CN114488936A - 一种火灾报警系统性能验证平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种有关火灾报警系统指标的验证平台，用于军用或民用火灾报警系统可靠性指标的验证。本发明包括一个T型控制箱，内部控制电路、环形烟雾模拟管道、油槽、温箱、模拟火焰包裹和两款机械臂。所述T型控制箱包括一个T型台面和控制柜，所述T型台面上嵌入有一台触摸屏，触摸屏采用RS‑485通信方式与内部控制器相连，针对触摸屏显示界面开发有可编程软件。本发明采用可编程软件编辑显示界面，可以根据不同火灾报警系统需求编辑显示界面显示和测试组件，达到对不同火灾报警系统性能测试的目的。

Description

一种火灾报警系统性能验证平台

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种有关火灾报警系统指标的验证平台，用于军用或民用火灾报警系统可靠性指标的验证。

背景技术

火灾报警系统是有关防火安全及火灾后及时救援的头等大事，在火灾报警系统设备安全性及可靠性没有保障的情况下，有可能延误火灾报警通知及救援，会危机到国家及人民的财产和人身安全。可靠性技术理论与工程方法大多已经有了比较成熟的积累，根据火灾报警系统技术特点，可以将这些理论借鉴到火灾报警系统的可靠性检测中。火灾报警系统中一般涉及到火灾报警控制柜、感知模块、联动模块、执行模块、报警模块等，因此，一般火灾报警系统可靠性指标归结为到两个方面，一是火灾报警系统设备故障数据，也即检测系统中关键设备故障数据，依据故障率或故障程度对系统可靠性进行评估；二是火灾报警系统设计评估验证，通过验证火灾报警系统设计方案，判断系统设备检测、报警联动、灾后救援等方面的合理性。

有关火灾报警系统产品性能理论研究，依据国家相关标准和指导性文件，有关学者从产品可靠性、可维护性、环境适应性、兼容性、可维护性等方面提出了相关算法模型，通过对比相关指标与系统可靠性表现，对火灾自动报警系统应用效能进行综合评鉴。但在关火灾报警系统投入应用之前，有关对火灾报系统性能和可靠性评测的系统设备较少，火灾报警系统主要作用在于火灾防患和灾后报警，是预防火灾并控制火灾的有力武器，通过对火灾报警系统可靠性把关可以大大降低在工程中系统的故障率。随着社会经济的不断发展，项目工程对火灾报警系统的要求越来越高，因此，对于火灾报警系统可靠性的验证是十分有必要的，本发明意在开发一套成熟系统设备用于验证火灾报警系统的安全性及可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术上的空缺，提供一种火灾报警系统性能验证平台，通过模拟火灾对待测火灾报警系统可靠性做出评估，本发明是基于某军舰火灾报警系统验证开发，由于军用产品的高规格性，因此本系统亦可用于民用火灾报警系统可靠性验证。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种火灾报警系统性能验证平台。包括一个T型控制箱，内部控制电路、环形烟雾模拟管道、油槽、温箱、模拟火焰包裹和两款机械臂。所述T型控制箱包括一个T型台面和控制柜，所述T型台面上嵌入有一台触摸屏，触摸屏采用RS-485通信方式与内部控制器相连，针对触摸屏显示界面开发有可编程软件，可以依据不同待验证火灾报警系统进行编写显示界面和触屏按键等，所述可编程软件采用可视化组件方式，方便非程序人员使用，所述触摸屏显示界面可以通过点击按键进入不同系统，在各个系统中可设置不同组件子界面，界面内以设置显示框、如表，曲线、复位和测试按钮等多种方式直观反映待测试系统各状态量随温度和时间的变化趋势；所述控制柜采用可拆卸双开方式，其中柜门上安装有航空插头，用于外界待测火灾报警系统信号接入，控制柜内部用于放置控制电路。

所述内部控制电路包括两台PLC控制器，一套扩展模块，一个27V电源，一套直流电压电流采集模块，一套交流电压电流采集模块，一套继电器模块，一套隔离模块，一部信号发生器，所述PLC设备，用处理输入电压信号、电流信号、脉冲信号、开关量、报警信号、显示界面输入控制指令及实现逻辑控制功能。控制电路与外界机械臂和模拟温度条件配合，通过模拟火灾方式，在触摸屏幕上完成模拟各类输入信号，接收报警、完好性验证、自锁信号等功能验证，并可通过曲线绘图及表格等方式反映各状态量变化趋势。所述直流电压电流采集模块，通过通过接线端子及航空插头与外界待测火灾报警系统连接，用于采集火灾报警系统中传感器、自动接通箱、控制模块、执行器等的电压、电流及报警信号的采集；所述交流电压电流采集模块，用于采集待测系统中交流电压、电流和功率。所述继电器模块，与PLC设备及27V电源相连，内部设置转换开关和信号灯，用于报警输入输出及消防模拟中执行器控制等；所述隔离模块与27V电源相连接，输出端与外部电路相连。

所述油槽、温箱用于模拟火灾，也即是通过油槽、温箱模拟升温和降温，所述油槽、温箱中测温元件输出信号通过航空插头接入转换单元，在触摸屏上实现温度实时显示；所述模拟火焰包裹是通过酒精灯、酒精喷灯等具有各温度区间的火焰装置对待测火灾报警系统中温度传感器进行模拟火灾。

所述环形烟雾模拟管道，进气口前端装有风机，风机后端是加热和加湿装置，所述环形模拟管道右侧有集烟罩，用于收集模拟烟雾，所述环形烟雾模拟管道后端有排气口，排气口前端为测试段，所述测试段两侧有均流板，测试段内安装有热电偶和风速计。所述热电偶、风速计输出端与航空插头相连。

所述机械臂分为机械臂1和机械臂2，所述机械臂1包括机械臂1主杆，副杆，垂直磁力，磁力开关，调节螺母，行程开关固定架，行程开关，传感器固定架；所述机械臂1垂直磁力尾部固定有调节螺母1，且标有正负，所述垂直磁力上固定有主杆，所述主杆中间伸出行程开关固定架，前端固定有行程开关，所述行程开关与控制柜上航空插头相连，所述主杆顶端调节螺母2固定副杆，所述副杆前端固定有传感器固定架；所述机械臂2垂直磁力尾部固定有调节螺母1，且标有正负，所述垂直磁力上固定有主杆，主杆中间伸出有玻璃管固定架，其上固定有玻璃管，所述主杆上顶端调节螺母2固定副杆，所述副杆前端为传感器固定螺母，所述玻璃管下固定有光电开关，光电开关与控制柜上航空插头相连。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明采用可编程软件编辑显示界面，可以根据不同火灾报警系统需求编辑显示界面显示和测试组件，达到对不同火灾报警系统性能测试的目的。

2、本发明采用两款用于计时判定的机械臂，可以精确测定待测温度传感器进入指定温度条件下的计时判定，依据待测火灾报警系统报警信号，可以精确测定待测温度传感器的动作阈值、动作温度、动作时间。

3、本发明通过油槽、温箱、火焰包裹、环形烟雾模拟管道等模拟火灾，模拟待测火灾报警系统各组件在火灾发生时各状态量随时间、温度变化趋势，测试过程中各状态量最大值、最小值、平均值等，并可在触摸屏上绘制出曲线和图表，通过多次测定对比指标验证待测火灾报警系统完备性。

附图说明

图1为系统外观图；

图2为前置PLC设备及端子图；

图3为前置输入输出模块图；

图4为前置输入输出模块图；

图5为直流电流电压模块；

图6为后置PLC设备图；

图7为后置输入输出模块图；

图8为后置输入输出模块图；

图9为直流电流电压模块图；

图10为继电器输入图；

图11为继电器输出图；

图12为隔离模块图；

图13为后置端子图；

图14为机械臂1外观图；

图15为机械臂2外观图；

图16为行程开关固定架结构图；

图17为传感器固定架结构图；

图18为环形烟雾模拟管道。

具体实施方式

结合说明书附图和实施例，对本发明进行详细说明。

以某军舰的火灾报警系统为例对本发明进行详细说明，该火灾报警系统包括三种温度传感器、烟雾报警器、控制模块、执行器、自动接通箱等组件组成。如图1为系统外观图，T型控制箱由触摸屏1、箱柜2、箱柜门3和航空插头4组成,其中所述航空插头4另一端与待测设备相连。如图2为前置PLC及端子图，其中所述端子与航空插头4相连接，其中触摸屏与内部PLC设备相连接。图3和图4为前置输入输出模块，与前置PLC相连。如图5为直流电流电压模块，两端分别与前置输入输出模块和接线端子相连。图6为后置PLC图，图7和图8为后置输入输出模块，与后置PLC相连。图9为直流电流电压模块，两端分别与后置输入输出模块和及继电器相连。图10和图11为继电器图，与后置输入输出模块相连，图12为隔离模块，分别与电源和后置接线端子相连。图13为后置端子图。图14和图15为两种计时判定机械臂外观图，图16为行程开关固定架结构图，环扣16用于固定行程开关，拱形环扣17用于与机械臂1主杆7固定，图17为传感器固定架结构图，攻丝18用于与机械臂2主杆7固定，攻丝19分别用于固定传感器。

针对待测火灾报警系统，首先测试待测火灾报警系统完备性。如图1触摸屏1，在显示界面设置测试按钮，通过RS-485与内部PLC相互通信，点击测试按钮时，PLC控制图11继电器模块触发，通过图6中27V电源向待测火灾报警系统发送电压信号，通过与待测系统中控制模块和自动接通箱相互配合，PLC控制器通过检测图11继电器触发来判断待测系统完备性，当系统完备性良好时，PLC通过触摸屏1绿灯显示，反之，在触摸屏1红灯显示，以此完成对待测火灾报警系统完备性测试。

针对待测火灾报警系统，测定温度传感器在指定温度环境下各组件动作指标。如图14和图15首先将待测温度传感器分别固定在机械1传感器固定架14和机械2传感器固定螺母11上，温度传感器输出信号通过航空插头接入控制柜，通过油槽、温箱、火焰包裹模拟火灾，机械臂1用于油槽和火焰包裹验证，机械臂2用于温箱验证，详细可描述为，通过调整机械臂1行程开关15高度，使得机械臂1副杆10打到行程开关15时，使得温度传感器恰好进入油槽或火焰外焰，通过在温箱上方开口的方式，保证玻璃管12与温箱开口在统一垂直线上，光电开关13紧贴温箱上方固定，保证光电信号13对准开口圆心，通过这两种方式可以保证温度传感器进入指定温度条件时控制器开始计时判定。例如，测定温度传感器在300℃环境下1秒内的动作时间和动作电压阈值，调整好行程开关高度，通过机械臂1将温度传感器打入300℃油槽，控制系统通过接收行程开关15信号，判定传感器进入油槽，系统开始计时1秒，当系统接收到待测火灾报警系统报警信号时，锁存传感器动作时间和动作电压，1秒测试完毕，系统在显示界面显示温度传感器在1秒内的电压变化曲线，最大电压值、报警动作电压以及动作时间。在温箱火灾模拟中，同样的将通过绳索将温度传感器固定在机械臂2传感器固定螺母11上，温度传感器通过玻璃管做自由落体，当温度传感器经过光电传感器13时，控制系统通过检测光电信号，判定传感器进入温箱，系统开始计时1秒，当系统接收到待测火灾报警系统报警信号时，锁存传感器动作时间和动作电压，1秒测试完毕，系统在显示界面显示温度传感器在1秒内的电压变化曲线、最大电压值、报警动作电压以及动作时间。

针对待测火灾报警系统，如图18为环形烟雾模拟管道，根据国家标准火标准模拟火灾烟雾，通过集烟罩23收集烟雾，风机20产生气流经过加热装置21和加湿装置22进入环形管道，烟雾经过均流板24进入测试段，测试段内安置有热电偶和风速计，输出信号通过航空插头接入控制电路，并在触摸屏上实时显示烟雾温度及风速，通过模拟不同的烟雾对烟雾传感器灵敏度进行测定。

针对待测火灾报警系统，通过消防训练模拟火灾报警系统升温和降温过程。例如，将待测火灾报警系统温度传感器放入加热温箱中，通过加热温箱持续升温，在显示界面实时显示温度传感器、执行器、控制模块、自动接通箱等组件随温度升高状态值变化，当待测火灾报警系统触发报警时，PLC控制器锁存各个组件报警时刻电压、功率等状态值并在显示界面，同时在显示界面绘制温度传感器电压随温度升高变化曲线，在触发报警同时，PLC控制器通过图11继电器模块控制消防喷头对温度传感器进行消防降温，在显示界面实时显示待测火灾报警系统各组件随温度降低状态值变化。

针对待测火灾报警系统，通过信号发生器模拟系统传感器动作值，测定执行器可靠性。将信号发生器发生端接入航空插头，用信号发生器模拟传感器产生电压，通过逐渐增大信号发生器电压，结合显示界面检测待测系统报警信号，测定待测系统执行器发生报警动作电压，与模拟火灾传感器动作触发方式对比，从而验证待测火灾报警系统执行器报警电压值。

针对待测火灾报警系统，本系统可通过可编辑软件设置显示界面，可编辑软件以可视化图形编辑，可以设置显示框、按钮、画图、图表等，针对不同的待测系统，也可以将待测元件图片导入，增强可视化体验，通过设置的显示框、按钮等通过RS-485与PLC控制器通信，PLC可以控制实时显示测试过程的电压、功率、温度等状态量；通过显示界面可以通过按钮向PLC发出指令，完成某些特定的需求，例如复位、测试等；在涉及到有关待测系统元件在某段时间的状态值变化，在显示界面可以通过绘图和图表的方式显示，更直观的反映各状态量的变化趋势，例如，模拟火灾和模拟消防过程中，可以绘制传感器电压随温度变化曲线，在涉及到时间的状态量，在图表中反映最大值、动作阈值、平均值等。

通过对待测火灾报警系统采集反复实验收集数据，分析额定温升速率、报错率、漏报率、灵敏度分级等指标对温度传感器进行评定；分析额定温速率、动作温度、灵敏度分级等指标对烟雾传感器进行评定；分析模拟火灾和消防中各类状态信号变化率、峰值、平均值等对系统灵敏度和完备性进行评定。

Claims (3)

1.一种火灾报警系统性能验证平台，其特征在于：

基于待测的火灾报警系统，本发明分为可编辑软件部分和硬件部分，可编辑软件以可视化图形编辑方式，设置显示框、按钮、画图、表格、指示灯组件，显示框用于实时显示和锁存状态值，按钮用于在显示界面设置测试、复位、开始功能组件，通过RS-485通信方式向PLC控制器传递指令，画图主要绘制待测火灾报警系统各元件基于时间或温度的状态值变化，表格主要用于显示特性时间内各状态值平均值、最大值，指示灯用于显示报警、元件状态功能，为增强可视化体验，加入了图片导入功能，直观反映待测系统各元件外貌特征；

硬件部分中触摸屏用于人机交互，完成显示和向控制器发送指令；内部电路通过航空插头接收待测火灾报警系统各元件输出量；模拟油槽、模拟温箱、模拟火焰和环形烟雾模拟管道用于模拟火灾验证待测火灾报警系统；机械臂主要用于在验证过程中的计时判定。

2.根据权利要求1所述的一种火灾报警系统性能验证平台，其特征在于：

所述机械臂包括两种，针对待测火灾报警系统，通过油槽、模拟火焰包裹模拟火灾，机械臂1通过调整行程开关固定架高度，使得待测温度传感器进入指定温度环境时，副杆按压行程开关产生的电信号作为计时判定开始条件，检测待测火灾报警系统报警信号最为验证停止条件，测定待测温度传感器在指定实验条件内动作阈值、动作时间；

机械臂2固定在温箱顶部，使得玻璃管与温箱顶部开口在同一垂线上，光电开关紧贴温箱固定，待测温度传感器通过光电传感器产生的电信号作为计时判定开始条件，以待测火灾报警系统报警信号作为验证停止条件，测定待测温度传感器在指定温度条件下动作阈值、动作时间。

3.根据权利要求2所述的一种火灾报警系统性能验证平台，其特征在于：

所述温箱、油槽、模拟火焰包裹作为模拟火灾实验条件，通过恒温方式或逐渐升温方式验证待测温度传感器在不同条件下的灵敏度和可靠性，通过检测待测系统中报警模块、执行器、控制模块电压、功率等变化验证待测系统完备性；待测火灾报警系统报警时，通过消防喷洒方式模拟消防，检测过程中待测系统中各元件的状态值变化，在触摸屏上以曲线图、图表、指示灯变化等方式显示；所述环形烟雾模拟管道，根据国家标准火标准模拟不同火灾烟雾，以待测系统报警信号为锁存信号，验证待测烟雾报警器在不同温度和烟雾条件下的灵敏度。

Images