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。

1 系統(tǒng)組成

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。

2 系統(tǒng)的工作原理

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 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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。

4 結(jié)語(yǔ)

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。

參考文獻(xiàn)：

［1］張俊,崔海波.ADO.NET數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用開發(fā)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

［2］徐孝凱,賀佳英.數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)與SQLServer應(yīng)用開發(fā)［M］.北京:清華大學(xué)出版社,2008.

［3］翟文鵬,吳愛國(guó),杜春燕.基于煙霧顏色特征和運(yùn)動(dòng)特征分析的視頻煙霧探測(cè)［C］//第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集.中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專業(yè)委員會(huì),2010年.