張鵬程　嚴(yán)陳　季惠

【摘 要】近幾年來，伴隨著校園內(nèi)火災(zāi)事故的頻發(fā)，與校園相關(guān)的消防安全也越來越引起消防相關(guān)部門的關(guān)注。作為國家重點(diǎn)消防單位的大學(xué)校園，也必須提加強(qiáng)對(duì)消防安全的重視。按照國家消防工作“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針，對(duì)于校園內(nèi)火災(zāi)事故的預(yù)防是第一位的。但是，伴隨著大學(xué)生校園內(nèi)夜間活動(dòng)的日漸頻繁以及寢室“不統(tǒng)一熄燈”等的實(shí)行，如此一來也加劇了校園內(nèi)消防安全管理工作的強(qiáng)度?，F(xiàn)在大多數(shù)的大學(xué)校園仍然采用通過值班人員在消防控制室盯著各個(gè)場所的攝像屏幕的方式進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)控，這種方式很容易令人疲憊以至于疏忽造成監(jiān)控不力。針對(duì)以上情況，提出了一種利用PLC系統(tǒng)對(duì)大學(xué)校園內(nèi)的各種消防設(shè)施進(jìn)行控制并借助于WINCC軟件輔助監(jiān)控的方法。本文詳細(xì)分析了其控制系統(tǒng)的組成、監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)，以及將該系統(tǒng)應(yīng)用于校園內(nèi)某一局部場所的效果。實(shí)踐證明，該控制系統(tǒng)與監(jiān)控程序能夠幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)該局部場所內(nèi)的消防監(jiān)控以及預(yù)警，具有一定的推廣意義。

【關(guān)鍵詞】消防安全；校園火災(zāi)；人工監(jiān)控；自動(dòng)化輔助監(jiān)控

1 場所概述及消防設(shè)計(jì)狀況

（1）場所概述：用來進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)的場所為大學(xué)校園內(nèi)的一座兼辦公的教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，高約20m，建筑面積近4000m2 ，呈回字形布置，長邊南北方向布置，共4層。其中1層主要為包含金工實(shí)習(xí)車間、汽車檢修車間、數(shù)控加工車間等在內(nèi)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)場所，2，3層北側(cè)主要為信息機(jī)房，南側(cè)主要為酒旅系學(xué)生實(shí)習(xí)布置的仿酒店客房的實(shí)習(xí)場所。4層北側(cè)也為信息機(jī)房，南側(cè)為包含電動(dòng)機(jī)、電器柜、控制柜等各種器材的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室。1至4層每層都設(shè)有教師辦公場所、存放資料的場所以及教職工娛樂活動(dòng)場所等。通過以上分析可見，該實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)屬于可燃物含量較多、電氣設(shè)備眾多、實(shí)驗(yàn)場所復(fù)雜，發(fā)生火災(zāi)的危害性比較大，起火后蔓延較迅速，撲救較難的中高危險(xiǎn)級(jí)均含的場所。

（2）消防設(shè)計(jì)：本教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓的消防設(shè)計(jì)是由專人設(shè)計(jì)的，情況如下。

根據(jù)使用性質(zhì)和工藝要求，在教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)場所設(shè)置嵌入式的墻式滅火器箱，在辦公室等辦公場所設(shè)置落地式的滅火器箱并按照要求配備數(shù)量足夠的滅火器。該教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓沒有設(shè)計(jì)室外消防給水系統(tǒng)，室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)按照南側(cè)、北側(cè)分為兩個(gè)控制分區(qū)，每個(gè)分區(qū)各包含一臺(tái)消火栓泵、噴淋泵以及一臺(tái)備用泵。每層樓南北側(cè)各設(shè)1個(gè)消火栓泵緊急啟動(dòng)按鈕，整個(gè)教學(xué)樓一共8個(gè)，一旦探測(cè)到火情，按下緊急按鈕就可以信號(hào)輸入到PLC控制器通過繼電器自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)區(qū)域的消防栓泵，并輸出信號(hào)啟動(dòng)火災(zāi)聲光報(bào)警燈。噴淋泵的啟動(dòng)是通過各保護(hù)區(qū)的管網(wǎng)噴嘴玻璃球高溫下爆碎，引起管網(wǎng)水流流動(dòng)，同時(shí)聯(lián)動(dòng)報(bào)警閥壓力開關(guān)動(dòng)作，達(dá)到自啟動(dòng)噴淋泵的目的。這里水流指示器和壓力開關(guān)動(dòng)作信號(hào)同時(shí)作為輸入信號(hào)送入PLC控制器為作為火警區(qū)域指示信號(hào)，PLC控制中心能夠準(zhǔn)確接收其動(dòng)作信號(hào)，同時(shí)也應(yīng)能直接控制噴淋泵啟停。每層設(shè)置一個(gè)火災(zāi)聲光報(bào)警器以及總線制固定式消防電話分機(jī)。在教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓的每一層的走廊側(cè)墻以及安全出口、樓梯等處都按照要求設(shè)置了疏散照明以及指示裝置。在重要儀器存放場所以及火災(zāi)危險(xiǎn)性較高的實(shí)驗(yàn)場所的頂板設(shè)置了點(diǎn)型復(fù)合式感煙感溫火災(zāi)探測(cè)器。

另外，在消防控制室設(shè)立專門的控制臺(tái)，在控制臺(tái)上可進(jìn)行任一區(qū)任一臺(tái)消防水泵的啟停、報(bào)警聲光信號(hào)的啟停以及水泵發(fā)生故障自動(dòng)切換至備用泵，并通過控制臺(tái)上的人機(jī)界面提示故障報(bào)警信息的功能。圖1為教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓主要樓層以及主要消防設(shè)計(jì)圖。

2 控制系統(tǒng)的組成及軟硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)只是組成整個(gè)校園消防控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的一部分，因此規(guī)模較小。選用西門子公司的S7-200系列的PLC，并對(duì)S7-200 CPU226進(jìn)行擴(kuò)展。選擇一個(gè)EM223（16×I，8×O）和一個(gè)EM221（8×I）擴(kuò)展模塊，總共計(jì)有32個(gè)輸入和16個(gè)輸出，其具有速度快、精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，可滿足控制系統(tǒng)的要求。圖2為該教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓PLC控制系統(tǒng)組成圖。

根據(jù)以上控制要求將輸入信號(hào)，輸出信號(hào)按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O端一一對(duì)應(yīng)，編好地址。各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)按鈕用綠色按鈕，急停按鈕用紅色按鈕，故障信號(hào)用黃色按鈕。列出各種控制元件和執(zhí)行元件的輸入輸出的I/O分配表，如表1所示。

編制好I/O分配表，設(shè)計(jì)硬件接線圖，然后利用？西門子PLC S7-200編程軟件 STEP7 MicWIN_V4SP9進(jìn)行PLC程序編制，該控制程序的控制流程圖以及利用西門子WINCC軟件編制的上位機(jī)控制界面。

借助位于消防控制室以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)樓值班室內(nèi)的上位機(jī)監(jiān)控畫面，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)于該樓內(nèi)各個(gè)樓層的防火監(jiān)控。值班室內(nèi)人員每天可以根據(jù)界面提示內(nèi)容在主界面上輸入相關(guān)信息以及進(jìn)行消防安全檢查確認(rèn)、可以通過主界面來查看各個(gè)樓層的消防器材布置情況以及完好情況、更可以在收到火災(zāi)報(bào)警信息后，進(jìn)行火災(zāi)確認(rèn)，并按照界面提示相關(guān)步驟找到相關(guān)人員進(jìn)行滅火救援、報(bào)警求助等一系列行動(dòng)。

3 結(jié)論

針對(duì)大學(xué)校園內(nèi)一棟典型的集教學(xué)、辦公以及實(shí)驗(yàn)等功能在一起的教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓，在已有消防設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，完成了針對(duì)該棟樓內(nèi)消防設(shè)施的PLC現(xiàn)場控制軟硬件設(shè)計(jì)和上位機(jī)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)，應(yīng)用自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)了大學(xué)校園內(nèi)對(duì)消防安全隱患的輔助監(jiān)控。實(shí)踐證明，該控制系統(tǒng)與監(jiān)控程序能夠幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)該局部場所內(nèi)的消防監(jiān)控以及預(yù)警，系統(tǒng)試運(yùn)行期間取得了良好的控制及監(jiān)控效果，為下一步實(shí)現(xiàn)整個(gè)校園區(qū)域的消防監(jiān)控奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

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