2011級安全工程專業(yè)課程設計目錄TOC\o"1-2"\h\u63891.概述 頁第1頁探火管滅火裝置的遠程監(jiān)控系統設計內容摘要：探火管滅火裝置是一種簡單、成本低，且可靠性高的獨立自動滅火裝置，它無需電源，無需煙（溫）感探測器，無需復雜的設備及管線，靠自身的儲壓運作，是消防行業(yè)的一項創(chuàng)新發(fā)明。本文主要是介紹探火管滅火裝置的GPRS遠程監(jiān)控系統設計，將從探火管滅火裝置和GPRS遠程監(jiān)控兩部分分開講述，并最后結合設計。關鍵詞：探火管：遠程監(jiān)控系統1.概述1.1課程設計背景及意義探火管滅火裝置是一種簡單、低成本、可靠性高的獨立自動滅火裝置，無需電源，無需傳感器和復雜的系統管線，是一項很實用的消防領域的創(chuàng)新發(fā)明。但是在應對意外狀況時不能夠做出有效反應，因此本設計將遠程實時監(jiān)控與探火管滅火裝置有效結合加以應用，使探火管的應用范圍更加廣泛。1.2探火管滅火裝置探火管是一種高分子聚合物材料制成的柔性感溫管材，內部儲壓后受溫度上升變化，在感溫最高處形成爆破口，人們利用這一特性，在消防應用中將它作為火災探測部件，同時還可兼做滅火劑輸送和噴放管道，國外稱之為“聚合材料線性感熱探測管”，引入我國后稱為探火管。探火管具有一定的柔韌性，可以圍繞保護對象進行靈活布置，在著火點探火、爆破并噴放滅火劑，達到“定點噴射，定向滅火”的效果，實現真正意義上的撲救初期火災的目的。探火管滅火系統是由裝有滅火劑的壓力容器、容器閥及釋放滅火劑的探火管和(或)釋放管等組成。通過與滅火劑貯存容器相連且直接布置在易發(fā)生火災部位的探火管，在受熱溫度最高處被軟化并爆破，利用探火管或釋放管向防護區(qū)內噴射一定濃度的滅火劑使其充滿整個防護區(qū)，實現自動探測和迅速撲滅火災。

標準的探火管裝置按其輸送滅火劑方式的不同分為直接式和間接式兩種。直接式裝置僅通過一根探火管實現探測火源、傳輸滅火劑及滅火。一般來說該系統針對小空間、滅火劑量少的火災場所，見圖1.1。間接式裝置是由探火管自動探測火災，利用探火管中壓力的突然下降開啟容器閥，同時滅火劑輸向釋放管，由釋放管上的噴嘴噴出滅火荊撲滅火源，見圖1.2。

探火管為一種充壓非金屬的高科技合成軟管，其內徑約為4mm，外徑約為6mm，受熱在160℃±2℃時爆破動作。間接式滅火裝置的釋放管一般采用幅mm銅合金無縫管，工作壓力不小于10MPa。釋放管的

長度根據所采用的滅火劑的不同而不同。一般為6m到12m。探火管滅火系統根據保護對象的火災特性，可以填充二氧化碳、七氟丙烷(卜ⅡnD227ea)等滅火劑，其部分設計參數還需符合相關的國家消防規(guī)范。圖SEQ表格\*ARABIC1.1直接式探火管圖1.2間接式探火管探火管滅火系統把傳統的固定式氣體滅火系統大空間防護區(qū)的滅火方式，轉換到更直接針對火源部位的小空間滅火，是滅火原理上的一個重大進步。與固定式氣體滅火系統相比，探火管滅火系統在封閉的小空間內具有較多的優(yōu)點，見下表。內容探火管滅火系統固定式氣體滅火系統滅火空間和對象相對封閉的小空間，能將滅火劑直接噴射到火源部位；其探測、滅火針對火源，有效性強，能降火在控制在極小的范圍內。相對封閉的大空間，通常為一個房間或一個防護區(qū)；滅火對象為火勢蔓延開的較大設備，滅火空間大，針對性差。系統動作時間系統動作時間快系統動作時間慢藥劑量及作用效果藥劑量使用小，作用效果明顯。藥劑量使用大，作用效果不是很明顯。系統的復雜性和安全性系統簡單，安全；集滅火和探測為一體，無需設置專用儲瓶間；無需復雜的電控設備；系統簡單，安裝方便；劑量小，即使有毒對人體危害也不大。系統復雜，對環(huán)境人體存在一定危害；有些滅火劑具有毒性，對人體有危害窒息作用，滅火前要準備急救人員；滅火藥劑劑量大，對環(huán)境有一定危害。系統的造價系統投資低系統投資較高其他不受位置影響，可安裝在各種狹小、復雜的易燃空間。需要一套完整的火災探測系統，無法在狹小空間滅火。表1探火管滅火系統和固定式氣體滅火系統比較探火管滅火系統參數：探火管式自動探火滅火裝置的滅火劑設計用量應根據保護對象的火災特點、防護區(qū)的體積確定，設計參數應符合規(guī)定，且二氧化碳、七氟丙烷滅火劑應分別滿足相應規(guī)范的要求。表2四種探火管的滅火系統參數探火管裝置類型最大工作壓力(MPa)工作溫度范圍(℃)單位體積所需滅火劑最小量探火管的最大長度(m)Φ8mm釋放管最大長度(m)單個保護區(qū)最大容(m3)二氧化碳直接式150-491.5kg/m325...10二氧化碳間接式150-491.5kg/m32512100七氟丙烷直接式1.80-500.7kg/m325...10七氟丙烷間接式1.80-500.7kg/m325121001.3GPRS遠程監(jiān)控系統GPRS—GeneralPacketRadioService，GPRS為通用分組\o"無線業(yè)務"無線業(yè)務的簡稱，是歐洲電信協會GSM系統中有關分組數據所規(guī)定的標準。GPRS具有充分利用現有的\o"網絡"網絡、資源利用率高、始終在線、傳輸速率高、資費合理等特點。GPRS，\o"通用無線分組業(yè)務"通用無線分組業(yè)務是一種基于GSM系統的無線分組交換技術，提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS充分利用共享無線信道，采用IPOverPPP實現數據終端的高速、遠程接入。作為現有GSM網絡向第三代移動通信演變的過渡技術（\o"2.5G"2.5G），GPRS在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢。遠程監(jiān)控系統是一款遠程控制軟件，有時可以當木馬程序來用。近幾年來，中國殺毒軟件廠商都將灰鴿子，冰河等列為每年電腦病毒榜之首。在熊貓燒香作者被逮捕后，灰鴿子病毒又重回中國殺毒軟件廠商列出的電腦病毒榜榜首。遠程系統控制可以在網絡上由一臺電腦（主控端Remote/客戶端）遠距離去控制另一臺電腦（被控端Host/服務器端）的技術，這里的遠程不是字面意思的遠距離，一般指通過網絡控制遠端電腦，不過，大多數時候我們所說的遠程控制往往指在局域網中的遠程控制而言。當操作者使用主控端電腦控制被控端電腦時，就如同坐在被控端電腦的屏幕前一樣，可以啟動被控端電腦的應用程序，可以使用或竊取被控端電腦的文件資料，甚至可以利用被控端電腦的外部打印設備（打印機）和通信設備（調制解調器或者專線等）來進行打印和訪問互聯網，就像你利用遙控器遙控電視的音量、變換頻道或者開關電視機一樣。不過，有一個概念需要明確，那就是主控端電腦只是將鍵盤和鼠標的指令傳送給遠程電腦，同時將被控端電腦的屏幕畫面通過通信線路回傳過來。也就是說，我們控制被控端電腦進行操作似乎是在眼前的電腦上進行的，實質是在遠程的電腦中實現的，不論打開文件，還是上網瀏覽、下載等都是存儲在遠程的被控端電腦中的。系統由前端設備、圖像處理和傳輸設備、網絡客戶端三個部分組成。前端設備由攝像機、云臺、解碼器、防護罩、支架、報警探測器、拾音器等組成，負責視頻信號、音頻信號和報警信號的采集；本系統中的圖像處理和傳輸設備為網絡視頻服務器，它負責把音、視頻信號和報警信號通過局域網或廣域網傳輸到遠程客戶端，同時可以接收客戶端發(fā)送的云臺控制信號和音頻對講信號；網絡客戶端是指需要進行網絡遠程監(jiān)控的用戶終端。它由計算機（普通辦公計算機或筆記本電腦）和客戶端軟件構成。客戶端主要負責圖像顯示、錄像、回放和云臺控制等功能。客戶端進行遠程監(jiān)控時，需要輸入用戶名和密碼，進行身份驗證，通過認證后即可實現遠程監(jiān)控。圖2.1遠程監(jiān)控系統結構目前，有兩種類型的遠程監(jiān)控系統，生產現場沒有現場監(jiān)控系統，但數據收集和處理直接發(fā)送到遠程計算機，這種遠程監(jiān)控和現場監(jiān)控沒有多大的區(qū)別，但比現場監(jiān)控系統，在同一系統的其他部分和現場監(jiān)測數據傳輸距離遠，另一種是現場監(jiān)控和遠程監(jiān)控并存?，F場總線技術一般使用在所有的設備將分發(fā)到現場的傳感器，監(jiān)控設備聯系在一起，因此，從離散的單元細胞階段的整合階段，以及各種管理服務，然后連接局域網，從而形成了內部網絡（內聯網）。由于建立基本的網絡信息基礎設施，設備監(jiān)控，維護集成系統進入階段的技術，基本上是在一個單位內的資源和信息共享。遠程監(jiān)控系統所實現的功能如下：

采集和處理：主要生產過程的各種模擬或數字的檢測，采樣和必要的前處理，以及某種形式的輸出，打印報表，屏幕和電視等，提供詳細的數據，以幫助生產他們分析，了解生產;

監(jiān)督職能：在生產過程中檢測到的實時數據，以及生產人員發(fā)出指令和輸入數據的分析，歸納，整理，計算等二次加工，并作為實時數據和歷史數據存儲;

管理：使用一些有效的數據，圖像，報告，分析的工作條件等，故障診斷，預測的危險，并聲光故障和緊急報警;

隨著網絡技術的不斷發(fā)展，遠程監(jiān)控系統將更多用于生產過程的管理，專業(yè)技術人員通過互聯網來管理和維護生產過程中，優(yōu)化生產工藝，提高設備的可用性，并最終降低生產成本，提高效率。這個就是遠程監(jiān)控系統的優(yōu)勢。RTU作為監(jiān)控系統的重要組成部分，其內部結構如圖2.2所示。以C8051F120處理器為控制核心，配合GPRS模塊MC55以及相關的信號采集和終端控制電路組成。圖2.2RTU的結構RTU有2種工作方式，若進行現場操作，工作人員可以通過鍵盤手動控制RTU的工作狀態(tài)；若實現遠程監(jiān)控功能，RTU可以定時將采集的數據通過GPRS模塊發(fā)送給監(jiān)控中心，實現數據的定時上報.比如控制現場設備等操作，流程圖如下。圖2.3RTU系統流程圖1.4滅火器裝置與遠程實時監(jiān)控系統的聯合應用探火管滅火裝置一般可以獨立地將火災隱患消滅，但是發(fā)生意外狀況時，將會引發(fā)火災的發(fā)生，此時，如果等火災發(fā)生了再進行滅火，此時火災已經發(fā)生，可能造成人員傷亡和財產損失，所以對此應該做出迅速反應，所以，應當加入合適的遠程實時監(jiān)控系統，迅速發(fā)現火情，快速做出反應，將火災快速消除，可以在有火災隱患的部位加入RTU，對光、溫度做出感知一旦有異常，迅速引發(fā)報警裝置，監(jiān)控處快速做出反應，避免火災的發(fā)生。2基于GPRS的探火管滅火裝置遠程實時監(jiān)控系統設計思路及方法探火管滅火裝置畢竟是一個無人工操作的系統，因而不能對火災中出現的其他突發(fā)事件作出及時有效的反應。而解決這一問題的比較理想的方法就是遠程監(jiān)控。所謂遠程監(jiān)控，顧名思義，遠距離“監(jiān)”與“控”，所謂“監(jiān)”是指通過網絡獲得信息；而“控”即指通過網絡進行遠程操作。此處介紹的是一種基于GPRS系統的遠程監(jiān)控平臺。

GPRS系統在IP協議的基礎上，能夠達到與外界網絡的充分連接，擁有通信效果穩(wěn)定、接入網絡迅速、成本低等優(yōu)點。GPRS的各項優(yōu)勢讓它非常易于作為遠程監(jiān)控系統的傳輸媒介。建立于GPRS的探火管遠程監(jiān)控平臺運用中心服務器——多客戶端方式組網，主要由監(jiān)控中心服務器組成、GPRS傳輸網絡、遠程終端設備組成。它的工作方式為：將RTU安置于防護區(qū)觀測點，時刻收集防護區(qū)的各種工作數據，包括防護區(qū)里各部件的工作參數、壓力、溫度等信息。并可以將采集的數據通過終端控制器處理后利用GPRS模塊發(fā)送進GPRS系統，然后經通過接入點專線連接到擁有IP地址移動內網的監(jiān)控中心服務器。監(jiān)控中心就能夠對數據進行統計、分類保存，以便操作人員進行分析、查詢。

監(jiān)控中心工作人員可以隨時觀測到防護區(qū)各部件的工作參數，通過對比正常運行情況下與異常情況的工作參數，推測出部件運行是否正常，部件是否出現老化、故障等異常情況，預測事故是否發(fā)生，從而防患于未然，將危險的種子扼殺于搖籃之中，實現對防護區(qū)的有效監(jiān)控。

當火災發(fā)生時，由于防護區(qū)內溫度急速上升，報警器因受熱而發(fā)出警報，并通過RTU的GPRS模塊向監(jiān)控中心警示，監(jiān)控中心工作人員即可通過終端服務器直接監(jiān)視到火災現場，監(jiān)控探火管滅火裝置的滅火情況。當異常情況發(fā)生，如當火災發(fā)生時，探火管滅火裝置因故障尚未開始工作，此時，監(jiān)控中心可以向RTU發(fā)送控制命令，啟動防護區(qū)中的另一個滅火裝置。如果現場沒有另一套滅火裝置，則監(jiān)控中心工作人員需及時呼叫火警或相關工作人員趕往現場，實施救火。

另一個需要遠程監(jiān)控的情況是滅火劑的使用量。探火管滅火裝置滅火方式有兩種：全淹沒滅火與局部滅火。全淹沒滅火是指在規(guī)定時間內，向防護區(qū)噴放設計規(guī)定用量的滅火劑，并使其均勻地充滿整個防護區(qū)的滅火方式。局部滅火是指向保護對象以設計噴射率直接噴射滅火劑，并持續(xù)一段時間的滅火方式。無論是全淹沒滅火還是局部滅火，其滅火筒所裝載的滅火劑量都是在特定范圍內能夠全部撲滅火災的最大用量。當火勢較大時，容器瓶中的滅火劑剛好足夠完全撲滅火災，此時滅火劑不存在浪費。然而，當火勢較小時，僅僅少部分滅火劑即可滅火，但滅火劑仍然會不斷釋放直至沒有，此時滅火劑將存在較大部分的浪費。因此，當火勢較大時，遠程監(jiān)控室無需對裝置進行控制；當火勢較小，滅火裝置僅用少部分滅火劑即撲滅所有火苗時，為節(jié)省滅火劑，監(jiān)控室就需要通過終端服務器向RTU發(fā)送控制命令，暫停滅火裝置的繼續(xù)運作。除了遠程監(jiān)控，另一種控制滅火劑噴射量的方法是在滅火裝置容器閥上端裝設一個感溫感光設備。當火被滅盡，溫度降低時，該設備感應到溫度與光的變化時，會自動關閉容器瓶，停止滅火劑的噴射。

基于GPRS的探火管滅火裝置遠程監(jiān)控系統不僅可以實時監(jiān)控防護區(qū)的運行狀況，而且可以實現預測火災的發(fā)生，防患于未然。當火災發(fā)生時也能及時獲知并全程掌控滅火現場，對突發(fā)狀況作出迅速的反應，以降低火災帶來的經濟損失。

基于GPRS的探火管滅火裝置遠程監(jiān)控系統是對探火管滅火裝置的一項極為重要的補充與完善，對防護區(qū)的防火、滅火、災后修復等各項工作提供實時監(jiān)測數據，對防護區(qū)的有效保護有著極為重要的現實意義。被監(jiān)控設備監(jiān)控中心防火墻接入平臺GPRS網絡BBSRTU被監(jiān)控設備監(jiān)控中心防火墻接入平臺GPRS網絡BBSRTU圖2.4基于GPRS的遠程實時監(jiān)控系統3.探火管滅火裝置在無人值守變電站的應用3.1無人值守變電站無人值守變電站一般由變壓器和電氣室組成，變壓器露天放置，電氣室內放置開關柜、各類配電盤柜和儀表柜，電氣室的主要隱患主要是電氣火災。電氣火災泛指由電氣設備、電氣線路、帶電導體、雷電流、靜電、電弧等產生的熱效應引發(fā)的火災。在施工過程中，在容易發(fā)熱、容易產生靜電、容易產生電弧的部位布設探火管，用橡膠軟管連接在電氣柜的柜體外側放置滅火劑瓶。滅火劑瓶上有容器閥和壓力表，壓力表接上火災報警系統的功能模塊，與火災自動報警系統相連，一旦發(fā)生火災，滅火劑釋放會在火災報警控制器上有所顯示。這樣將滅火裝置與火災報警系統相連，火警發(fā)生后，滅火系統工作，火災自動報警控制器工作復位，還可以在控制端觀察變電站滅火系統的工作效果。變電站容易產生火災隱患的部位之一是配電柜，當水意外進入配電柜內，柜內空氣濕度劇增，刀閘開關與母排聯接處均被氧化。根據介質理論，環(huán)境濕度增加使得電介質的電導率、相對介電系數、介質損失正切值相應增大，擊穿場強降低。而絕緣的破壞過程往往是在熱的作用下變脆，受振動后開裂，潮氣進入裂縫后，很低的電壓也會引起放電，造成絕緣材料擊穿。導致火災發(fā)生。3.2探火管應用于配電柜探火管式滅火裝置是將探火管直接布置在易發(fā)生火災的電子、電氣設備內，并將其直接作為火災探測和滅火劑噴放元件，其內徑約為4mm，外徑約為6mm，利用探火管對溫度的敏感性，一旦發(fā)生火災，在160℃+2℃（距離被保護設備1米范圍內）的溫度環(huán)境下二十秒內，靠管內壓力的作用，探火管自動爆破形成噴射孔洞，將滅火劑直接噴射到火源部位滅火。由于管內壓力減少可以引起壓力動作繼電器動作，它將給一個4-20MA的信號至火災自動報警網絡，在火災報警控制器上可根據該繼電器地址碼得知該處發(fā)生火警。根據探火管性質，電氣方面一般使用二氧化碳探火管和七氟丙烷探火管，成本方面考慮一般使用二氧化碳探火管，但是七氟丙烷探火管性能更好，因為變電站電氣安全尤為重要，所以此處使用七氟丙烷探火管。10KV變電站的配電柜一般占地100㎡，高度3m，容積300m3，所以選用單個保護區(qū)更大的間接式七氟丙烷探火管。每個間接式七氟丙烷探火管保護半徑最大5m，則保護面積為S=π*5×5=78.5㎡，所以至少設置兩個探火管。配電柜容積300m3，根據公式M=Q×V（3-1），得，滅火劑設計用量M=0.7×300=210㎏，實際用量根據公式G=P×N（3-2），我們取用的食10L的啟動瓶50個，得滅火劑的實際用量G=11.2×50=560kg，且G≥M（3-2）。并保存至少560㎏的備用滅火劑。（選取原理見表2）安裝過程中，探火管噴嘴距離刀閘開關與母排聯接處不應小于0.6m，并明確保護對象主要為刀閘開關與母線連接處，其次另外一個可以用來保護附近線路。探火管要布置在刀閘開關與母排聯接處正上方，且距離不大于0.8m，探火管的彎曲半徑不