图像型火灾探测系统应用设计说明书资料.doc

IFE图像型火灾探测系统
应用设计说明书Ver. 1.0

北京中恩时代科技有限责任公司
2011年12月

前 言
本应用设计说明书详细描述了IFE图像型火灾探测系统的特点、功能和系统应用设计说明，以便工程设计人员和现场施工人员进行参考。
文中有不妥之处请各位专家指正并提出宝贵意见和建议。

目 录
1 系统简介 1
2 系统命名规则 2
3 系统原理 3
4 系统功能 4
5 系统特点 5
6 系统结构 6
7 系统设备 7
7.1 IFE-CP01图像型火灾探测器主机 7
7.2 IFE-D01图像型火灾探测器 8
7.3 IFE-B01探测器控制箱 10
7.4 IFE-H01集线器 12
7.5 IFE-CC01控制柜 15
8 系统软件 17
9 系统设计 18
9.1 设计流程 18
9.2 KVM多主机控制器 19
9.3 UPS不间断电源选择 20
9.4 系统布线 20
9.5 注意事项 21
9.6 设计案例 22

北京中恩时代科技有限责任公司
1 系统简介
IFE图像型火灾探测系统是北京中恩时代科技有限责任公司自主研发的高新技术产品。本系统全面满足GB15631-2008《特种火灾探测器》的要求，解决了传统点型火灾探测器在某些特殊应用场所（如高大空间）不能实现有效消防保护的问题，为此类场所和需要早期报警的场所提供了完善的解决方案。可广泛应用铁路公路候车室、机场候机室、影剧院、体育馆、展览中心、物流仓库、飞机库、储油罐、电力、石化、冶金等各种民用和工业领域。
IFE图像型火灾探测系统采用了先进的智能识别算法，能够在复杂的场景中实现对火灾的快速识别和响应，同时有效降低了不同场所光线变化和运动物体的干扰，具有智能化、实时化、无接触、范围广、可视化、灵敏度高等特点。系统能够和传统火灾报警控制器进行无缝连接，方便系统的管理，同时提供现场指示功能，方便在现场对探测器的工作状态进行清晰识别。

2 系统命名规则
IFE图像型火灾探测系统命名规则如下：

系统型号：IFE — Intelligent Fire Eye
设备类型：最多两位英文首字母缩写表示
D — 探测器 （Detector）
CP — 主机 （Control Panel）
H — 集线器 （Hub）
B — 控制箱 （Box）
CC — 控制柜 （Control Cabinet）
设备序号：两位数字表示
依据以上规则，本系统所涉及产品名称和型号如表1所示。
表1 图像型火灾探测系统产品明细
名称
型号
图像型火灾探测器
IFE-D01
图像型火灾探测器主机
IFE-CP01
集线器
IFE-H01
探测器控制箱
IFE-B01
控制柜
IFE-CC01
3 系统原理
图像型火灾探测器安装在火灾监控现场，采集现场的视频图像，通过视频专用电缆传输到图像型火灾探测系统主机上，由主机上的管理软件对现场视频图像进行分析、识别，如果图像中某一区域的灰度变化、闪烁频率、颜色和运动模式等参数符合火焰或烟雾的特有特征，则管理软件做出火警判别，并发出火警报警信号。

4 系统功能
l 提供8通路彩色图像同时显示，并行处理。
l 提供火警、故障等系统状态的提示。
l 提供图像、文本方式的系统日志生成、管理和查询。
l 能够对每一通路进行灵活分区，自定义分区范围，且能设置每一分区的灵敏度。
l 内嵌用户管理模块，可设定不同级别用户的操作权限。
l 可与现有的火灾报警控制器实现无缝连接。

5 系统特点
l 利用图像识别方法实现火灾探测，具有无接触，响应速度快等特点。
l 可通过不同焦距镜头的选择避免探测距离的影响。
l 内嵌的识别算法具有抗干扰、智能化等特点。
l 多通路同时并行探测，可实现实时的、大范围的火灾保护。
l 提供被保护现场的实时彩色视频图像，方便进行可视化验证。
l 完善的系统日志方便系统信息和状态的查询、验证和管理。
l 探测区域的自定义灵活设置及灵敏度设置使得探测器可以适应不同应用场所的保护需求。
l 用户管理模块使得对探测器的管理更加安全有效。
l 与火灾报警控制器的无缝连接方便了IFE图像型火灾探测器与传统探测器的集中管理。

6 系统结构
IFE图像型火灾探测系统由安装在被保护现场的图像型火灾探测器、探测器控制箱和安装于控制室内控制柜上的图像型火灾探测器主机、集线器、显示器、键盘、鼠标以及火灾报警控制器和不间断电源组成。
图像型火灾探测器负责被保护现场的视频采集；
探测器控制箱负责为探测器供电，同时显示探测器的各种状态，如正常、通讯、火警、故障等；
图像型火灾探测器主机负责火灾的识别以及整个系统的管理；
集线器负责整个系统的通讯，实现探测器控制箱、主机和火灾报警控制器之间各种状态信息和报警信息的传达；
不间断电源为整个系统供电。
IFE图像型火灾探测系统结构如图1所示。

图1 IFE图像型火灾探测系统结构图
7 系统设备
7.1 IFE-CP01图像型火灾探测器主机
l 产品简介
IFE-CP01图像型火灾探测器主机是系统的数据处理和信息管理中心，负责将前端探测器采集到的视频信号数字化，从而利用内嵌的智能识别算法实现对火灾的探测，同时提供图像显示、探测器设置、报警管理、用户管理、状态指示、日志管理及与集线器的通讯功能。产品安装于控制柜上，外观如图2所示。

图 2 IFE-CP01图像型火灾探测器主机外观图
l 产品规格
表2 IFE-CP01图像型火灾探测器主机规格
规格
参数
输入
最多8路视频
电压
AC 220V 50Hz
功耗
250W
工作温度
0℃～50℃
工作湿度
5%～90%，40℃（无凝结）
尺寸L×W×H
470×482×177 mm
重量
22Kg
l 安装说明
IFE-CP01图像型火灾探测器主机安装在19寸标准控制柜上。
l 接线说明
柜内显示器通过VGA线连接到主机VGA接口，通过专用串口通讯线将主机的RS232串口Com1连接到IFE-H01型集线器的RS232接口位置。外部探测器引入的BNC同轴视频电缆，分别按照探测器的编号接入主机相应的BNC信号输入端。
7.2 IFE-D01图像型火灾探测器
l 产品简介
IFE-D01图像型火灾探测器是系统的前端设备，负责采集被保护现场的视频信号。并通过视频线将采集到的视频信号输入系统主机。产品外观尺寸如图3所示。

图 3 IFE-D01图像型火灾探测器外观尺寸图
l 产品规格

表3 IFE-D01图像型火灾探测器规格
规格
参数
焦距
6mm
视角
W42o×H32 o
最大工作距离
60m
输出
BNC接口标准模拟视频信号
电压
DC 12V
功耗
≤5W
尺寸L×W×H
444×142×136 mm
重量
2kg

l 安装说明
IFE-D01图像型火灾探测器采用壁装的方式安装于支架上。支架外观及安装尺寸如图4所示。

图4 支架外观图及安装尺寸图（图中阴影部分为安装孔）
l 接线说明
产品接线分为两组：
电源线：由探测器控制箱的电源输出接入探测器的电源输入端，电源为DC 12V，请注意电源极性。
视频线：由探测器视频输出端子接线至探测器主机，两端均采用BNC接头。
电源线和视频线计入探测器内部时均需通过防水紧固螺丝。
7.3 IFE-B01探测器控制箱
l 产品简介
IFE-B01探测器控制箱是系统的前端设备，负责为前端的图像型火灾探测器供电，并显示探测器的状态。正常工作状态，绿色工作指示灯点亮；通讯状态，绿色通讯指示灯闪亮；当探测器探测到火警时，红色火警指示灯点亮，当探测器发生故障时，黄色故障指示灯点亮。产品图片如图所示。

图5 IFE-B01探测器控制箱外观图
l 产品规格
表4 IFE-B01探测器控制箱规格表
规格
参数
电源
AC100V~AC240V，DC20~27V
功耗
最大15W
工作温度
-40℃-70℃
环境湿度
≤95%，不凝露
电源输出
DC12V（±5%）
输出功率
最大 12W
尺寸L×W×H
300*200*85mm
重量
2.5kg
l 安装说明

控制箱背面有四个壁挂安装口，具体尺寸图6：

图6 IFE-B01探测器控制箱安装尺寸
l 接线说明
控制箱内部接线如图7所示，其中：
AC220V和DC24V为电源输入端，根据工程设计选择一路连接；
DC12V为电源输出端，连接至探测器的电源输入端，请注意接线极性；
信号线连接至控制柜内的集线器接口（C1~C8），请注意接线极性。

图7 IFE-B01探测器控制箱接线端子图

接线方式如表5所示。

表5 IFE-B01探测器控制箱接线表
标识
说明
备注
X3
GND
探测器电源负极
接图像型火灾探测器电源输入端
12V
探测器电源正极
X6
C+
通讯线正极
接入集线器C1~C8相应端口
C-
通讯线负极
P
屏蔽线
X2
G
交流220V接地
AC220V和DC24V选择一路接入
L
交流220V火线
N
交流220V零线
X1
GND
DC24输入负极
24V
DC24V输入正极
7.4 IFE-H01集线器
l 产品简介
IFE-H01集线器是图像型火灾探测系统的通讯中继设备，负责与图像型火灾探测器主机、现场探测器控制箱以及火灾报警控制器之间的通讯，实现报警信号在上述设备中的传递，并提供状态指示和对外继电器输出功能。产品外观如图8所示。

图8 IFE-H01集线器外观图
l 产品规格

表6 IFE-H01集线器规格表
规格
参数
电源
AC100V~AC242V
功耗
最大15W
工作温度
-40℃-70℃
环境湿度
≤95%，不凝露
指示灯
火警、故障、电源
探测器接口
8通道
继电器接口
4通道（2个火警，2个故障）
DI（数字输入接口）
2通道
继电器触点容量
AC125V/0.5A或DC30V/2A（max）
尺寸L×W×H
300*445*44mm
重量
3.3kg
l 产品安装
IFE-H01集线器安装在19寸标准控制柜上。安装尺寸及接线端子如图9所示。

图9 IFE-H01集线器前后面板及接线端子图
l 接线说明

表7 IFE-H01集线器接线表
标识
说明
备注
DI0
+
数字输入正极
暂不用（预留）
-
数字输入负极
DI1
+
数字输入正极
默认连接系统标配控制器，+接控制器V+，-接控制器GND。
-
数字输入负极
J1
NC
火警继电器1常闭点
连接控制器
C
火警继电器1公共端
NO
火警继电器1常开点
J2
NC
故障继电器1常闭点
连接控制器
C
故障继电器1公共端
NO
故障继电器1常开点
J3
NC
火警继电器2常闭点
暂不用（预留）
C
火警继电器2公共端
NO
火警继电器2常开点
J4
NC
故障继电器2常闭点
暂不用（预留）
C
故障继电器2公共端
NO
故障继电器2常开点
C1至C8
+
探测器控制线正极
连接现场探测器控制箱的通讯线端子。
-
探测器控制线负极
P
屏蔽线
BUS
B+
内联总线正极
多个集线器联网使用。
B-
内联总线负极
P
屏蔽线
RS232

计算机控制线
连接图像型火灾探测器主机
SW

地址拨码开关
多个集线器联网时地址编码器。

图10显示了火警故障继电器与火灾报警控制器之间的接线示意图。

图10 火警故障继电器与控制器接线示意图
7.5 IFE-CC01控制柜
l 产品简介
IFE-CC01控制柜是图像型火灾探测系统的集成安装设备，采用标准控制柜尺寸，可将图像型火灾探测器主机、集线器、显示器、键盘、鼠标安装其上，并提供系统外部接线端子排，方便系统的安装、操作和维护。
1
控制柜上盖
2
控制柜前门
3
控制柜立柱
4
显示器面板
5
IFE-H01集线器
6
1U封板
7
2U封板
8
4U封板
9
键盘托架
10
工控机
11
控制柜横梁
12
控制柜立架
13
控制柜底座

图11 IFE-CC01控制柜外观图

l 产品规格

表8 IFE-CC01控制柜规格表
规格
参数
电源
AC220V（AC187~AC242V）
工作温度
-0℃-55℃
环境湿度
≤95%，不凝露
尺寸L×W×H
600×600×2000mm

l 安装说明
将控制柜摆放到控制室的指定位置，调整底部支脚，保证控制柜牢固不晃动。
l 接线说明
控制柜采用接线端子实现系统的所有外部接线，请根据前述各设备的接线说明进行操作。

8 系统软件
IFE图像型火灾探测系统软件采用直观的图形用户界面实现对整个系统的管理。提供图像显示、探测器设置、报警管理、用户管理、状态指示、日志管理及与集线器的通讯功能，软件结构简洁，功能丰富，操作方便，提升了用户对图像型火灾探测系统的管理水平。软件界面如图12所示。

图12 IFE图像型火灾探测器管理软件界面

9 系统设计
IFE图像型火灾探测器采用专用摄像机实现图像采集功能，即系统保护的是摄像机视野内的区域。摄像机的视野是一个锥形四面体结构，如图13所示。

图13 探测器视野示意图
每一个探测器的正下方是其视野不能覆盖的地方，因此一般需要探测器成对安装，以便在视野上互相补偿。
9.1 设计流程
IFE图像型火灾探测系统在设计时主要按以下步骤进行：
1) 确认被保护区域：此步骤的目的是识别实际工程中哪些区域是需要图像型火灾探测器保护的，哪些区域是需要其它探测方式（如传统点式、红外对射等）保护的。识别后确定保护空间尺寸、范围，以便进行下一步设计；
2) 确定探测器数量N1：此步骤的目的是根据被保护区域大小及结构，合理安排探测器的位置，从而确定探测器数量。此步骤是整个系统设计中最为关键的一步，根据探测器的视野范围及安装方式，可采用以下几个步骤实现探测器数量的确定：
i. 将被保护区域分成多个矩形，每个矩形要同时满足以下三个条件：
A. 矩形长最大为60m
B. 矩形宽最大为40m
C. 保证矩形的长宽比>=1.5；
ii. 在每个矩形的对角线位置安装两个图像型火灾探测器；
iii. 检查是否存在盲区，通过添加探测器或采用其它探测方式消除盲区。
3) 确定探测器控制箱数量N2：根据系统架构可知，探测器控制箱的数量与探测器数量一致，即N2=N1。
4) 确定集线器的数量N3：由于每一台集线器最多可以管理8个探测器控制箱，因此集线器数量N3=INT(N1/8)，其中INT()代表向上取整，如INT(1.2)=2。
5) 确定主机数量N4：根据系统架构，主机数量等于集线器数量，即N4=N3。
6) 确定控制机柜数量N5：系统所选用控制机柜对多可以集成4套主机及其附属设备，故控制机柜数量N5=INT（N4/4），其中INT()代表向上取整，如INT(1.2)=2。
7) 确定KVM多主机控制器数量N6：当系统主机数量多于1台（即N4>1）时，可采用KVM多主机控制器通过1套键盘鼠标显示器实现对多台主机的管理。
8) 确定UPS不间断电源容量：系统中每台主机及其附属设备容量按1KVA计算，则系统需配置UPS不间断电源的容量为N4*1KVA。
根据以上步骤即可完成系统设计，对某一保护空间，探测器安装位置及视野如图14所示。

图14 探测器安装位置及视野
9.2 KVM多主机控制器
当系统探测器数量较大，采用多台主机时，可采用KVM多主机控制器实现用一套键盘（Keyboard）、显示器（Video）、鼠标（Mouse）实现对多台主机的控制，并具有报警自动切换功能。利用此设备，可在一套控制机柜内安装最多4台主机，实现对32个探测器的管理。此设备方便了系统管理，增加了系统可靠性，同时节省了设备空间。系统设备连接关系如图15所示。

图15 KVM多主机控制器系统连接关系
9.3 UPS不间断电源选择
不间断电源为系统提供纯净、稳定的供电，且当主电断电时可无缝切换到备电状态，为系统持续提供数小时（受不同系统负载影响）的供电，使得系统工作不受断电的影响。可根据系统设备配置数量不同和备电工作要求不同选用不同容量的不间断电源，一般有1KVA，2KVA，3KVA，6KVA和10KVA。可根据项目实际设备数量参考表9选择。
表9 不间断电源选择参考表
UPS
型号
安装方式
蓄电池
12V 38Ah
电池柜型号
IFE
主机数
C1KRS
机柜
3节
电池至于机柜内
1
C2KS
外置
6节
A3
2
C3KS
外置
8节
A4
3
C6KS
外置
16节
A8
4-6
C10KS
外置
16节
A8
6-10

9.4 系统布线
根据系统架构，系统设备间布线请依据表10设计。
表10 IFE图像型火灾探测系统布线表
功能
连接关系
规格
最大长度
AC220V
二选一
控制柜到探测器控制箱
ZR-RVV 3×2mm2
2000m
DC24V
现场电源箱至探测器控制箱
ZR-RVV 2×2mm2
20m
DC12V
探测器控制箱至探测器
ZR-RVV 2×1mm2
20m
控制信号线
集线器至探测器控制箱
ZR-RVS 2×1.0mm2
1500m
视频信号线
探测器至主机
SYV-75-5
300m
SYV-75-7
500m
SYV-75-9
800m
光端机
大于800m
控制器信号线
集线器至火灾报警控制器
2根ZR-RVV 2×1mm2
5m
注：控制室引出到现场的信号线和AC220V电源线要求单独穿管走线，不能在同一管内布线。
9.5 注意事项
l 探测器的视野是一个锥形四面体，因此探测器安装位置正下方会存在探测盲区，故探测器一般成对安装，以便互相补偿。
l 探测器安装高度应在现场运动物体和设备之上，使得探测器可以俯视被保护空间，且方便安装和维护。
l 探测器控制箱就近安装于探测器位置，且保证箱体可见，以便清晰显示探测器工作状态。
l 探测器不应对准过亮或过暗场景，否则会造成成像质量下降，影响探测性能。
l 不能将探测器直接对准强光源，否则会造成探测器的损伤。
l 探测器固定墙体或者支柱不能有明显的震动，否则会影响探测精度。
l 在不能提供全天照明的场所需增加夜间补光设备，保证系统 在夜间探测烟雾的能力。
9.6 设计案例
图16为某铁路车站项目候车室被保护空间的平面提取图。根据上述设计规则以及空间实际尺寸，划分为4个分区，每个区域对角设置两个探测器实现保护，共设计8个探测器。

图16某铁路候车室探测器设计安装示意图
根据以上设计，设备清单如表11所示。
表11 某铁路候车室IFE图像型火灾探测系统设备清单
名称
型号
数量
图像型火灾探测器主机
IFE-CP01
1
图像型火灾探测器
IFE-D01
8
探测器控制箱
IFE-B01
8
集线器
IFE-H01
1
图像型火灾探测器管理软件
IFE-SW01
1
控制机柜
IFECC-01
1
不间断电源
C1KRS
1

系统结构示意图如图17所示。

图17 系统结构示意图

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