng)共同運(yùn)行時(shí)的冷負(fù)荷，又可滿足小系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)的冷負(fù)荷。

2.1.3 隧道通風(fēng)系統(tǒng) 隧道通風(fēng)系統(tǒng)分為區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)和車站隧道通風(fēng)系統(tǒng)。隧道通風(fēng)系統(tǒng)又分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。為加強(qiáng)活塞效應(yīng)，規(guī)定活塞風(fēng)道的有效長(zhǎng)度不應(yīng)大于35m;閉式系統(tǒng)指車站內(nèi)空氣與隧道內(nèi)空氣相通，列車運(yùn)行產(chǎn)生活塞效應(yīng)引入空調(diào)風(fēng)冷卻隧道，此時(shí)為減弱活塞效應(yīng)，在車站兩端設(shè)置迂回風(fēng)道。

當(dāng)列車停站時(shí)，為了達(dá)到高效率排熱的目的，采用局部排風(fēng)的方法，即設(shè)置站臺(tái)下排風(fēng)系統(tǒng)排除列車停站時(shí)由于摩擦、剎車等運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱量;設(shè)置車行頂排風(fēng)系統(tǒng)，排除列車停站時(shí)列車空調(diào)產(chǎn)生的熱量。開式系統(tǒng)中，是將車站隧道熱風(fēng)直接排到室外;閉式系統(tǒng)中，是將車站隧道排風(fēng)道與站臺(tái)回/排風(fēng)道合用，冷負(fù)荷由大系統(tǒng)空調(diào)機(jī)承擔(dān)。

2.2 消防排煙方面

由于地鐵是一個(gè)人員密集的地下公共建筑，且地下車站對(duì)外連通的口部相對(duì)來說比較少，因此地下鐵道及區(qū)間隧道的機(jī)械事故通風(fēng)至關(guān)重要。

地鐵事故通風(fēng)分為非火災(zāi)性原因和火災(zāi)性原因二類?；馂?zāi)事故按區(qū)間隧道、站廳、站臺(tái)同一時(shí)間只有一處發(fā)生火災(zāi)來考慮，此較好的方法是使人、煙分向流動(dòng)，用機(jī)械排煙設(shè)施使煙氣按一個(gè)方向流動(dòng)，排出地面，而人員從另一個(gè)方向撤離。

考慮到地鐵的站廳或站臺(tái)公共區(qū)的使用面積一般在1500m2左右，且為了使一個(gè)站廳或站臺(tái)分為兩個(gè)防煙分區(qū)，因此《暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定:每個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積不宜超過750m2。排煙量按每分鐘每平方米建筑面積1m3計(jì)算。

地鐵排煙系統(tǒng)，排煙風(fēng)機(jī)及煙氣流經(jīng)的輔助設(shè)備如風(fēng)閥及消聲器等，應(yīng)保證在150℃時(shí)能連續(xù)工作1h。

對(duì)于以上工程實(shí)例各個(gè)方面的了解，有助于我們可以弄清楚地鐵火災(zāi)的控制系統(tǒng)與地鐵其它方面的關(guān)系，從而使設(shè)計(jì)更為合理、可行。

3 系統(tǒng)方案選擇及控制過程原理

現(xiàn)今在地鐵實(shí)際工程中較為常用的控制方法是:聯(lián)動(dòng)控制。的確，聯(lián)動(dòng)控制作為一種非常優(yōu)秀的控制方法，能夠解決很多實(shí)際問題?，F(xiàn)在各國(guó)的科學(xué)家、工程師和學(xué)者們都在致力于聯(lián)動(dòng)控制及其相關(guān)方面的工作，以期使其的功能發(fā)展得更加完善，使其愈發(fā)的智能化及人性化。

我們所采用的設(shè)計(jì)方案是:基于以中央處理器(CPU)為控制中樞的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，主要包括以下幾個(gè)子系統(tǒng):

3.1 CPU對(duì)地鐵通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

地鐵一般采用的空氣處理形式為全空氣空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，這往往是由空氣處理機(jī)組來完成的。而空氣處理機(jī)組內(nèi)真正起作用的部件是壓縮機(jī)和通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)風(fēng)機(jī)，所以，實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)的控制，也就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)了對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的控制。

控制過程及原理:

CPU對(duì)火災(zāi)探測(cè)器傳送來的信號(hào)定時(shí)采樣，經(jīng)處理后，若判斷結(jié)果為非火災(zāi)信號(hào)，則火災(zāi)報(bào)警及滅火系統(tǒng)處于“休眠狀態(tài)”，CPU繼續(xù)對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

溫濕度復(fù)合傳感器將熱力學(xué)信號(hào)傳送至CPU，經(jīng)CPU對(duì)信號(hào)的一系列處理后，若判斷其與設(shè)定的環(huán)境狀態(tài)參數(shù)不符，則發(fā)出指令，命令位于空氣處理機(jī)組內(nèi)的電磁控制閥閉合，使得機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)及用于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而啟動(dòng)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，當(dāng)環(huán)境狀態(tài)參數(shù)達(dá)到一定的要求時(shí)，CPU再發(fā)出指令，命令該電磁控制閥斷開，使得機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)及用于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)同時(shí)斷電，如此往復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)了CPU對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的控制過程。

當(dāng)CPU感受到來自火災(zāi)探測(cè)器傳送過來的信號(hào)，經(jīng)一系列處理，判斷該信號(hào)為火災(zāi)時(shí)，則CPU不在考慮來自溫濕度復(fù)合傳感器傳送來的信號(hào)如何，發(fā)出指令，強(qiáng)行命令該電磁閥斷開，使通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)暫時(shí)停止運(yùn)行，并啟動(dòng)消防滅火系統(tǒng)。直至CPU對(duì)來自火災(zāi)探測(cè)器傳送過來的信號(hào)重新判定為非火災(zāi)時(shí)，再關(guān)閉消防滅火系統(tǒng)，并考慮來自溫濕度復(fù)合傳感器傳送來的信號(hào)及做出相應(yīng)的動(dòng)作。

3.2 -CPU對(duì)地鐵火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是火災(zāi)防控系統(tǒng)不可或缺的重要組成。一旦火災(zāi)發(fā)生，僅依靠火災(zāi)聯(lián)動(dòng)滅火系統(tǒng)是不夠的，通過火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，使人們得以盡早知道災(zāi)情，并能及時(shí)采取措施，而不是被動(dòng)的依賴于火災(zāi)滅火系統(tǒng)。目前常用的火災(zāi)報(bào)警裝置主要包括:報(bào)警燈、報(bào)警鈴及消防廣播等。

3.3 CPU對(duì)地鐵火災(zāi)滅火系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

這是地鐵火災(zāi)防控系統(tǒng)的最重要的組成部分，主要包括消防水滅火系統(tǒng)和消防排風(fēng)系統(tǒng)。按照工作原理來劃分，其包括三個(gè)方面的控制。分別為消防排風(fēng)風(fēng)機(jī)的控制，消防水泵的控制，消防噴淋水管道噴頭電動(dòng)閥門的控制。

控制過程及原理:

當(dāng)CPU對(duì)火災(zāi)探測(cè)器所傳送的信號(hào)經(jīng)過一系列處理后，對(duì)該信號(hào)的判斷結(jié)果為火災(zāi)時(shí)，則立即發(fā)出指令，通過一定的控制程序使空氣處理機(jī)組斷電，同時(shí)通過相應(yīng)的控制程序啟動(dòng)消防報(bào)警系統(tǒng)，在CPU 確認(rèn)空氣處理機(jī)組斷電后，立即啟動(dòng)消防排風(fēng)系統(tǒng)和消防噴淋水滅火系統(tǒng)。執(zhí)行過程主要是依靠各個(gè)電氣控制電路的電磁控制閥動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的。其中，消防報(bào)警系統(tǒng)與消防噴淋水系統(tǒng)需要獨(dú)立自動(dòng)供電電源，當(dāng)然，此兩系統(tǒng)也可使用同一電源。對(duì)于其它系統(tǒng)，則只需要常規(guī)供電電源即可。

3.4 CPU對(duì)傳感器系統(tǒng)的控制

傳感器系統(tǒng)主要包括感受地鐵火災(zāi)煙霧等信號(hào)的火災(zāi)探測(cè)器及感受地鐵熱力學(xué)參數(shù)的溫濕度復(fù)合型傳感器。在正常情況下的控制，CPU對(duì)火災(zāi)探測(cè)器所傳送信號(hào)則進(jìn)行定時(shí)采樣，一旦CPU對(duì)火災(zāi)探測(cè)器傳送來的信號(hào)確認(rèn)為火災(zāi)，則無論溫濕度復(fù)合型傳感器所傳送來的信號(hào)如何，CPU一律對(duì)其不予考慮，并通過相應(yīng)的動(dòng)作，對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制，及對(duì)火災(zāi)報(bào)警及消防滅火系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制。當(dāng)然，這個(gè)控制過程也是依賴于相應(yīng)的基于一定的數(shù)學(xué)算法建立起來的程序完成的。

值得注意的是，以上各個(gè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系并不是孤立的，各子系統(tǒng)之間通過CPU產(chǎn)生著相互作用的關(guān)系，它們有機(jī)的結(jié)合在一起，最大程度的發(fā)揮著整個(gè)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的控制效率。

參考文獻(xiàn):

[1]劉智敏，林康略.《地鐵空調(diào)及民用建筑空調(diào)》.廣東省重工建筑設(shè)計(jì)院.1999年11月5日.

李強(qiáng)、王洋的城市為:天津