人防工程智能化系统的基本内容(方案必备)

人防工程智能化系统的基本内容

（1）设备监控系统

人防工程中的设备，包括防护设备、通风空调设备、给排水设备、发电及供配电系统设备等，通过对这些设备的智能化监测和控制，可以提高工程的运行管理水平，降低工程平时的运行维护费用，提高战时的保障能力、防护能力和生存能力。人防工程设备监控系统主要包括以下内容：

1）防护设备监控。在人防工程中，防护设备主要指防护（密闭）门及与之有关的进门申请防爆按钮，监测生化武器和核武器袭击的三防报警设备，内容虽然不多，但在人防工程中却是非常重要的设备。

○1三防报警主机。目前，人防工程中用到得三防报警装置，主要是毒剂报警器和射线警器，这是人防工程监视是否有核武器和生化武器袭击的“眼睛”。关于这些设备本身的选型以及在工程中布置，是防化专业的内容，这里就不再叙述。因为工程的三防报警主机与设备自动化系统的接口问题。

三防报警主机（毒剂报警器和射线报警器）与设备自动化的接口，一般通过两种方式进行：IO接口方式和主机联网接口方式。

IO接口方式：三防报警主机一般都有报警输出接点，一旦监测到敌人相关武器袭击，相应的报警接点闭合。自动化系统的控制器通过监测这些报警输出接点的状态，来自动实现工程三防状态的控制。这种方式的接口最直接、简单，在工程中用得较多。

主机联网方式：新型三防报警主机通常具有RS232或以太网联网功能，对于具有RS232接口的三防报警主机可以通过协议转换器连接到自动控制系统的控制网络上或直接连接到自控系统的主机上（如果两者之间的距离在15m内）；具有以太网接口的三防报警主机，可以采用五类线或光纤通过交换机联网。

主机联网方式除了以上的物理连接要求以外，三防报警主机供货时还必须提供网络通信协议，以便自动化系统中进行软件集成。该方式的优点是可以提供更详细的信息，比如有多个毒剂探头时，可以准确知道是哪个探头报警，当前剂量是多少；缺点是对于目前的人防工程现状，一般在工程建设的时候只是预留三防报警主机，并没有安装设备，如果没有一个统一、固定的通信协议，到战前再安装设备的话，很难实现与自动化系统的通信。

○2电动防护（密闭）门。在新建、改建的人防工程中，为了实现快速反应和自动控制需要，主要出入口的防护（密闭）门一般都采用电动防护（密闭）门。从自动化的角度来讲，电动防护（密闭）门的自动化，就是在战争中敌人采用核生化武器袭击时，以最快的相应速度、最有效的手段使进入工程内部的污染达到最少，并具有远程开关门和监视门的开关状态的功能。

电动防护（密闭）门的控制逻辑包括：遇到突然袭击时候，自动化系统自动转入隔绝状态，关闭所有的电动防护（密闭）门，不需要的人的干预，并自动给电动防护（密闭）门上锁，禁止任何人员的出入；在滤毒状态，只有通过中央控制室允许方可出入人防工程，并且在人员出入后迅速关闭防护（密闭）门，保证工程的安全；在滤毒状态下人员进出时，控制只允许同时打开一道防护（密闭）门，减少由核生化袭击造成的污染空气进入工程内部的几率。

○3进门申请防爆按钮。进门申请防爆按钮功能虽然简单，但通过自动化系统实现安全、有效的出入口控制却非常有必要。对于人防工程，一个工程可能有4个或4个人以

上的出入口，不可能每个出入口都有人值班。假如在滤毒状态下，为了控制口部人员随意出入，电动防护（密闭）门都上锁了（这里的锁相当于电子锁，而不一定是传统的门锁）。这时，某个口部有人希望进入工程内部，按下了进门申请防爆按钮，门口安装的电铃也响了，由于工程值班的房间可能远离口部，可能听不到电铃的声音，即使听到了，也不容易分辨出事哪一个口部的按钮在申请，这时值班人员的工作就很被动。

如果将防爆按钮接入自动化系统监控，口部防爆按钮一动作，计算机屏幕上自动弹出提示窗口，提示是哪一个口部有人希望进入，值班人员立即就掌握情况，并根据工程内部的情况，选择解开电动防护门的锁允许其他进入或拒绝进入，值班人员只需要在屏幕上点击鼠标就能完成这些工作。

2）通风空调设备及环境监控。通风空调系统需要自动控制的设备包括：口部的电动密闭风阀、进排风机、空调机组等，其中电动密闭风阀、进排风机是与工程的三防控制密切相关的设备，必须实现制动控制盒远程监视。空调机组一般本身是自动化记住，纳入自动化系统中的目的，一是为了在更大范围内的温湿度协调控制，二是为了实现空调机组的远程可控制和管理。此外，对人防工程中的空气品质参数的在线监测已经正式纳入了新的人防工程标准中，监测的主要参数包括温湿度、二氧化碳浓度等。

○1风机。风机包括清洁进风机、滤毒风机、排风机，对风机控制的主要目的是根据工程的三防状态进行通风方式切换并实现远程控制和集中监视。其实现方式也非常简单，一般通过智能控制器的开关量输出接口就能实现风机启停控制，重要的是要严格按照通风专业的控制逻辑进行控制。

○2电动密闭通风阀门。在人防工程中，为了实现通风方式切换和三防的需要，每个口部的进排风系统中都安装了数量不等的电动密闭通风阀门。电动密闭通风阀门由于存在一个正、反转问题，在接口上比风机的控制要复杂一些，占用的IO资源也多一些。在控制逻辑上跟风机一样，主要是根据三防通风的要求进行控制。

○3除湿空调机。这里的除湿空调机包括通风系统中各种空气调节的设备，这些设备在不同的地方和可能在不同的名称，如除湿机、调温除湿机、冷风机等。

现代新型的除湿空调机组，一般都是自动化机组，空调机上自带一个控制器，根据回风管道上的温湿度和用户的设定值来自动控制机组的运行，其中还包括压缩机、加热器和送风机的工作时序的控制。但在订货部作要求的情况下，厂家一般未考虑循环水泵的控制。

由于压缩机、加热器、送风机、回风机、循环水泵等设备构成一个区域空气调节的整体，因此我们建议，在设计的时候，要求由空调机自身的控制器完成所有相关设备的控制，这样空调机组在任何时间都可以独立工作。但是这不等于说自动控制系统就不需要对空调机组进行控制，而是完成更高层次的控制：协调控制、节能控制。

在空调记住的控制器已经完成了相关设备控制的情况下，自动控制系统可以通过其机组控制器的智能通信口进行空调机及其附属设备的控制。具体实现方法可以通过一个协议转换器，将空调机组的控制接到现场总线网络中，达到上层协调控制盒远程监控的目的。

由于空调机组的控制器是直接通过检测其回风口的温湿度进行控制，所以其服务的区域是否真正到达设计的控制目标就得不到保证。这时候需要通过自动化系统，对其服务的区域重要目标位置未达到，这时上层的自动化系统就需要根据情况，适当调整空调机组的控制参数。

另一个需要上层协调控制的意义就是节能的需要。自动化系统可以在满足人员舒适和特殊设备对运行环境要求的前提下，根据季节和室外温湿度的变化，自动改变室内全年温湿度的设定值，从而达到节能的目的。要注意的是这个设定值的调整，一定是要经

过科学的计算才能达到节能的目的，否则反而造成能源的浪费。比如：在夏季，如果把设定温度下调1℃，将郑家9%的能耗；在冬季，把设定温度上调1℃，将增加12%的能耗。据统计，在人防工程的运行费用中，能源费用是最主要的开支。而整个工程中，空调机的能耗占60%以上，所以如果将空调协调控制得好，在能源节约上将产生巨大的效益。

通过将空调机组接入自动控制系统网络，不仅可以实现上述上层的优化控制，达到节约能源的目的。同时，由于在中央控制室的计算机上点击鼠标就可以实现对空调机组完全的手动控制，就如在空调机房直接对其控制一样方便漫步在需要对空调机组上进行操作，达到减轻劳动强度、节约劳动力的目的（过去，特别是坑道式工程，有的空调机房附近设置专门值班室的做法就再也没有必要了）。

在中央控制对空调机组的远程监控功能包括：

●空调机组的启停远程控制；

●空调机组的相关设备送风机、回风机、空调循环泵的单独控制；

●空调机组的温度和湿度的远程设定；

●空调机组进风温湿度监视；

●空调机组及其附属设备运行状态、报警状态的监视。

○4超压控制。为了保证防毒通道的安全，在要求比较高的人防工程的口部排风系统中，设计了超压空调系统。通过切换通风系统中的风机和电动通风密闭阀来保证口部工程内外的差压。

差压的检测，一般设计差用压差继电压和压差变送器，自动控制系统通过检测差继电器的状态或变送器的压差值，根据通风系统的调整方案实现超压控制。

○5环境参数检测。在功能大厅、重要首长房间等位置设置温湿度和二氧化碳传感器；在口部及重要区域设置温湿度传感器，监视这些地方的温湿度情况，为工程运行和维护提供准确、科学的依据。

例如在中央控制室检测到某区域的湿度非常大，在开了除湿器仍然降不下来的情况下，工程运行人员应考虑增加移动除湿机。

3）给排水设备监控。水系统需要自动控制的设备主要是给水和污水排放的控制。

○1给水系统自动控制。给水的自动控制包括坑道式工程的外水源给水泵或掘开式工程的深井泵到各水库的水位控制，以及水库到各用水设备的生活供水设备的控制。

从水源到水库的控制，通常采用水位控制。在掘开式工程中，水位控制一般较简单，因为系统相对集中，水库的个数较少；在坑道式工程中由于系统分散、水库多，每个水库都要与水源泵联动，控制逻辑相对要复杂一些。水位控制的基础是要对水库的水位进行测量，其中一个是目标水库的水位测量，一个是水源水位的测量，水位的测量可以采用连续式水位变送器或用节点式水位开关来检测水位，但水位的控制一般采用定点水位控制。采用连续式水位变送器的优点是随时可以掌握水库的具体水位，一般用于重要水库的水位测量，如生活水库的水位。

水库水位的定点控制一般要求采用四定点控制：超高水位报警、超低水位报警、低水位启动给水泵、高水位停止给水泵。

工程中的多个水库通过一个水源进行供水时，任何一个水库水位低都应启动供水水泵。

除了水泵的控制外，水泵的运行状态、故障状态、手自动状态的监视也是自动化系统中的一个重要内容，为设备管理和故障诊断服务。

从水库到用水设备这一过程中的水系统控制对象包括：消防给水泵、生活给水泵、空调循环泵、电站冷却水泵的控制。其中消防给水泵一般由空调机锁控制，设备自动化系统只通过空调的通信口对其进行监控；电站柴油机的冷却水泵直接由发电机组的控制

器控制，设备自动化系统也是通过发电机组控制器的通信口进行监控，所以一般情况下设备自动化系统需要直接进行监控的主要是生活给水泵。

对于通过变频控制直接供水的工程，自动化系统一般不直接控制供水水泵，而是通过变频给水系统的PLC进行控制，控制的功能包括供水系统的启动和停止、给水系统的压力设定等。

对于有高位水库的工程，主要是控制从生活水库给高位水库供水，实现方法同样是通过测量高位水库的水位，根据高位水库水位的高低决定是否启停供水水泵。高位水库水位的测量建议采用连续式水位变送器。

在从水库为各用水设备供水的控制中，注意水库水位与各给水水泵的联锁控制，这是采用设备自动化系统后的一个高级应用，比如空调水库的水位低，就不能让空调循环泵启动，循环泵不能启动，空调机就不能启动，智能化系统应能给出不能启动的原因提示。

○2污水排水系统自动控制。污水池的水位控制本身比较简单，传统的控制装置都能完成。但设备自动化系统对污水排水系统的监控，体现在实现三防通胀的要求及污水池的水位及报警状态和污水泵的运行状态、故障状态的监视。

根据现有的规范，要求工程在隔绝或滤毒状态下，必须强制停止污水泵，即使水位高也不能启动。目的就是防止污水池抽干后，外部污染通过排污管道侵入工程内部。据最新的设计要求，如果污水池的排气管道安装有电动阀门的话，也必须进行联锁控制，但是目前的规范中还没有这一条。

对于采用传统控制装置的污水池，要求污水泵的电控箱必须提供强制停泵的控制接点和污水泵状态的反馈接点。污水泵的控制也可以通过自动控制系统的控制器的IO进行控制，直接控制污水泵的启停，控制方式类似于水库水位的控制，区别在于控制逻辑相反，即污水控制的控制逻辑是高水位启泵、低水位停泵。如果采用自动控制系统的控制污水泵，就不再需要传统的污水控制装置。

污水泵的控制一般应采用三定点水位控制：高位启泵、地位停泵、超高水位报警。

此外人防工程中的污水泵，由于平时的使用率极低，通过自动化系统实行定期的巡检，可以保证设备不会长期不用而锈死，从这个角度来考虑，应该尽量采用智能控制器进行控制，包括启停控制，而采用传统的污水控制装置是不能达到此功能的。

4）发电及供配电系统监控。鉴于发电及供配电系统在人防工程的重要地位，一般都建有专门的电站监控子系统，并设置有值班人员的监控站，从最近的发展方向上看，发电和供配系统的参数监视将更加全面并可控，而且向地方先进的智能建筑一样，向无人值守的电站发展。目前无人值守的变配电系统在技术上已经非常成熟，将这些技术适当发展，增加人防工程的一些特殊要求，就能实现人防工程的电站及变配电的无人值守，但是目前人防领域中，这一观念还未被接受和接纳。

发电及供配电系统监控的内容包括：发电机组及相关设备、高压配电系统、变压器、低压配电系统等设备。

○1发电机组。对于目前新上的人防工程项目，无一例外地采用了全自动化的发电机组，因此设备自动控制系统对发电机组系统直接控制的设备相对较少，但为了实现发电机组的安全运行和对故障的快速反应能力，所需要进行监视的运行状态和参数的确增加了许多。

发电机组的自动化一般由机组本身的控制器完成，其控制器应提供一个用于系统集成的自能通信接口，便于将发电机的参数和状态集成到计算机系统中，实现电站计算机和中央控制室计算机的参数监视、记录以及控制。监视和记录的参数应该包括：油压、冷却水温度、蓄电池电压、转速以及发电机组的频率、电压、电流、功率等参数和各种

报警状态、故障状态。

如果工程需要，并且发电机组控制器能够支持，自动化系统可以通过安装在电站控制室的显示屏进行隔室操作，甚至通过中央控制室进行远程的启停控制。

设备自动化系统对于发电机组的控制，实际上只需要非常低的成本就能实现。因为所有的参数实际上已经在发电机组的控制器上了，在订货时只要求厂商提供一个用于系统集成的通信接口和详细的通信协议就可以实现。

不同的发电机组的控制器的形式有区别，有的是采用安装在发电机组本体上的一体化控制器，控制器完成内燃机和发电机的所有的设备控制和参数检测；有的是采用一个综合参数表完成内燃机的参数检测，另外由一个电参数表完成电参数的检测和控制。为了完成机组所有参数的系统集成，前者需要一个协议转换器，后者需要两个协议转换器。如果机房的发电机组台数超过3台，建议不适用协议转换器，而使用RS232或RS485串口服务器完成与各发电机组控制器的通信，由串口服务器再电站主计算机（有可能是嵌入式计算机或一体化工作站）相连。

○2油箱油位。对于发电机的两个日用油箱的油位，除了设置就地连续油位显示装置外，还宜采用连续液位变送器，送电站计算机和中央控制室计算机，使工程保障人员能够随时掌握油箱油位情况。

采用连续液位变送器的目的，是让中央控制室的值班人员及时掌握油箱的储油情况，为决策者提供一个准确的依据。

○3高压进出线。人防工程一般有两条高压进线回路，高压配电系统中，每条高压进线回路的高压进线柜和出线柜的主开关状态、故障状态以及接地刀闸状态应进行监测。

检测开关状态只知道开关是否合闸，而并不知道开关上是否有电，更不知道电源的具体参数。因此还需要对每个高压进线回路的电压、电流、功率等参数进行监视，并将这些参数送电站监控主机和中央控制室监控主机进行远程监视和记录，以便全面掌握供电的质量情况。

新的高、低压配电柜在订货的时候可以要求其提供带智能通信口的综合数字电参数表，一个综合数字电参数表能完成一个供电回路的电压、电流、有功、无功、功率因素等所有参数的检测。综合数字电表可通过协议转换器接到现场总线网络（或者综合数字电参数表接到串口服务器上）进行系统集成，这是一种非常简洁的监视供电回路的电气参数形式。电参数检测的另一个方法是对主要的电参数加一个变送器，比如电压变送器、电流变送器，然后使用具有模拟量测量功能的智能控制器进行测量。

○4变压器。目前人防工程中的变压器一般都采用干式变压器，这种变压器往往自带温控器，所以对电压器的监控宜通过系统集成的方法实现。在订货时要求变压器温控器提供一个用于系统集成的通信接口和通信协议，利用通信协议转换器就可以将其集成的现场总线系统中，完成变压器的各相铁芯温度和报警状态的远程监视以及冷却风机的运行状态、故障状态的监视。如果温度控制器不带智能通信口，则宜通过监测温控器的输出节点来监视变压器的报警状态、工作状态，这时监视的参数就不是非常全面，还需要增加额外的控制器。

○5低压进出线。低压配电系统包括低压进线柜和无线联络开关柜以及低压出线开关柜。首先低压进线柜和母线联络开关柜的主开关运行状态、故障状态应进行监视，其次所有低压出线柜的全部（或主要的）符合开关的运行状态应进行监测，以便于在中央控制室和电站的监控站上随时掌握低压配电系统的运行状态和运行方式。

同高压配电系统一样，每个低压进线回路的电参数也应进行全面的监测，以便掌握到低压供电的电源质量，其实现方式可参考高压进线回路的电参数的监控实现方法。

○6照明系统的监控。实现照明监控的主要目的是节约能源和照明的集中管理。一般

的人防工程，非工作时间很多照明都可以关掉，上班时间再打开，如果由人去完成，工作量非常大，而由设备自动化系统区完成，只需要点鼠标即可完成，或者干脆由设备自动化系统自动定时完成。照明控制应实现就地和中控室可以同时进行控制，而不需要设置手动/自动开关。

对于大中型人防工程，除了就地的照明控制外，宜做到在中央控制能够对走道、办公区域的照明进行远程监控，实现照明进行远程监控，实现照明的就地和中控室远程同时控制。对办公区域的照明，实现分区、分片控制；对走道照明，按区域实现开关盒照明控制。

（2）火灾自动报警及联动控制系统

人防工程作为具有特定功能的地下工程，地位重要。同时由于工程内部空间狭小，发生火灾时人员疏散困难。因此人防工程的火灾自动报警及联动控制系统就显得更为总要。

与地面建筑一样，人防工程火灾自动报警及联动控制系统的内容一般应包括火灾自动报警系统、自动灭火控制系统、消防联动控制系统、消防广播和专用通信系统、事故照明系统等。

（3）安全技术防范系统

人防工程的安全技术防范系统对于防止非法侵入、保证工程的安全、实现工程的现代化和信息化管理具有重要意义。采用先进的安全技术防范系统，提高工程的安全保障水平和工程管理水平，是人防工程智能化系统的重要内容。

人防工程的安全技术防范系统一般应包括视频监控系统、门禁系统和入侵报警控制系统。

（4）系统集成和智能化管理系统

通过良好的系统集成，实现人防工程中各种功能监控子系统的数据集成和数据共享，消除信息孤岛，从而实现整个工程的集中监视、控制和管理，进而实现全工程内的优化控制和智能化管理，降低工程的运行维护费用和维护管理人员，是建设人防工程智能化系统的根本目的。

人防工程的系统集成包括系统级的集成和设备级的集成两个方面的内容。系统级集成完成工程中设备监控、火灾自动报警及联动控制、安全技术防范等子系统的集成，为实现工程的智能化管理提供信息基础。设备级的集成是指工程中各种智能设备（如发电机组、空调除湿机组、变压器等）的运行数据集成到设备监控系统中，实现工程中各种设备运行的集中监视和控制，为工程的全面自动化、智能化控制提供基础。

功能完善的智能化管理软件，除了集中监视和控制的功能外，一般还应包括设备运行信息管理，设备维护辅助管理、系统优化运行调度控制等功能。目前，由于各种因素的限制，至少应做到所有工程设备的集中监视和控制。