中國石油大學(xué)（華東）

油庫區(qū)消防管網(wǎng)水壓遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)

聞 濤 李 建

中國石油大學(xué)（華東）

油庫類的消防水系統(tǒng)主要分為消火栓系統(tǒng)和自動噴淋系統(tǒng)（泡沫滅火系統(tǒng)），一般由消防水池、水泵、系統(tǒng)管網(wǎng)、高位水箱和閥門以及末端試水裝置組成（消火栓系統(tǒng)是頂層的試驗(yàn)消火栓）?；诨ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的消防水壓實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，通過選取消防水系統(tǒng)中關(guān)鍵性的具有代表意義的工作點(diǎn)，在工作點(diǎn)處設(shè)置水壓監(jiān)測單元，在閥門處設(shè)置閥門啟閉監(jiān)視單元，把水壓信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸和系統(tǒng)集成，在監(jiān)控平臺上自動顯示消防水壓，同時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和管理，從而實(shí)現(xiàn)了消防水壓的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測。

消防系統(tǒng)；水壓監(jiān)測；遠(yuǎn)程監(jiān)控；信號傳輸；巡檢

1 系統(tǒng)設(shè)置原理

油庫類的消防水系統(tǒng)主要分為消火栓系統(tǒng)和自動噴淋系統(tǒng)（泡沫滅火系統(tǒng)），一般由消防水池、水泵、系統(tǒng)管網(wǎng)、高位水箱和閥門以及末端試水裝置組成（消火栓系統(tǒng)是頂層的試驗(yàn)消火栓）。系統(tǒng)出現(xiàn)的問題一般是由于管路閥門關(guān)閉、室外消火栓被凍壞而無法使用，或者消防水泵不能及時啟動等原因造成消防泵、消防管網(wǎng)、消火栓等設(shè)施無法正常使用從而導(dǎo)致火災(zāi)蔓延，給國家造成了巨大的財(cái)產(chǎn)損失。

從消防系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，其系統(tǒng)評價的核心指標(biāo)主要有系統(tǒng)的可靠性、可監(jiān)測性和可維護(hù)性[1]。遠(yuǎn)程消防水壓監(jiān)測系統(tǒng)是根據(jù)《自動噴水滅火設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50084）》和《低倍數(shù)泡沫滅火設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50151）》的要求，在水壓不足時或者閥門關(guān)閉時及時報警，以保證消防管網(wǎng)水壓的可靠性。通過這個系統(tǒng)，就可以實(shí)時監(jiān)測管網(wǎng)中的水壓，保證消防管網(wǎng)中時時充滿壓力水，并可以進(jìn)行集中管理，以及時撲救火災(zāi)，減小火災(zāi)損失。并且可以在系統(tǒng)水壓出現(xiàn)異常時進(jìn)行報警，通知維保人員檢查管網(wǎng)是否有泄漏并及時修復(fù)。系統(tǒng)通過與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和管理，構(gòu)成自動化的傳感器網(wǎng)絡(luò)，提高了消防安全管理的水平。

根據(jù)相關(guān)滅火規(guī)范，消防水壓監(jiān)測單元設(shè)置的典型位置和檢測內(nèi)容如下：

（1）設(shè)置在消防水池內(nèi)和系統(tǒng)高位消防水箱內(nèi)，監(jiān)測消防水池水位和高位水箱的水位，以保證消防滅火時的用水量和火災(zāi)前10分鐘的滅火用水量。

（2）消防泵和噴淋泵泵后管道上需要加設(shè)水壓監(jiān)測裝置，以監(jiān)測消防系統(tǒng)整個管網(wǎng)中的壓力是否滿足滅火要求。

（3）系統(tǒng)管道中閥門處要加設(shè)閥門啟閉監(jiān)測單元，以防止閥門關(guān)閉造成管道系統(tǒng)被封閉。

（4）消火栓系統(tǒng)中每棟建筑物的入口處和頂層的試驗(yàn)消火栓處需要加設(shè)水壓檢測單元，以保證消火栓系統(tǒng)滅火水壓滿足設(shè)計(jì)要求。

2 系統(tǒng)組成

遠(yuǎn)程水壓監(jiān)測系統(tǒng)主要由設(shè)在每個建筑物或者油罐的水壓監(jiān)測單元和閥門啟閉監(jiān)測單元組成，通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)自組網(wǎng)，然后通過信號傳輸裝置與服務(wù)器、水壓監(jiān)控平臺相連，再與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合來實(shí)時監(jiān)測水壓，是一種自動化的信號監(jiān)測系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 水壓監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）水壓監(jiān)測單元。水壓監(jiān)測單元為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊，相當(dāng)于人的眼睛，主要由水壓傳感器（水位傳感器）、電源模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、顯示報警模塊等組成[2]。對消火栓系統(tǒng)來說，水壓檢測單元安裝在消火栓系統(tǒng)中每棟建筑物的入口處和頂層的試驗(yàn)消火栓處，用于檢測管網(wǎng)的水壓；對噴淋系統(tǒng)來說，每個濕式報警閥和水流指示器的末端試水處設(shè)置水壓監(jiān)測裝置，用于檢測管網(wǎng)的水壓是否正常。水位檢測單元安裝在消防水池中和高位消防水箱內(nèi)，用于檢測水池水位是否正常，以保證消防用水量能滿足前10分鐘滅火要求。若水壓檢測單元檢測到消火栓系統(tǒng)或噴淋系統(tǒng)水壓過低，則向系統(tǒng)主機(jī)發(fā)送水壓報警信號；水位控制單元檢測到消防水池水位過低時，則向監(jiān)控主機(jī)發(fā)送水位報警信號。水壓監(jiān)測單元還應(yīng)該標(biāo)注水壓監(jiān)測單元的地址編碼，以便從監(jiān)控平臺和在現(xiàn)場實(shí)地檢查單元的工作情況、并應(yīng)能存儲系統(tǒng)的歷史水壓數(shù)據(jù)等信息。

（2）閥門啟閉監(jiān)視單元。關(guān)閉的閥門、堵塞的管道、不當(dāng)?shù)木S修及其他問題都會導(dǎo)致滅火系統(tǒng)失去作用，因此對系統(tǒng)中閥門的檢測很有必要。消防栓系統(tǒng)中閥門眾多，而且正常工作狀態(tài)時要求必須全部打開，靠人工檢查費(fèi)時費(fèi)力，需要設(shè)置閥門監(jiān)視裝置來保證閥門的開啟。閥門啟閉監(jiān)視單元主要由行程開關(guān)、傳感器、A/D模塊、電源模塊、顯示報警模塊等組成。行程開關(guān)安裝在管道閥門手柄上并與傳感器相連接，用于監(jiān)視閥門是否打開。閥門檢測時，不僅要保證閥門開啟，還要保證其開啟程度符合要求，閥門關(guān)閉3圈及以上的情況，系統(tǒng)就認(rèn)為閥門是完全關(guān)閉的，若閥門關(guān)閉，則向監(jiān)控主機(jī)發(fā)送報警信號，提醒工作人員將閥門打開。

（3）信號傳輸裝置。由CPU、信號發(fā)射裝置、存儲器模塊等組成。信號發(fā)射裝置將數(shù)據(jù)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)，存儲于服務(wù)器主機(jī)中。水壓檢測單元和信號傳輸裝置通過互聯(lián)網(wǎng)將各檢測節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)按ZigBee結(jié)構(gòu)組成建筑消防供水系統(tǒng)智能感知網(wǎng)絡(luò)，而每個檢測節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)就是感知網(wǎng)絡(luò)的基本單元。這些基本單元將自身地址、消防水壓（位）信號和報警信號在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，最終各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)通過信號傳輸裝置將自身編號和消防水壓（位）信息和報警信息傳輸?shù)奖O(jiān)控主機(jī)上[3]。

（4）系統(tǒng)主機(jī)和監(jiān)控平臺。主機(jī)用于接收、存儲各種報警信息，并可通過水壓監(jiān)控平臺終端實(shí)現(xiàn)水壓顯示、異常水壓報警、歷史數(shù)據(jù)查詢及參數(shù)配置等功能。系統(tǒng)使用定時器中斷喚醒系統(tǒng)，報警時可喚醒系統(tǒng)，待報警事件結(jié)束后重新進(jìn)入低功耗模式，所以系統(tǒng)的功耗可以降低很多。因系統(tǒng)對水壓數(shù)據(jù)的連貫性要求不高，即使偶然丟失某個水壓數(shù)據(jù)對整個系統(tǒng)的影響也不大，故數(shù)據(jù)發(fā)送采用TCP/IP協(xié)議。

3 系統(tǒng)應(yīng)用中的相關(guān)問題

消防遠(yuǎn)程水壓監(jiān)測系統(tǒng)是可視化、智能化的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，但在系統(tǒng)應(yīng)用中需要注意以下幾個問題：

（1）持壓泄壓閥的安裝和水泵的定期巡檢問題。在消防滅火系統(tǒng)中設(shè)置持壓泄壓閥是非常重要的，當(dāng)水泵在進(jìn)行自動巡檢過程中，管網(wǎng)的壓力增大，會導(dǎo)致水壓監(jiān)測系統(tǒng)報警，時此持壓泄壓閥需開啟以便防止系統(tǒng)的超壓。持壓泄壓閥一般設(shè)置于水泵房內(nèi)，閥門應(yīng)與消防水池通過管道相連，以便泄水的重復(fù)利用。

（2）排氣閥的設(shè)置問題。自動噴淋系統(tǒng)應(yīng)安裝在每套報警閥組后配水干管的最高位置，系統(tǒng)在試驗(yàn)消火栓處應(yīng)設(shè)置自動排氣閥以排空管道內(nèi)積存的空氣，減少因氣體體積變化而引起的壓力波動。如排氣閥設(shè)置的位置不合適或者沒有設(shè)置排氣閥，會造成管網(wǎng)水壓波動而使水壓監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)生誤報警。

<1)，且各件產(chǎn)品是否為不合格品相互獨(dú)立．

4 結(jié)論

基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的消防水壓實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，通過選取消防水系統(tǒng)中關(guān)鍵性的具有代表意義的工作點(diǎn)，在工作點(diǎn)處設(shè)置水壓監(jiān)測單元，在閥門處設(shè)置閥門啟閉監(jiān)視單元，把水壓信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸和系統(tǒng)集成，在監(jiān)控平臺上自動顯示消防水壓，同時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和管理，從而實(shí)現(xiàn)了消防水壓的遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)測。并可以在系統(tǒng)水壓出現(xiàn)異常時進(jìn)行報警，通知維保人員檢查管網(wǎng)是否有泄漏并及時修復(fù)，消除安全隱患，這給油庫區(qū)提高消防水壓的實(shí)時監(jiān)控提供了技術(shù)支持，提升了油庫消防安全工作的管理水平。

[1]楊琦，姜馮輝，黃曉家．自動噴水滅火系統(tǒng)檢測和維護(hù)措施的研究[J]．給水排水，2010（8）：130-134.

[2]王玉涵，徐培龍，葉敏，等．ZigBee在樓宇消防管網(wǎng)水壓監(jiān)測中的應(yīng)用[J]．消防科學(xué)與技術(shù)，2012（5）：508-509.

[3]廖曙江，邢佳佳，陳睿迪，等．基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程建筑消防水壓實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)[J]．自動化與儀器儀表，2012（5）：16-17.

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（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.9.049

聞濤：1999年畢業(yè)于山東建筑大學(xué)，國家注冊設(shè)備師，一級注冊建造師，現(xiàn)任中國石油大學(xué)（華東）工程科科長。