周厚福
(作者單位:國(guó)家新聞出版廣電總局八三一臺(tái))
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大功率短播發(fā)射臺(tái)抗干擾消防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
周厚福
(作者單位:國(guó)家新聞出版廣電總局八三一臺(tái))
摘 要:本文通過(guò)分析消防系統(tǒng)在發(fā)射臺(tái)強(qiáng)電磁干擾下存在的問(wèn)題,介紹了報(bào)警系統(tǒng)的組成和工作原理,設(shè)計(jì)中使用了ID多址信息技術(shù)、抗干擾技術(shù)、視頻分析技術(shù)及基于ACE的網(wǎng)絡(luò)通訊組件、基于多線程的類visio可視組件、基于OTL數(shù)據(jù)庫(kù)組件、基于Microsoft speech sdk V5.1語(yǔ)音組件、基于CCTV視覺攝像原理的可視煙霧探測(cè)技術(shù),本文對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)闡述。
關(guān)鍵詞:短播發(fā)射臺(tái);消防系統(tǒng);抗干擾
八三一臺(tái)發(fā)射機(jī)房安裝有大功率(甲機(jī)房3部500kW,乙機(jī)房4部150kW)短波(3~30MHz)發(fā)射機(jī),存在強(qiáng)烈電磁干擾。2001年和2003年機(jī)房建設(shè)時(shí),根據(jù)建筑設(shè)計(jì)安裝了消防監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng),在當(dāng)時(shí)無(wú)播音的情況下,經(jīng)過(guò)了消防部門的驗(yàn)收。但當(dāng)發(fā)射機(jī)開播后,在發(fā)射機(jī)電磁輻射干擾的情況下,消防監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)一直存在嚴(yán)重誤報(bào),一度使系統(tǒng)陷入癱瘓。
大功率短播發(fā)射臺(tái)抗干擾消防報(bào)警系統(tǒng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)消防自動(dòng)化的主要設(shè)施,是維護(hù)安全傳輸發(fā)射的重要手段,主要用于早期火災(zāi)探測(cè),并發(fā)出警報(bào),以便人們采取相應(yīng)的防范、撲救措施。
本系統(tǒng)采用先進(jìn)的抗干擾技術(shù),對(duì)消防監(jiān)控區(qū)域同時(shí)進(jìn)行煙霧、氣體、溫度、消防視頻的信號(hào)采集,用232/485通訊方式,把采集到的信號(hào)進(jìn)行分析處理,當(dāng)檢測(cè)到火警時(shí),通過(guò)公共廣播系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)傳輸報(bào)警系統(tǒng),發(fā)出火情發(fā)生地、滅火器材放置地點(diǎn)、使用滅火器材的類型、需要聯(lián)系哪些人員、疏散通道等輔助信息。
八三一臺(tái)大功率短播發(fā)射臺(tái)抗干擾消防報(bào)警系統(tǒng)主要由一個(gè)主機(jī)與五個(gè)子系統(tǒng)組成,各子系統(tǒng)專業(yè)功能由各自完成,由集成平臺(tái)完成各子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合,在集成平臺(tái)數(shù)據(jù)融合的基礎(chǔ)上,部署全局性的消防管理功能;集成平臺(tái)基于緊密耦合方式集成各子系統(tǒng),采用多個(gè)子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)報(bào)警,貫徹了“集中管理、集中控制”的原則,確保了消防系統(tǒng)的可靠性。
主機(jī):整個(gè)系統(tǒng)的核心,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析處理,圖片分析處理,信息發(fā)布,系統(tǒng)設(shè)置、配置等等。
開關(guān)量煙感器:煙霧采集終端器件,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集,同時(shí)向主機(jī)提供煙霧的信息。
吸氣式早期火災(zāi)探測(cè)器:氣體采集終端器件,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集,同時(shí)向主機(jī)提供火災(zāi)的信息。
環(huán)境溫濕度探測(cè)器:溫濕度采集終端器件,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集,同時(shí)向主機(jī)提供環(huán)境溫濕度的信息。
視頻煙霧探測(cè)系統(tǒng):視頻探測(cè)終端器件,負(fù)責(zé)區(qū)域中的視頻圖像采集,同時(shí)向主機(jī)實(shí)時(shí)提供視頻圖信息。
廣播系統(tǒng)。我們要將廣播系統(tǒng)融入消防預(yù)案中。當(dāng)發(fā)生火警信息時(shí),不僅提供聲光報(bào)警,還可以通過(guò)公共廣播系統(tǒng)語(yǔ)音,播報(bào)出火災(zāi)地點(diǎn)、滅火器材放置地點(diǎn)、使用滅火器材的類型、需要聯(lián)系哪些人員、疏散通道信息等輔助信息。同時(shí),廣播系統(tǒng)還具有如下特點(diǎn)??垢蓴_性:能有效抵御強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境干擾;及時(shí)性:識(shí)別煙火的反應(yīng)時(shí)間只有1-4秒;適用性:系統(tǒng)支持圖形化的監(jiān)控、管理界面,界面簡(jiǎn)練,功能豐富;擴(kuò)展性:集成平臺(tái)能很好地兼容不同的異構(gòu)子系統(tǒng),方便系統(tǒng)擴(kuò)展。
大功率短播發(fā)射臺(tái)抗干擾消防報(bào)警系統(tǒng)是復(fù)合型報(bào)警系統(tǒng),對(duì)發(fā)射機(jī)所在的核心區(qū)域采用吸氣式早期火災(zāi)探測(cè)器,每30平方米布置一根吸氣管,進(jìn)行氣體采樣,把氣體抽送到主機(jī)進(jìn)行檢測(cè),同時(shí),該區(qū)域還采用視頻煙霧探測(cè)器;對(duì)于干擾相對(duì)較弱的倉(cāng)庫(kù)、辦公室、過(guò)道等區(qū)域,采用開關(guān)量煙感器;并且,對(duì)所有區(qū)域均采用環(huán)境溫濕度探測(cè)器;當(dāng)氣體中煙霧的濃度到達(dá)到0.06%時(shí),觸發(fā)煙感器與吸氣式早期火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警和開關(guān)量煙感器報(bào)警,當(dāng)視頻煙霧探測(cè)探測(cè)到不規(guī)則的動(dòng)態(tài)圖像時(shí),觸發(fā)報(bào)警,規(guī)則的(比如人走過(guò))動(dòng)態(tài)圖像不報(bào)警;當(dāng)環(huán)境溫度到達(dá)45℃(溫度可設(shè))時(shí),觸發(fā)環(huán)境溫濕度探測(cè)器報(bào)警;當(dāng)視頻采集到不規(guī)則的動(dòng)態(tài)畫面時(shí),觸發(fā)視頻環(huán)境報(bào)警;只要有一條觸發(fā)報(bào)警,公共廣播系統(tǒng)開始工作,發(fā)布報(bào)警信息,提示火災(zāi)可能發(fā)生的地點(diǎn),滅火器材放置地點(diǎn),使用滅火器材的類型,需要聯(lián)系哪些人員、疏散通道信息等輔助信息。
3.1 ID多址信息技術(shù)
在消防監(jiān)控區(qū)域,大功率短播發(fā)射臺(tái)抗干擾消防報(bào)警系統(tǒng)同時(shí)采用了多種類型的信息采集技術(shù),而且監(jiān)控區(qū)域范圍大,為了區(qū)分不同的采集類型與不同的采集點(diǎn),我們采用了ID多址技術(shù),這種多址技術(shù)使各個(gè)采集點(diǎn)共同使用一個(gè)信道。但是,每個(gè)采集點(diǎn)都被分配了一個(gè)獨(dú)立的“ID碼”,每個(gè)采集點(diǎn)的“ID碼”都不相同,所以,各個(gè)采集點(diǎn)之間相互沒(méi)有干擾,靠不同的“ID碼”區(qū)分不同的采集類型和采集點(diǎn)。ID碼分別表示采集類型、采集區(qū)域、采集位置;采集類型分為5類:01人工按鈕、02煙霧采集、03溫度采集、04視頻采集、05氣體采集;采集區(qū)域把全臺(tái)劃分為75個(gè)區(qū)域;采集位置是指具體位置,如門口、頂部等位置。
表1 ID碼056083分析表
如ID碼056083,其表示的意思如表1所示。
3.2 抗干擾技術(shù)
我們對(duì)普通的消防煙感器進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn),采用電源和信號(hào)分別傳輸方式,而且,使其具備可調(diào)靈敏度,輸出開關(guān)量信號(hào),電源部分增加濾波裝置,從而使其具備較好的抗干擾能力。
信號(hào)的傳輸采用了平衡傳輸?shù)腞S485通訊(提高抗共模干擾能力),傳輸線路視具體情況采用屏蔽雙絞線或者光纜進(jìn)行傳輸。工控機(jī)與局域網(wǎng)采用光纜傳輸,采用IP/TCP協(xié)議。電纜線路使用屏蔽線,并且,多點(diǎn)接地和單點(diǎn)接地,從而較好地提高了抗干擾能力,增強(qiáng)了消防系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3.3 視頻分析技術(shù)
視頻分析煙火檢測(cè)技術(shù),采用IP網(wǎng)絡(luò)攝像頭作為傳感器,通過(guò)先進(jìn)的視頻圖像分析處理技術(shù)和判別算法,自動(dòng)識(shí)別煙霧及火焰模式的特殊運(yùn)動(dòng),及時(shí)向系統(tǒng)提供警報(bào)信息技術(shù)。系統(tǒng)對(duì)攝像頭拍攝到圖像中的區(qū)域變化經(jīng)過(guò)一系列過(guò)濾,當(dāng)拍攝到圖像中發(fā)現(xiàn)同煙霧行為相關(guān)的特征場(chǎng)景時(shí),則自動(dòng)判定有火情發(fā)生。
3.4 軟件實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)使用的軟件技術(shù)有:基于ACE的網(wǎng)絡(luò)通訊組件、基于多線程的類visio可視組件、基于OTL數(shù)據(jù)庫(kù)組件、基于Microsoft speech sdk V5.1語(yǔ)音組件、基于CCTV視覺攝像原理的可視煙霧探測(cè)技術(shù)。
3.4.1 基于ACE的網(wǎng)絡(luò)通訊組件
自適配通信環(huán)境(Adaptive Communication Environment),簡(jiǎn)稱ACE,是可以自由使用、開放源碼面向?qū)ο罂蚣埽煽缭蕉喾N平臺(tái),完成通用的通信軟件任務(wù)。
3.4.2 基于多線程的類visio可視組件包
工業(yè)控制軟件處理圖形時(shí),需要調(diào)用Windows GDI函數(shù)的開發(fā),通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)流程分析,在改動(dòng)少量代碼的條件下,就可實(shí)現(xiàn)適合業(yè)務(wù)的需求。
3.4.3 基于OTL數(shù)據(jù)庫(kù)組件包
本系統(tǒng)開發(fā)的語(yǔ)言是C++,考慮數(shù)據(jù)通訊兼容性,采用了OTL模板庫(kù)與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
3.4.4 基于Microsoft speech sdk V5.1語(yǔ)音組件包
Microsoft speech sdk V5.1是微軟提供的語(yǔ)音軟件開發(fā)包,其中包含了語(yǔ)音識(shí)別和合成的二次開發(fā)平臺(tái)。語(yǔ)音合成,即文本語(yǔ)音轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(TTS)。TTS系統(tǒng)使用合成語(yǔ)音合成文本字符串和文件到聲音音頻流。
3.5 視頻探測(cè)算法
視頻探測(cè)算法的工作原理,是利用高性能計(jì)算機(jī)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行圖像分析,采用高精密算法感受場(chǎng)景中的微弱變化,并將變化區(qū)域的信號(hào)與火災(zāi)特征進(jìn)行比較,對(duì)特征區(qū)域在一段時(shí)間內(nèi)的關(guān)系進(jìn)行分析利用,智能綜合判據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的早期準(zhǔn)確探測(cè),并通過(guò)圖形界面及聲音等輸出方式進(jìn)行報(bào)警。
發(fā)射臺(tái)抗電磁輻射消防監(jiān)控系統(tǒng),專門針對(duì)發(fā)射機(jī)房強(qiáng)電磁環(huán)境設(shè)計(jì),系統(tǒng)具有極強(qiáng)的抗干擾性能,能在惡劣的環(huán)境下使用。系統(tǒng)運(yùn)行兩年多,是目前中短波電臺(tái)里運(yùn)行最穩(wěn)定,效果最好的一種消防報(bào)警系統(tǒng)。特別是視頻探測(cè)系統(tǒng),采用自適應(yīng)算法,具有較高的水平。本項(xiàng)目的成功應(yīng)用,為安全播出做出了貢獻(xiàn),也推動(dòng)了安全播出整體管理的技術(shù)進(jìn)步。
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