基于VisualLisp的火灾自动报警系统图数字化技术研究

邹 帆

(上海复旦规划建筑设计研究院有限公司 杭州分公司, 浙江 杭州 310000)

0 引 言

随着人工智能技术发展,各行业数字化水平快速上升,行业生产力极大提高。建筑行业作为国家经济支柱之一,也对此展开了探索与发展。随着北京、深圳等人工智能审图试点工作的展开,人工智能审图系统正成为越来越多地区和部门开展图审工作的手段,推动勘察设计行业的数字化转型和高质量发展[1]。在施工图设计阶段,这种由图形实体与计算机语言相互转换的规则同样适用,生产数字化必然成为现今设计工作的技术发展方向,对提高设计人员的设计效率,保证设计图纸的工作质量具有极其重要的现实意义。

目前,电气设计数字化技术的研究大部分集中于配电箱系统图在AutoCAD绘图软件的智能生成。利用 Excel 制作电气负荷计算表及配电箱计算表的方法,提出了Excel和Access结合AutoCAD制作电气系统图的实现方法[2]。基于以上思路,简化了将Excel表格中的数据一一对应的输入CAD 系统图中的工作量[3]。然而,现有研究大多集中在电气配电箱系统图,对消防系统图相关的研究较少。特别是火灾自动报警系统图,与建筑平面中防火分区等相关度大,尤其受建筑防排烟和给排水专业影响更大,相关研究较少。本文提出了基于VisualLisp的火灾自动报警系统图的数字化生成解决方法。

1 建筑电气设计的图纸构成

在建筑电气施工图图纸设计的工作中,可以分为两部分:一是根据建筑平面布置设备以及相关管线的平面图设计;二是将平面图中各电气设备信息转化为系统形式的系统图设计。相对而言,平面图设计为创造性劳动,需要设计人员根据不同的建筑业态自主设计,现阶段通过AI或者数字化技术较难实现;系统图设计为重复性劳动,基于现有平面设计结合相关规范原则再次设计,与前者相比,借助AI或者数字化技术更容易实现。

2 火灾自动报警系统图的二次开发实现思路及解决方法

在现今建筑设计行业中,AutoCAD是比较主流的设计平台,具有广泛的业界基础并且便于用户二次开发。VisualLisp程序语言集成于AutoCAD软件内,是其最直接的程序语言。相对其他程序语言而言,VisualLisp语法简单、编译环境兼容性强、功能函数强大,可直接调用执行所有AutoCAD的命令并掌握运用所有的AutoCAD系统变量。因此,采用基于VisualLisp语言的AutoCAD二次开发以实现火灾自动报警系统图的数字化是比较合适的。

2.1 火灾自动报警系统图及编制依据

火灾自动报警系统图体现整个项目消防设计的关键信息和网络架构,应与平面表达完全一致,否则将影响图纸的设计质量,甚至无法正常施工运行。其主要编制依据为《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116—2013、《民用建筑电气设计标准》GB 51348—2013和《建筑设计防火规范》GB 50016—2014等国家现行标准和规范[4-6]。同时,《建筑工程设计文件编制深度规定(2016版)》第4.5.10条规定了电气消防系统在施工图设计中的深度要求。

根据以上规范要求,火灾自动报警系统图的数字化内容如下:① 电气火灾监控系统图以及各监测点名称、位置等;② 消防设备电源监控系统图以及各监测点名称、位置等;③ 消防电话系统图;④ 消防应急广播系统图;⑤ 火灾自动报警及消防联动控制系统图,其中报警线路和手动控制线路等消防主干线路编号,消防联动和消防电源监控、火灾监控模块箱编号,非消防切除配电箱编号。

2.2 传统设计流程与数字化生成思路对比

以一般项目为例,分为传统系统图设计流程与自动生成模式的开发流程,火灾自动报警系统传统设计流程如图1所示、火灾自动报警系统数字化生成流程如图2所示。如图1中所示,传统的设计过程中设计人员需不断重复着各个防火分区各类报警联动设备的统计工作,设计任务繁杂琐碎,重复性劳动过多,进而也无法对图纸质量有所保证。相比而言,利用数字化技术生成的方法大大提高了设计人员的工作效率,减少了图纸中出现平面与系统对应不上等诸多问题。如图2所示,设计人员只需选择项目类型,输入初始参数即可。借助于VisualLisp二次开发的辅助能力,结合各设计院出图标准所指定的输出规则,实现火灾自动报警系统图的自动生成。

图1 火灾自动报警系统传统设计流程

图2 火灾自动报警系统数字化生成流程

2.3 AutoCAD二次开发准备工作

针对项目类型的不同,通过建立动态块对其可见性参数控制来实现传统设计过程中参照对应项目类型模板的过程。针对其他设备专业的各模块的消防联动需求,需对其控制箱或配电箱联动模块的属性值各自定义以便区分,如消防风机联动的输入输出模块定义为消防风机联动模块,用于切除非消防配电的输入输出模块定义为非消防电源切除模块等。

一般工程项目而言,地上单体设置消防控制室及屋面消防水箱;地下室设置消防水池及消防水泵房。根据有无消控室和消防水箱的原则,地上部分和地下室可对应不同图块来表达,地下室火灾报警系统图图块如图3所示。地上部分火灾报警系统图图块如图4所示。

图3 地下室火灾报警系统图图块

图4 地上部分火灾报警系统图图块

2.4 二次开发VisualLisp程序设计

根据如图2所示火灾自动报警系统数字化生成流程,火灾自动报警系统数字化生成的核心任务在于虚线框内各流程中相关功能的实现。基于各设计标准和规范不断的更新修订以及各设计人员不同的出图标准,二次开发VisualLisp程序设计采用模块化设计,以满足其灵活性和适应性。其主要功能模块包括:

(1) 通过DCL对话框读入初始信息,包括项目类型、子项编号、起始线路编号等;

(2) 统计并处理防火分区边界内各设备的数量信息,包括应急广播、手动火灾报警按钮、声光报警器、报警电话、感烟探测器、感温探测器、红外光束感烟探测器、消火栓启泵按钮、水流指示器、信号阀、280 ℃防火阀/常开、排烟口、正压送风口、挡烟垂壁控制箱、防火卷帘控制箱等;统计消防电源监控配电箱、电气火灾监控配电箱、消防风机控制箱等标注信息。

(3) 确定火灾自动报警系统图中输出各元素及数量等的坐标;

(4) 统计各防火分区报警点数、联动点数,绘制系统图中的各主干线路;

(5) 绘制系统图中各类设备的分支线路;

(6) 统计各主干线路回路编号,包括消防电源监控线、电气火灾监控线、消防电话线、手动控制线、消防广播线、火灾报警总线、DC 24 V联动电源线等。

通过以上功能模块,并经数据处理后可生成每个防火分区内各类设备数量及标注信息的数据列表集合[防火分区(num_1 num_2 … num_23)编号1 编号2 编号3 编号4],其中(num_1 num_2 … num_23)为各类设备数量列表,编号为相关联动模块箱和配电箱的标注信息。VisualLisp数字化开发数据流程图如图5所示。

图5 VisualLisp数字化开发数据流程图

2.5 DCL人机交互设计

本着人机友好,操作简便的原则,通过DCL对话框控制语言(Dialogue Control Language)建立人机对话框,DCL人机对话框如图6所示。通过对话框将项目类型及相关初始参数进行设置,增加设计人员的可操作空间。

图6 DCL人机对话框

3 设计实例及验证

以某商业办公项目地下室火灾自动报警设计为例验证数字化生成火灾自动报警系统图的准确性。在DCL人机对话框中选择地下部分,输入建筑单体/区域编号(B),各系统线路起始编号均为1。输入参数设定后,点击火灾自动报警系统图选择整个地下室火灾报警平面图作为选择对象,即可生成系统图,地下室火灾自动报警系统图如图7所示。其中,火灾自动报警各子系统分列布置,各防火分区及其相关设备分行布置。按图纸深度要求,统计每个防火分区内报警点数和联动点数,短路隔离器、感烟探测器、手动火灾报警按钮、声光报警器等报警联动设备;标注给排水专业和暖通专业消防联动模块箱编号及其联动线路;标注各主干线路编号。各分区设备数量经人工统计复核准确无误。

图7 地下室火灾自动报警系统图

根据以往施工图设计的经验,火灾自动报警系统图绘制工作一般在2-3小时左右;尤其在地下室防火分区众多且不规则时,工作难度更大。与之相比,数字化生成技术仅需几秒内便可实现火灾自动报警系统图绘制工作,优越性明显。

4 结 语

火灾自动报警系统是电气消防设计的重要内容,由于整体设计工作内容的不断增加,尤其是施工图设计图纸深度要求的不断细化,如何保证图纸质量是设计行业中普遍面临的问题。本文提出了基于VisualLisp的火灾自动报警系统图的数字化生成方法,旨在解决平面至系统的图纸转换工作,极大提高了设计人员的工作效率,具有较好的使用价值。应当注意,本程序仅针对了设置单个消防控制室的集中报警系统形式,对于两个及以上消防控制室的控制中心报警系统还需考虑相应的边界条件并集成到程序中,后期还待进一步改进完善。