一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统的制作方法

本发明涉及消防设备领域，特别涉及一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统。

背景技术：

1、消防喷淋灭火系统作为建筑防火体系中的核心主动灭火设施，广泛应用于各类工业与民用建筑中。目前的消防喷淋灭火系统主要分为常压恒速供水系统和末端反馈式变频调压系统两类，而应用较为广泛的是后者，但是其存在缺陷：

2、1）该类系统属于闭环反馈控制，无法主动感知火灾的发展态势，且喷淋终端的开启数量随火灾蔓延而逐步增加，系统始终处于“压力下降—滞后调节—再下降—再调节”的被动跟随状态，响应滞后显著。

3、2）末端反馈式系统的管网内容易产生剧烈的水锤冲击，不仅干扰压力传感器的采样准确性，导致系统误调节，严重时还可能造成管网爆裂或接头松脱，直接影响灭火系统的可靠性和安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，解决了上述响应不及时以及可靠性、安全性低的问题，实现了灭火过程的联动功能。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，包括：供水单元，通过供水管网连接防护区域内的至少一个喷淋终端；压力检测单元，设于所述供水管网上，用于采集管网压力信号；火灾探测单元，设于所述防护区域内，用于输出火灾特征信号；末端调节单元，设于所述喷淋终端处，用于调节喷射参数；以及控制单元，连接所述供水单元、压力检测单元、火灾探测单元和末端调节单元；所述控制单元被配置为：

4、根据所述火灾特征信号生成基础压力需求值；根据所述管网压力信号获取压力偏差量和/或压力波动量，并据此生成补偿修正量；根据所述基础压力需求值和所述补偿修正量，向所述供水单元发送供压指令，并向所述末端调节单元发送协同动作指令，以使所述喷淋终端的喷射压力趋近于与当前火灾规模匹配的目标压力。

5、根据本发明的一些实施例，所述控制单元中预设有火灾热释放速率模型；所述“根据所述火灾特征信号生成基础压力需求值”包括：根据所述火灾特征信号中的火焰光谱特征识别燃烧物质类型，并根据所述火灾特征信号中的温度变化率计算热释放速率，结合所述燃烧物质类型和所述热释放速率生成所述基础压力需求值。

6、根据本发明的一些实施例，所述控制单元中内置有动态压力补偿算法，所述动态压力补偿算法为前馈-反馈复合控制算法；所述前馈控制部分以所述基础压力需求值作为前馈输入量，所述反馈控制部分以所述压力偏差量和/或所述压力波动量作为反馈输入量，所述控制单元根据所述前馈输入量和所述反馈输入量输出所述补偿修正量。

7、根据本发明的一些实施例，所述动态压力补偿算法具体表示为：

8、

9、各参数物理量单位如下：

10、：目标压力，mpa；

11、：基础压力需求值，mpa；

12、：管网实时反馈压力值，mpa；

13、：水锤冲击当量，mpa；

14、：比例增益系数，无量纲；

15、：微分增益系数，无量纲；

16、：水锤抑制系数，无量纲。

17、根据本发明的一些实施例，所述末端调节单元为集成有微型流量传感器的智能调节阀，所述协同动作指令包括：在所述供压指令为升压指令时，所述控制单元向所述智能调节阀输出限幅缓动指令，以限制所述智能调节阀的瞬时开度变化率，待所述压力波动量趋于预设安全区间后，再根据所述目标压力控制所述智能调节阀执行开阀动作。

18、根据本发明的一些实施例，所述控制单元还包括无火灾状态下的休眠巡检模式；在所述休眠巡检模式下，所述控制单元以低于正常工作频率的巡检周期向所述压力检测单元和所述末端调节单元发送脉冲检测信号，以采集管网静压值和阀体密封状态，并在所述管网静压值低于预设保压阈值时，启动所述供水单元进行静态补压。

19、根据本发明的一些实施例，所述控制单元内存储有对应于不同安装高度的高程压力修正表；所述控制单元还用于获取所述喷淋终端相对于所述供水单元的高程差，并根据所述高程差调用所述高程压力修正表对所述基础压力需求值进行静压补偿。

20、根据本发明的一些实施例，当所述当前火灾规模对应b类液体火灾时，所述基础压力需求值被配置为高于水雾化临界压力值，以使所述末端调节单元将水流调整为粒径小于等于100μm的水雾喷射形态。

21、根据本发明的一些实施例，所述控制单元还用于在所述目标压力超过管路额定承压阈值时，优先执行所述末端调节单元的循环微动泄压动作，以通过释放管网静压能替代提升所述供水单元的输出压力。

22、根据本发明的一些实施例，所述压力检测单元设置于所述供水管网的分区干管末端，所述供水单元为变频调速泵组，所述控制单元通过调整所述变频调速泵组的输出频率来实现所述供压指令。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、（1）本发明通过火灾探测单元输出火灾特征信号，控制单元据此生成与当前火灾规模等级相匹配的基础压力需求值，实现了供压参数与火势发展阶段的精准对应。在此基础上，控制单元进一步引入压力偏差量和/或压力波动量作为反馈修正，生成了补偿修正量，对基础压力需求值进行动态微调，使喷淋终端的实际喷射压力始终趋近于目标压力，实现了前馈（火势感知）与反馈（管网状态）相结合的复合压力控制，克服了传统末端反馈式系统被动跟随、响应滞后的技术缺陷。

25、（2）本发明通过压力检测单元实时采集管网压力信号，控制单元据此获取管网压力的偏差量和/或波动量并生成补偿修正量，使得控制单元在发出供压指令时能够充分考虑当前管网的压力波动状态。同时，配合末端调节单元的协同动作指令，尤其是限幅缓动等抑制水锤的阀控策略，使得水泵升压与阀门动作在时序上形成配合，避免了单一环节突变引发的水锤压力尖峰，有效降低了管路水锤冲击强度，减少了爆管、接头松脱等安全隐患，延长了管网和喷淋终端的使用寿命，提高了系统在灭火过程中的可靠性和稳定性。

26、（3）本发明中控制单元在向供水单元发送供压指令的同时，向末端调节单元发送协同动作指令，实现了供水侧（泵组频率调节）与终端侧（阀门开度调节）的同步联动，有效避免了“泵升压—阀滞后开”导致的压力憋高或“阀先开—泵滞后升”导致的瞬间流量不足等问题，使供水能量得到高效利用，降低了变频泵组的无效功耗，同时减少了因压力大幅波动导致的频繁调节，提升了系统整体运行能效。

27、（4）本发明中供水单元、压力检测单元、火灾探测单元、末端调节单元及控制单元均基于现有消防工程中成熟硬件架构进行功能整合与逻辑升级，无需对既有消防管网进行大规模改造，实施成本低、工程适配性强。

1.一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，包括：供水单元，通过供水管网连接防护区域内的至少一个喷淋终端；压力检测单元，设于所述供水管网上，用于采集管网压力信号；火灾探测单元，设于所述防护区域内，用于输出火灾特征信号；末端调节单元，设于所述喷淋终端处，用于调节喷射参数；以及控制单元，连接所述供水单元、压力检测单元、火灾探测单元和末端调节单元；所述控制单元被配置为：根据所述火灾特征信号生成基础压力需求值；根据所述管网压力信号获取压力偏差量和/或压力波动量，并据此生成补偿修正量；根据所述基础压力需求值和所述补偿修正量，向所述供水单元发送供压指令，并向所述末端调节单元发送协同动作指令，以使所述喷淋终端的喷射压力趋近于与当前火灾规模匹配的目标压力。

2.根据权利要求1所述的一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，所述控制单元中预设有火灾热释放速率模型；所述“根据所述火灾特征信号生成基础压力需求值”包括：根据所述火灾特征信号中的火焰光谱特征识别燃烧物质类型，并根据所述火灾特征信号中的温度变化率计算热释放速率，结合所述燃烧物质类型和所述热释放速率生成所述基础压力需求值。

3.根据权利要求2所述的一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，所述控制单元中内置有动态压力补偿算法，所述动态压力补偿算法为前馈-反馈复合控制算法；所述前馈控制部分以所述基础压力需求值作为前馈输入量，所述反馈控制部分以所述压力偏差量和/或所述压力波动量作为反馈输入量，所述控制单元根据所述前馈输入量和所述反馈输入量输出所述补偿修正量。

4.根据权利要求3所述的一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，计算模型为：，其中，各参数物理量单位如下：：目标压力，mpa；：基础压力需求值，mpa；：管网实时反馈压力值，mpa；：水锤冲击当量，mpa；：比例增益系数；：微分增益系数；：水锤抑制系数。

5.根据权利要求1所述的一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，所述末端调节单元为集成有微型流量传感器的智能调节阀，所述协同动作指令包括：在所述供压指令为升压指令时，所述控制单元向所述智能调节阀输出限幅缓动指令，以限制所述智能调节阀的瞬时开度变化率，待所述压力波动量趋于预设安全区间后，再根据所述目标压力控制所述智能调节阀执行开阀动作。

6.根据权利要求1所述的一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，所述控制单元还包括无火灾状态下的休眠巡检模式；在所述休眠巡检模式下，所述控制单元以低于正常工作频率的巡检周期向所述压力检测单元和所述末端调节单元发送脉冲检测信号，以采集管网静压值和阀体密封状态，并在所述管网静压值低于预设保压阈值时，启动所述供水单元进行静态补压。

7.根据权利要求1所述的一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，所述控制单元内存储有对应于不同安装高度的高程压力修正表；所述控制单元还用于获取所述喷淋终端相对于所述供水单元的高程差，并根据所述高程差调用所述高程压力修正表对所述基础压力需求值进行静压补偿。

8.根据权利要求1所述的一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，当所述当前火灾规模对应b类液体火灾时，所述基础压力需求值被配置为高于水雾化临界压力值，以使所述末端调节单元将水流调整为粒径小于等于100μm的水雾喷射形态。

9.根据权利要求1所述的一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，所述控制单元还用于在所述目标压力超过管路额定承压阈值时，优先执行所述末端调节单元的循环微动泄压动作，以通过释放管网静压能替代提升所述供水单元的输出压力。

10.根据权利要求1所述的一种自适应调压式消防喷淋灭火控制系统，其特征在于，所述压力检测单元设置于所述供水管网的分区干管末端，所述供水单元为变频调速泵组，所述控制单元通过调整所述变频调速泵组的输出频率来实现所述供压指令。