建筑消防安全系统与自动安全监测能力的发展

建筑消防安全系统与自动安全监测建筑消防安全系统与自动安全监测 能力的发展能力的发展 1 介绍 安全是一个严重的全球性问题 在 21 世纪 部分原因是 由于宗教 种族主义和意识形态的冲突 高层住宅建筑发生火 灾目前被视为对人的生命最大的威胁之一 因为高层住宅密度 增加了悲剧的可能性 然而 由于人口增长和稀缺的居住空间 建设摩天大楼是不可避免的 因此 相当多的研究工作都集中 在跟踪人的位置 以确定最安全的最快的建筑物的逃生路线 这些研究还与发生火灾的逃生路线规划有关 用数学分析的技 术设计防火安全系统已被广泛研究 然而 由于高层住宅建筑 物的设计按照个别建设计划 而不是一个统一的高效的设计 这些研究的实际使用很有限 这些限制导致极其复杂的消防安 全系统 提升了运营培训和管理人员的要求 商品化的消防安全系统以依赖于火控面板或服务器 它会 自动采取行动 保持时间取决于警报的严重程度 在警报信息传到消防局 之前 需要有时间判断是否为误警报 这项规定是因为可能有 误报 80 的报警是误报 因此 自动链接到消防站的操作 应在一定时间的延时之后进行 如果没有延迟时间 消防官兵 将在每一个误报后赶到现场 因此 我们需要一种新型的消防 安全制度解决这些问题 为了减少误报率 新的消防安全系统 要求我们必须定期通过提供简单命令的方式来测试火灾传感器 该系统可以管理每个传感器的活动 以避免在常规报警测试时 报警被激活 因此 该系统能发送消息 指示必要部分火灾报 警器报警后 一直受到信息过滤服务 此外 我们的系统可以减少使用内部通话系统和持续监控 通过液晶显示屏幕 lcd 发送火灾警报其中包括火灾信息的延 迟 此功能是可能的 因为我们的系统也可以适用于标准的网 络协议 该系统具有整合现有的消防安全系统来收集火灾信息 的功能 因此 我们允许的安全系统通过采用楼宇自动化和控 制网络协议标准来扩大和整合为现有的消防安全系统 这种方 法可以满足结构一致性和降低成本的要求 本文的组织如下 第 2 节描述在楼宇自动化系统领域的先 进性 第 3 节描述拟议的防火安全系统的效率和优点 第 4 节 提出了系统技术实现的建议 第 5 节 我们通过减少假警报或 者错误消息的确认所需时间来展示先进防火系统的快速反应 最后 第 6 条总结我们的研究结论 强调拟建消防安全设计的 优点和缺点 2 相关工作 2 1 楼宇自动化设备 许多研究人员研究楼宇监控系统或者楼宇自动化设备 如 火灾探测器 脑心脏监测传感器和数字连接显示器 18 20 这 样的系统能够识别的火灾探测器感应到的火灾 因为每个探测 器都有它自己的地址 此外 由于接收器定期检查每个火灾探 测器的状态 它可以识别出系统中的故障 如火灾探测器故障 或开路建筑网关 然而 基于网络的安全系统 智能楼宇自动 化方面的研究一直局限于理论研究 由于这些系统依赖于人员监视他们 在系统无法立即应对 突发事件的情况下 只能调用相应的应急人员来通知系统 研 究人员已经提出了几个安全监控系统管理方式 合格的运营商 通过地理信息系统 监督一些建筑物的安全传感器 21 23 该 系统可监控的建筑和其应急状态 并在网上通过一个基于互联 网的全球定位系统的地图显示其确切位置 这些功能将使安全 厂商在密集的居住区监视故障点 并迅速回应紧急情况或重大 灾害 2 2 现有的楼宇自动化设备的操作 我们必须把的监控任务作为安全系统的首要任务 因为他 们总是处理紧急情况 需要立即做出反应 如脑心传感器和烟 雾探测器 24 负责监测的操作员必须不断保持随时待命 从几 个家庭网关连接寻找紧急消息并且监控安全传感器的状态 这 种做法是必要的 因为有可能永远是假警报 然而 通常情况 下 当系统收到紧急消息时 其实只有少数运营商负责监测识 别紧急情况 此外 安全公司往往有好几个部门分为单独分配 的角色 如通风风扇激活和逃生路线规划公告 操作员一旦发 现紧急消息 他们必须通过对讲机通知所有的其他部门操作员 如示于图 图 1 a 因此 如果紧急消息没有立即被注意到 这些类型的安全系统很难准确的回应 3 拟建消防安全系统的效率 3 1 拟建消防安全系统的目标 本文提出的方案的目标是对高层住宅建筑火灾突发事件做 出迅速反应 使提提高自动安全公司监测能力成为可能 拟议 的综合楼宇消防安全 ibfs 应用 bacnet 系统 一个标准的网 络协议 以整合现有的消防安全系统 收集消防信息 因此 我们需要通过过滤服务来降低虚假报警或错误消息的机率 拟 议系统为其他操作员提供警报 仅仅因为通过过滤的活性传感 器值的火灾传感器信息 这些消息从其他部门发送到防火天花 板的液晶屏幕 因此 通过减少显示器消防安全设备和对讲监 控消防安全设备的需求 快速的响应成为了可能 图 1 b 所示 所以 唯一剩下的步骤是应急区和消防局的鉴定 因为 突发大火的监控和对讲通信步骤已被淘汰 居民迅速做出反应 是可以做到的 3 2 系统架构 bacnet 的应用 一个安全牢固的消防安全系统通常由一个控制中心和若干 部门组成 控制中心主要做出必要的决定 并给出了各部门在 发生火灾时控制指令 然而 运营商在控制中心部门服从指示 的同时进行救火 例如 在一个典型的公共地铁公司有地铁运 营 电力 信号和通信部门 然而控制中心建成的 ibfs 系统控 制组件 显示组件按照目前的情况都安装在个别部门 换句话 说 控制中心可以通过控制组件来管理各个部门 例如 ibfs 服 务器和报警控制器检查 在类似的情况下 部门从控制中心通 过 lcd 显示和报警接到指令 系统的结构方案 ibfs 包含了通过 构建跨连接网络的 bads 这些都是现有的商业化的电脑网络系 统的多种电子设备 如综合网络系统 i net 七 远地点和 system600 这些组件通过 bacnet 的沟通组成一个虚拟专用网 络 vpn 图 2 显示了数据流图拟议 ibfs 系统 bacnet 是楼宇自动化和控制网络协议标准 它是从美国社 会的采暖 制冷与空调工程师学会发展 而且 很容易通过 bacnet 建立涵盖消防检测 安全及其他楼宇控制系统的集成系 统 25 27 拟建的系统 特别是涉及到生命安全要点和生命 安全区消防和入侵检测的应用 因此 该系统可以与其他厂商 的火灾或安全系统 楼宇控制系统以及标准的操作员工作站互 通 我们可以火与火灾探测器分别看作生命安全的重点和生命 安全区对象 可以将这些对象中的相互关系用分层树形结构来 表示 例如 生命安全积分总是安排叶 而生命安全区作为树 节点 此外 所有的生命安全事物包含了听觉和视觉报警指标 特性 都有自己相对应相似的事物 最后 拟建系统提供生命 安全的综合指标 通过控制操作 如开启和关闭 ibfs 网关可与不同类型的现有的 bads 使用 vpn 和 bacnet 而不论其类型 的适应性 ibfs 服务器接收火灾 ibfs 消 息通过网关 ibfs 信使可以用来代替对讲机 因为它们利用部门间的 vpn 在当前形势下 个别部门紧急消息发送到另一个是可行 的 快速传达简单的信息也是可行的 消防和其他紧急信息必须在所有的 lcd 屏幕上显示的紧急 并且通知所有运营商 然而 将消息发送到布局编辑器成为可 能 因为视频分配放大器 vda 发送所有的 lcd 屏幕布局编 辑器 此外 布局编辑器中 用于调整布局的液晶屏是为提高 效率的 3 3 维护管理 ibfs 系统效的维护管理有几个特点 首先 系统为烟雾传 感器和 ibfs 的组件提供自检功能力 操作人员必须进行定期的 检查和诊断 以保持烟雾传感器在最佳状态 因为它们是高度 敏感的温度原件 ibfs 服务器有能力在测试过程中关闭烟雾传 感器 以确保警报未激活 此外 服务器可以提供在线诊断方 法 定期的测试检查 迅速在一个单一的视图中显示当前状态 的 ibfs 元件 这种方法被用来有效的维护和验证的整套的 ibfs 组件 该系统的第二个特点是为 ibfs 的一些管理软件套件提供 一个图形用户界面 便于系统组件跟踪 ibfs 服务器可轻松访问的数据库 重要的数据库中的数据 可以被访问 即使没有相关数据库本身的知识 例如 独特的 标识 uid 和传感器很容易改变软件为其提供一个下拉菜单选 项 当 ibfs 信使用于紧急消息发送到其他部门 并确认收到 火灾消息服务器 ibfs 则警报被激活 ibfs 系统使用一个数据库 而不是一个文件系统 使用这 种方式是因为该系统需要安全和精确的数据处理快速访问以上 文件 因此 操作者可以轻松地备份数据与内部数据库 这种 能力意味着管理软件可以很容易由数据库升级有用的功能 3 4 筛选和调度服务 我们可以把拟建 ibfs 系统看作输入输出系统 因为系统 从各种 bads 传感器获得信息和数据 然后通过视频和音频指标 输出 ibfs 系统不仅收集火灾消息 而且收集关于风扇 空调 和电梯的错误消息 此外 运营商必须定期测试消防感应器 因为约 80 的 消息都是由温度变化引起的火灾报警器虚假信息 在测试过程 中为了避免报警激活报警 该系统提供了每项活动传感器的值 到 ibfs 服务器 基于这个值 运营商传感器可以在同一个地方 即控制中心 直接管理每一项活动 要删除非消防和无效的传感器信息 该系统采用两个过滤 值 uid 和活动传感器的值 uid 是用来识别火灾的消息 因 为它包括火位置 生命安全区对象 和报警信息 生命安全 point 对象 活动传感器是用来控制火灾报警是否被激活 因 此 该系统只能主动发送火灾报警器的消息到调度服务器 然 而如图 3 所示过滤服务是无法确保在高流量的条件下快速处理 火灾的消息 这种限制被替代了 是因为服务只需按顺序处理 消息 而且我们申请了双队列的公平份额调度方案 fsdq 28 29 警报消息必须分类 调度程序被激活之前 插入高和 低优先级队列 例如 火灾及其他紧急消息被列为高度优先 则所有其它消息都归类为低优先级 该 fsdq 添加每个消息的两个队列中的一个 如图 4 所示 其结果是 相比先入先出 fifo 算法火灾消息延迟时间约可 以减少 330 这种情况下被观察到 由于 fsdq 的延迟时间比 先入先出 fifo 算法更少依赖到达顺序 则火灾的消息中的 高优先级队列的处理加快 4 实施的主要组成部分 ibfs 我们实施了由几个主要部件组成的 ibfs 系统 这四个主 要组成部分包括在 visual studio 和 windows xp 和 server 下执行 的 ibfs 服务器 使者 ibfs ibfs 网关和布局编辑器 4 1 ibfs 服务器 我们已经提到 ibfs 可以从 ibfs 网关服务器接收火灾消息 网站服务器用 uid 和通过内部处理的 ibfs 服务器的购买 并将 它们发送到显示组件的传感器值发送信息 轻松访问和指定值 的合成过滤服务 服务器 ibfs 提供多种用户界面菜单选项 视 图连接状态 查看实时报警和火点视图 这些选项是与 ibfs 数 据库密切相关 首先 我们通过引入火源的看法 这种观点总是包括每个 报警最新的安装位置 因为运营商可以随时安装额外的报警 如果这个观点不包括最近报警的位置 然后火不幸被其信息过 滤服务所忽略 所以 运营商必须要小心 不要犯错误 定期 更新这个信息和数据合成 修改合成数据 服务器提供了多种 功能 插入 删除和修改起火点 由于合成活性传感器值被用 来避免在常规报警检测报警激活 运营商必须认真改变灵活数 据合成的传感器值 这个要求是因为服务器仅发送实时的火灾 报警器消息在液晶显示器等部门 对于一个快速变化 该服务 器提供了一个单一的命令更改多个活动值 因为运营商需要经 常改变周边的报警活动值 出于安全和运营管理考虑 运营商总是需要知道当前所有 的主要部件的连接状态 网站服务器通过要修改的监控组件提 供所有组件在当前 2 秒的时间间隔连接状态的连接状态视图 如图 5 所示 运营商可以使用所提供的功能通过此视图插入或 删除组件 更多的 运营商可以很容易地在此视图中 通过网 关的 ibfs 重新启动菜单恢复错误的网关 接下来 我们介绍为方便到 ibfs 数据库提供的简单的命 令 正如之前所提到的 运营商经常需要改变的实时的传感器 值或修改火点数据 然而 运营商无法轻松访问数据合成 因 为他们无法知道的数据库 ibfs 的结构 所以 服务器提供了包 含一个实时的警告图形用户界面 这种图形从数据库中收集信 息 表 1 显示了数据库字段的信息 这是目前所使用的地铁公 司 另外 图 6 所示的实体关系图在火点表和数据库中的表的 实时警告 ibfs 之间 为了便于搜索 ibfs 的服务器可以通过安排某些领域来安 排所有的观点的内容 如起火点名称的字母顺序 因此更多的 服务器可以查询以往消防消息 然而 运营商必须在很长一段 时间仔细查询记录 因为大量的信息可以重载 ibfs 的服务器 即使服务器使用独立的线程 4 2 ibfs 使者 我们展示 ibfs 使者的初始屏幕 包括紧急警告框和一个 警告信息框 如图 7 使用合成框 运营商可以有能力确认火灾 警告 并产生紧急消息 首先 信使 ibfs 试图在各部门初始化 ibfs 后自动连接到 服务器 使者从服务器连接获得信贷目前的预警信息后 如 果运营商收到消息论文火 然后他们就通过发送信息到控制中 心确认 并通过 ibfs 使者关闭自己的报警来改变的警告