大功率短播发射台抗干扰消防报警系统的设计与实现

周厚福

（作者单位：国家新闻出版广电总局八三一台）



大功率短播发射台抗干扰消防报警系统的设计与实现

周厚福

（作者单位：国家新闻出版广电总局八三一台）

摘 要：本文通过分析消防系统在发射台强电磁干扰下存在的问题，介绍了报警系统的组成和工作原理，设计中使用了ID多址信息技术、抗干扰技术、视频分析技术及基于ACE的网络通讯组件、基于多线程的类visio可视组件、基于OTL数据库组件、基于Microsoft speech sdk V5.1语音组件、基于CCTV视觉摄像原理的可视烟雾探测技术，本文对此进行了详细阐述。

关键词：短播发射台；消防系统；抗干扰

八三一台发射机房安装有大功率（甲机房3部500kW，乙机房4部150kW）短波（3～30MHz）发射机，存在强烈电磁干扰。2001年和2003年机房建设时，根据建筑设计安装了消防监控报警系统，在当时无播音的情况下，经过了消防部门的验收。但当发射机开播后，在发射机电磁辐射干扰的情况下，消防监控报警系统一直存在严重误报，一度使系统陷入瘫痪。

大功率短播发射台抗干扰消防报警系统系统是实现消防自动化的主要设施，是维护安全传输发射的重要手段，主要用于早期火灾探测，并发出警报，以便人们采取相应的防范、扑救措施。

本系统采用先进的抗干扰技术，对消防监控区域同时进行烟雾、气体、温度、消防视频的信号采集，用232/485通讯方式，把采集到的信号进行分析处理，当检测到火警时，通过公共广播系统和网络传输报警系统，发出火情发生地、灭火器材放置地点、使用灭火器材的类型、需要联系哪些人员、疏散通道等辅助信息。

1 系统组成

八三一台大功率短播发射台抗干扰消防报警系统主要由一个主机与五个子系统组成，各子系统专业功能由各自完成，由集成平台完成各子系统的数据融合，在集成平台数据融合的基础上，部署全局性的消防管理功能；集成平台基于紧密耦合方式集成各子系统，采用多个子系统联动报警，贯彻了“集中管理、集中控制”的原则，确保了消防系统的可靠性。

主机：整个系统的核心，负责数据分析处理，图片分析处理，信息发布，系统设置、配置等等。

开关量烟感器：烟雾采集终端器件，负责数据采集，同时向主机提供烟雾的信息。

吸气式早期火灾探测器：气体采集终端器件，负责数据采集，同时向主机提供火灾的信息。

环境温湿度探测器：温湿度采集终端器件，负责数据采集，同时向主机提供环境温湿度的信息。

视频烟雾探测系统：视频探测终端器件，负责区域中的视频图像采集，同时向主机实时提供视频图信息。

广播系统。我们要将广播系统融入消防预案中。当发生火警信息时，不仅提供声光报警，还可以通过公共广播系统语音，播报出火灾地点、灭火器材放置地点、使用灭火器材的类型、需要联系哪些人员、疏散通道信息等辅助信息。同时，广播系统还具有如下特点。抗干扰性：能有效抵御强电磁场环境干扰；及时性：识别烟火的反应时间只有1-4秒；适用性：系统支持图形化的监控、管理界面，界面简练，功能丰富；扩展性：集成平台能很好地兼容不同的异构子系统，方便系统扩展。

2 系统的工作原理

大功率短播发射台抗干扰消防报警系统是复合型报警系统，对发射机所在的核心区域采用吸气式早期火灾探测器，每30平方米布置一根吸气管，进行气体采样，把气体抽送到主机进行检测，同时，该区域还采用视频烟雾探测器；对于干扰相对较弱的仓库、办公室、过道等区域，采用开关量烟感器；并且，对所有区域均采用环境温湿度探测器；当气体中烟雾的浓度到达到0.06%时，触发烟感器与吸气式早期火灾探测器报警和开关量烟感器报警，当视频烟雾探测探测到不规则的动态图像时，触发报警，规则的（比如人走过）动态图像不报警；当环境温度到达45℃（温度可设）时，触发环境温湿度探测器报警；当视频采集到不规则的动态画面时，触发视频环境报警；只要有一条触发报警，公共广播系统开始工作，发布报警信息，提示火灾可能发生的地点，灭火器材放置地点，使用灭火器材的类型，需要联系哪些人员、疏散通道信息等辅助信息。

3 设计与实现

3.1 ID多址信息技术

在消防监控区域，大功率短播发射台抗干扰消防报警系统同时采用了多种类型的信息采集技术，而且监控区域范围大，为了区分不同的采集类型与不同的采集点，我们采用了ID多址技术，这种多址技术使各个采集点共同使用一个信道。但是，每个采集点都被分配了一个独立的“ID码”，每个采集点的“ID码”都不相同，所以，各个采集点之间相互没有干扰，靠不同的“ID码”区分不同的采集类型和采集点。ID码分别表示采集类型、采集区域、采集位置；采集类型分为5类：01人工按钮、02烟雾采集、03温度采集、04视频采集、05气体采集；采集区域把全台划分为75个区域；采集位置是指具体位置，如门口、顶部等位置。

表1 ID码056083分析表

如ID码056083，其表示的意思如表1所示。

3.2 抗干扰技术

我们对普通的消防烟感器进行设计改进，采用电源和信号分别传输方式，而且，使其具备可调灵敏度，输出开关量信号，电源部分增加滤波装置，从而使其具备较好的抗干扰能力。

信号的传输采用了平衡传输的RS485通讯（提高抗共模干扰能力），传输线路视具体情况采用屏蔽双绞线或者光缆进行传输。工控机与局域网采用光缆传输，采用IP/TCP协议。电缆线路使用屏蔽线，并且，多点接地和单点接地，从而较好地提高了抗干扰能力，增强了消防系统的稳定性。

3.3 视频分析技术

视频分析烟火检测技术，采用IP网络摄像头作为传感器，通过先进的视频图像分析处理技术和判别算法，自动识别烟雾及火焰模式的特殊运动，及时向系统提供警报信息技术。系统对摄像头拍摄到图像中的区域变化经过一系列过滤，当拍摄到图像中发现同烟雾行为相关的特征场景时，则自动判定有火情发生。

3.4 软件实现

本系统使用的软件技术有：基于ACE的网络通讯组件、基于多线程的类visio可视组件、基于OTL数据库组件、基于Microsoft speech sdk V5.1语音组件、基于CCTV视觉摄像原理的可视烟雾探测技术。

3.4.1 基于ACE的网络通讯组件

自适配通信环境（Adaptive Communication Environment），简称ACE，是可以自由使用、开放源码面向对象框架，可跨越多种平台，完成通用的通信软件任务。

3.4.2 基于多线程的类visio可视组件包

工业控制软件处理图形时，需要调用Windows GDI函数的开发，通过数学计算和数据流程分析，在改动少量代码的条件下，就可实现适合业务的需求。

3.4.3 基于OTL数据库组件包

本系统开发的语言是C++，考虑数据通讯兼容性，采用了OTL模板库与数据库进行数据通讯。

3.4.4 基于Microsoft speech sdk V5.1语音组件包

Microsoft speech sdk V5.1是微软提供的语音软件开发包，其中包含了语音识别和合成的二次开发平台。语音合成，即文本语音转换系统（TTS）。TTS系统使用合成语音合成文本字符串和文件到声音音频流。

3.5 视频探测算法

视频探测算法的工作原理，是利用高性能计算机对标准的监控系统进行图像分析，采用高精密算法感受场景中的微弱变化，并将变化区域的信号与火灾特征进行比较，对特征区域在一段时间内的关系进行分析利用，智能综合判据，实现对火灾的早期准确探测，并通过图形界面及声音等输出方式进行报警。

4 结语

发射台抗电磁辐射消防监控系统，专门针对发射机房强电磁环境设计，系统具有极强的抗干扰性能，能在恶劣的环境下使用。系统运行两年多，是目前中短波电台里运行最稳定，效果最好的一种消防报警系统。特别是视频探测系统，采用自适应算法，具有较高的水平。本项目的成功应用，为安全播出做出了贡献，也推动了安全播出整体管理的技术进步。

参考文献：

［1］张俊,崔海波.ADO.NET数据库应用开发［M］.北京:机械工业出版社,2008.

［2］徐孝凯,贺佳英.数据库基础与SQLServer应用开发［M］.北京:清华大学出版社,2008.

［3］翟文鹏,吴爱国,杜春燕.基于烟雾颜色特征和运动特征分析的视频烟雾探测［C］//第二十九届中国控制会议论文集.中国自动化学会控制理论专业委员会,2010年.