火灾自动报警联动控制系统研究
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摘要:本文主要针对火灾自动报警联动控制系统的可靠性问题，就影响可靠性的“干扰”来源作了详细的分析，从整机的结构特点、软硬件设计和外部通道多方面，提出了消除干扰的具体措施。
关键词:火灾；自动报警；联动控制系统；干扰；可靠性
随着我国现代化消防事业的快速发展,从二十世纪九十年代以来宾馆、酒店、商场、工业厂房等大型建筑物内都安装了火灾自动报警联动控制系统，该系统的建立对火灾发生后，切断非消防电源；启停消防水泵、防烟和排风机；控制防火卷帘的下降等联动设备具有重要的作用。因此，火灾自动报警联动控制系统能否可靠工作、稳定运行是非常关键的问题。由于火灾自动报警联动控制系统工作的可靠性涉及的知识面广，而“干扰”只是其中重要因素之一，本文只对“干扰”影响可靠性作一分析，并对其相应措施作一阐述。
1 影响可靠性的“干扰”来源
1 . 1 型式检验
火灾自动报警联动控制系统产品是牵涉到人民生命财产安全的重要产品，因此，国家技术监督局专门为此制定了国家标准GB4715－93 点型感烟火灾探测器技术要求及试验方法、 GB4716一93 点型感温火灾探测器技术要求及试验方法、GB 4717一93 火灾报警控制器通用技术条件。这些标准对产品在实际运用中可能会遇到的种种干扰提出了严格的要求。其中，静电放电试验、辐射电磁场试验、电瞬变试验也是令各生产厂家送检产品时异常头痛的事。其显著特点是干扰强度大、放电电压高。对于强烈的干扰信号，若没有切实有效的滤波、吸收等抗干扰措施，则不能正常发出探测编码波形，探测器发出误报信息，机器内联动程序执行混乱，致使被控设备发生误动作，造成不可恢复的损失。所以，根本谈不上能通过型式检验和运行正常，更谈不上在消防工程中使用了。
1 . 2 现场运行
火灾自动报警联动控制系统投放到市场后,由于安放位置及周围环境复杂多变,干扰源会更加广泛而复杂,干扰侵人渠道也很多,一般情况下火灾自动报警联动控制系统在实际运行中的干扰主要有以下三种来源：空间电磁辐射干扰、交流电网干扰、信号传输通道的干扰。
首先，交流电网是系统中最主要的一个干扰源。火灾自动报警联动控制系统中的电源大多采用开关电源，因其处于高频调制工作方式，对单片机工作系统将产生一定的影响。各种功率设备通过电源线路而相互关联，相互影响，其中交流电压变化、负载电流变化、环境温度、湿度变化、元器件的老化等因素都会导致直流输出电压的变化。
这些变化都会使电源产生波动，形成电源干扰。
随着电网上大功率设备的不断使用，电源线上经常含有高达数千伏的尖峰电压干扰。
在安装布线中的不合理走线也很容易使系统的各类输入、出线串入很多电磁干扰，使探测和控制波形中叠加有很多串扰和寄生干扰，使探测不准、控制失灵。
空间电磁辐射干扰也是一个重要的来源，由于电路中存在的杂散寄生电容，电磁的干扰信号可能串入电路，当外部干扰源的磁通密度与受干扰电路中的一个环路发生纹链而产生电感藕合时，在系统中就会产生干扰藕合。
电磁干扰一般有两种：自然干扰和人为干扰。
自然干扰是由自然界产生的不可预测的，如雷闪电呜、宇宙空间的电磁辐射等。
人为干扰是由人类应用电子、电气设备所产生的，如大功率设备的开关所产生的电磁火花干扰，各种无线电发射机产生的辐射电磁波干扰等。
干扰的另一个传入途经是通过过程通道即各种信号传输线路进入系统的，过程通道的长线传输将产生或引入干扰，其在系统中的走线范围广、面积大，可能会跟其他众多的强电线路形成串扰和寄生干扰、耦合干扰，或线路中导线的破损，引起其绝缘阻抗下降而影响系统正常工作等。
在现场运行过程中的所有可能干扰都必须采取相应的措施加以预防，才能使系统安全、正常地运行，以起到其应有的报警和控制功能。
2 消除干扰措施
针对产品型式检验的特点和现场实际运行时可能出现的一些干扰源，必须采取一些有效的措施，加以滤除。可通过良好的接地、屏蔽、高频滤波和吸收等措施加以解决。下面主要从整机的结构特点、软硬件设计和外部通道中所应采取的措施加以阐述。
2 . 1 软硬件措施
尽管各种干扰的来源很复杂，影响因素也是多方面的，但任何干扰的形成必须具备3个条件：干扰源、对干扰敏感的接收电路、干扰源到接收电路的耦合通道。因此，各种抗干扰的出发点均是以堵塞干扰藕合途径，抑制干扰源，提高对干扰敏感电路的抗干扰能力作为抗干扰的基本手段。
通常为保证系统的可靠运行，克服长线传输所受到的干扰，多采用光电隔离、双纹线传输、阻抗匹配等措施来解决。对于模拟量的火灾自动报警联动控制系统，可以采用电流传输的办法，这种模拟量的传输采用电流方式比采用电压方式抗干扰能力强。这是因为干扰噪声虽然有较大的电压幅值，但是其能量都是较小的，因此，所形成的电流信号是很微弱的，这样干扰电压在传输线上将很快被衰减，使之造成的影响很小，甚至消失。同时在硬件设计中可以增加看门狗电路，防止程序跑飞、死机。
在软件设计中，采用对输人的模拟量值进行数字滤波处理，即把采集到的模拟量值采用诸如算术平均值法、比较取舍法、中值法等数字滤波方法；在线路板布线设计中相互有关的元器件尽量放得靠近些，时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端都容易产生噪声，要相互靠近些。在电源的设计过程中特别要注意元器件的合理布置。对噪声和干扰非常敏感的电路或高频噪声特别严重的电路应该用金罩屏蔽起来，同时线的走向和粗细也特别重要，重要的元器件要加去藕电容等。
2 . 2 良好的接地和屏蔽措施
在控制器和探测器的结构设计中，要考虑其屏蔽性能，探测器中间要加金属屏蔽层。控制器的结构设计比较复杂，一般通过铰链或其他连接形式将几个部分连接成为一个整体，所以，必须用导线将各部分外壳相连接，并确保其相互间连接电阻小于4Q。同时还要确保系统中的交流电源线与外壳（大地）之间的绝缘电阻必须大于50 MQ，其他外引线与外壳（大地）之间的绝缘电阻必须大于20 MQ，这样就能起到良好的屏蔽隔离作用。
2 . 3 滤波措施
针对型式检验中的电瞬变试验时所加一定频率的高电压干扰信号，应采用良好的滤波电路加以处理。其所加的干扰信号频率：电源线上为2.5 kHz士20 % ，探测线上为5 kHz士20 % ，所以，在设计时所传送的编码信息的频率不能与上述频率太近。
一般为了传输数据的准确、可靠，都采用较低的频率，确保数据不会丢失。采取低通滤波器或带阻滤波器进行滤波是很好的措施，低通滤波器的截止频率和带阻滤波器的吸收频率有详细的计算公式，在此不再列出。通常为了达到较好的滤波效果，可以采用二阶或更高阶数的滤波器。
在研制的模拟量智能型火灾自动报警联动控制报警系统中，通常采取以上一些有力的措施后，不论是进行型式检验，还是在实际工程中运用，都安全可靠，系统运行非常稳定。
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