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人防工程通风与排烟系统在火灾中的联动控制机制

   2025-08-21 互联网27350
 2.2 联动控制算法的设计与实现      
战时人防工程的控制系统依托传感层回传的多源数据流,建立以毒气浓度、气压扰动速率和 CO2 浓度为核心参数的响应模型。在一级警戒阶段,系统维持监测模式,仅记录各区域气体变化趋势 ;进入二级响应阶段,系统将切断非重点区域的补风支路,同时启动有害气体封闭通道的预压隔离流程 ;一旦达到三级战备状态,系统启动全域控制机制,命令全部排风设备、有害物隔离风阀及毒剂过滤模块同步响应。系统各项响应阈值需结合人防掩体容积、通道深度、气密性等级进行现场校准。考虑地下连续舱室间的联通特性,响应模型中应嵌入反向压力波传播逻辑,用于预测污染反扩散的可能路径,并提前调整风压场结构,实现防护区- 隔离区- 污染区的 3 段式控制闭合环。     
 动态变化的烟气扩散环境可采用模糊控制逻辑,系统凭借模糊规则库与隶属函数开展运算,把传感器采集的温度增量、烟雾浓度变化率转化为模糊变量,之后输入到模糊推理系统中。控制输出的目标设定为风阀开度、风机转速及排烟优先级,并生成控制指令矩阵。模糊控制器核心规则的设置应覆盖多种典型工况情形,并结合经验反馈不断开展自我学习,优化权重分配比例,针对线性变化极为明显的工况区间,系统可添加 PID 调节器,基于当下误差大小、误差变化的快慢和积分累计量计算控制增量,实现对目标状态的渐进逼近,PID 调节器采用 Ziegler-Nichols 法或模型参考自整定法设定 PID 控制器的初始参数,实现响应速度和系统稳定性的兼顾。
2.3 执行机构的协同动作模式      
执行机构作为联动机制的直接操作单元,风机启停需与火情等级相绑定,依据反馈信息动态调整启停频率,主排烟风机应具备变频调速能力,启动时间应尽量短,保障烟雾完全清除,停机延迟设定也要尽量短,风阀执行器采用双向电动驱动架构,在接收响应指令后,应以最快速度执行全行程动作,控制系统需制定风机启停与风阀开闭的同步联动表,依靠逻辑触发条件实现时间的契合与执行的协同,避免因响应不一致造成逆流、超压等运行异常。      
应急通风疏导系统在人防工事中的作用尤为关键,不仅影响气体流动的组织形态,还决定着人员疏散的路径效率。在突发事件初期,控制系统应优先开启防护区的排风通道,同时根据战时通风图模拟模型,将低污染区优先纳入清洁气流通道。灯光系统虽不承担主导任务,但可在特定阶段启动红外或冷光标识,引导人群向低压区或洁净区集结。系统需融合人防通风系统数据库中的 “防护单元布设图”与“防化学战污染预测模型”,动态识别毒气走向与人员停留密度,在风阀调节和风机运行中优先保障封闭单元与隔离舱室的通风需求,避开有害气体浓度上升区域。若接收到某一区域二氧化硫或光气超限信号,系统应立即关闭该区域补风路径,并调高下游区段排风速率,以压制有害气体扩散趋势。      
系统控制平台需搭建状态反馈的闭合回路,所有执行机构的动作状态、运行电流、温度及故障信息应实时上传至主控制器,系统通过状态比对算法对执行效果开展连续评估,若检测到响应未达到设定参数要求,应触发故障自检程序,启用备用设备,并发出异常信号,在多级联动过程中,状态同步机制应包括逻辑动作前后的延时设定、响应日志记录及异常识别内容,构建出稳定可靠的自动化控制闭环架构。
3 人防工程通风排烟联动系统的优化策略
3.1 智能化技术的集成应用     
物联网技术借助感知、网络以及数据处理 3 层架构,为通风与排烟系统提供了实时状态感知及远程控制的能力,系统在设备层级部署各类智能终端,包括风机运行监测模块、风阀位移传感部件及烟气浓度监测节点,各个终端采用统一协议接入边缘计算网关,实现数据的高频收集与本地预处理。控制平台借助 MQTT、OPC UA 等轻量级通信协议,与边缘网关建立可靠连接,实现风机转速、风压、温度及烟气指标的远程可视化展示,主控中心通过 SCADA 系统对各子系统进行实时调度,同时留存事件记录及操作日志,为系统故障诊断及运行情况分析提供数据支撑。人工智能技术通过对历史火灾数据进行深度训练与模型学习,具备对火情发展趋势的前瞻性判断能力。系统在云端部署深度神经网络模型,以温度、湿度、烟雾浓度、空气流速等多源实时数据作为输入变量,模型结构采用多层感知器与时序卷积单元相结合的方式,挖掘数据间的非线性关系及时间演化特点,控制平台利用预测模块,给出未来 90 s 内烟气蔓延路径和温度梯度的分布图,并按照预判结果对排烟通道的优先级以及风机运行策略进行调整。
3.2 系统可靠性与冗余设计     
作为联动控制系统能源基础的供电系统,其连续性、稳定性直接决定了排烟设备的可靠运行,人防工程需构建主辅双电源的供电体系,主电源与市政高压线路相连,经变压降压后为系统供电,辅电源采用柴油发电机组或蓄电池阵列,为辅电源构建备用回路。系统设定主辅电源的切换临界值,当电压下降幅度超出 10% 且供电中断超过 3 s时,自行投入备用电源,切换由 ATS 自动转换开关进行控制,以防设备停摆,切换时间需控制在 10 s 内,风机冗余配置采用一用一备或者两用一备的结构。为增强系统在故障状态下的运行稳定性,备用风机与主风机采用并联布置形式,常规状态下呈待机状态。系统每月自动对工作机组轮换运行,保证机械系统的润滑状态及运行性能。      
凭借信号冗余监测与状态逻辑判别,关键节点可实现故障自诊断功能,能够主动对系统故障进行识别与反馈。风阀驱动模块将电流、电压及位移 3 路反馈信号集成在一起,如果发生位移值跟指令不符、电流过载或响应超时等情况,系统将记录故障编码,并向控制器传递异常信息,控制平台收到异常信号后,迅速执行旁路协同逻辑,调用备用通路或关闭对应节点,保障系统整体功能的连贯运行。
4 结束语
在具备高度封闭特点与特殊功能的人防工程空间体系中,通风与排烟系统的高效协同,不仅关乎技术层面的系统可靠性,更体现了工程对生命安全保障能力的全面提升,当传统控制模式逐渐被智能化且自适应的动态机制替换,系统运行不再只凭借固定参数与人工介入,而是利用实时感知、算法驱动与冗余设计构建多维闭环,实现精准应对与高效调度,只有持续推进控制策略的智能化演变,才能在复杂环境下实现系统的韧性成长与功能跃升,切实构建起以人员安全为关键的防御保障架构。
 
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