中南大学工程硕士论文 第一章 绪论
1.4 论文的组织结构
本文共分五章，分别为绪论、智能建筑火灾自动报警系统构成原理、火灾信号识别的基本方法、基于BP神经网络算法在火灾探测中的应用、结论与展望。
第一章为绪论，主要概述了本文的研究背景和研究意义，然后研究了火灾自动报警系统的国内外研究现状与水平，最后给出了本课题的研究内容和文章的组织结构。
第二章为背景知识，主要介绍了智能建筑火灾自动报警的构成原理、主要性能、设计要求及传统火灾报警系统和现代火灾报警系统的主要优缺点等。
第三章主要介绍了火灾信息识别的几种基本方法，包括通信数据信息识别方法和数字图像处理技术识别方法等。针对上述二种方法主要优缺点一一进行了分析研究和检测，这二种信息识别方法虽然广泛利用于目前的火灾信息的识别，但其在时间的消耗和成本的选优上，其优、劣势显而易见。本文着重从火灾图像的火焰面积和尖角特征出发，重点研究了数字图像处理技术识别方法
第四章主要研究BP神经网络算法在火灾自动报警系统的应用。首先介绍了神经网络的基本原理，然后对BP神经网络的基本结构做了研究，再次对BP算法的学习算法步骤做了详细的阐述，最后采用BP神经网络算法，对火灾探测进行了视频检测、气体辨识BP网络训练与验证实验和现场实例分析，取得了较好的实验效果。
第五章首先对自己的研究工作进行了全面的总结，然后用科学发展观的眼光，探讨了智能建筑火灾自动报警系统这一领域的发展方向。
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工程硕士学位论文 第二章 智能建筑火灾自动报警系统构成原理
第二章 智能建筑火灾自动报警系统构成原理
2.1 智能建筑的组成及功能
智能建筑是采用系统集成方法将计算机、通讯、信息技术与建筑艺术有机结合的产物。智能建筑的结构可用图2-1表示。它由智能建筑环境内系统集成中心(SIC, System Integrated Center)，利用综合布线系统(PDS, Premises Distribution System)，形成标准化强电与弱电接口，连接3A系统即建筑自动化系统(BAS, Building Automation System)、通讯自动化系统(CAS，Communication System)、办公自动化系统(OAS, Office Automation System)，实现3A功能即建筑自动化、通讯自动化和办公自动化功能。
BASPDSSICPDSPDSDASCAS 图2-1 智能建筑结构示意图 1、综合布线系统
综合布线系统(PDS)是智能建筑连接3A系统各种控制及信号必备的集成化通常使用传输系统，它利用无屏蔽双绞线(UTP)或光纤实现建筑物内的语言、数据、监控图像和楼宇控制信号的实现传输。PDS由工作区（终端）子系统、水平布线子系统、垂直干线子系统组成，是命令运行的可信赖的保证。PDS克服了传统布线中各系统互不关联、施工管理复杂、缺乏统一标准及适应环境变化灵活性差等缺点。它采用积木式结构、模块化设计、实施统一标准，满足智能建筑高效、可靠、灵活性强的要求[17]。
2、建筑设备自动化系统
建筑设备自动化系统对智能建筑中的暖通、空调、电力、照明、供排水、消防、电梯、停车场、废物处理等大量机电设备进行有条不紊的综合协调，科学运行管理及维护保养工作[19]。它为所有机电设备提供了安全、可靠、节能、长寿。
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3、通讯自动化
该系统可分为卫星通讯、图文通讯、语言通讯及数据通讯等四个子系统[20]： (1) 卫星通讯突破了传统的地域观念，起到了零时时差信息的重要作用； (2) 图文通讯在当今智能化建筑中，可实现传真、可视数据检索、电子邮件、电视会议等多种通讯业务。
(3) 语言通讯系统可提供预约呼叫、等候呼叫、自动重拨、快速拨号、转向呼叫、直接拨入、用户账单报告、语言邮政(E-mail)等上100种不同特色的通讯服务；
(4) 数据通讯系统可供用户建立区域网，以联接其办公区内电脑系统及其外部设备，从而完成电子数据交换业务(EDI)。系统还可使不同型号的电脑相互之间进行通讯。
4、办公自动化系统
OAS用于实现智能建筑中涉及部门多、综合性强、时效性高的行政、财务、商务、档案、报表、文件等信息管理业务。因此，办公自动化系统被誉为智能建筑忠实可靠的人事、财务、行政、保卫、后勤的总管。OA系统是在CA系统基础上建立起来的信息系统，主要由日常事务型和决策型两个子系统组成。前一个子系统是通用的，主要是提高人们的工作效率。后一个子系统与人们从事的工作领域有关。如：金融领域的专用信息系统、工业企业领域的专用信息系统、国家宏观经济调控领域的专用信息系统等[21，22]。
2.2 智能建筑火灾自动报警系统
2.2.1 基本结构
“火灾自动报警系统”实际上是“火灾探测报警和消防设备联动控制系统”的简称[23]。其结构示意图如2-2所示。从图中可以看出：在火灾报警系统中，火灾探测器长年累月地监控被警戒的现场和对象。当监测场所或对象发生火灾时，火灾探测器将检测到火灾产生的烟雾、高温、火焰及火灾特有的气体等信号并转换成电信号，经过与正常状态或参数模型分析比较，给出火灾报警信号。产生报警并通过火灾报警控制器上的声光报警显示出来。同时，火灾自动报警系统通过火灾报警控制器启动警报装置，告诫现场人员投入灭火操作或从火灾现场迅速逃离疏散；并且启动断电控制器装置、防排烟设备、防火门、防火卷帘、消防电梯、
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火灾应急照明、消防电话等减灾装置，防止火灾扩散蔓延；一旦火灾被及时扑灭，系统又恢复到原来的监控状态。
火灾判断标准手动控制装置人火灾探测器正常状态阈值火灾报警控制器联动控制器灭火装置被警戒现场2.2.2 基本性能
图2-3为火灾自动报警系统结构及功能关系图。从图中可以得知：高层建筑及智能建筑中的火灾自动报警系统是以火灾现象为监测对象，根据防火、灭火要求和特点而设计、构成和工作的。是一种及时发现和通报火情，并采取有效措施控制和扑灭火灾而设置在高层建筑或智能化建筑物中的自动消防设施，是将高层建筑或智能化建筑中的火灾消灭在萌芽状态，减少火灾危害及其损失的有力工具。随着社会的进步和经济繁荣，火灾自动报警系统作为有效的消防技术手段之一，也越来越显示出它的重要性。火灾自动报警系统以先进的火灾控测技术和独特的报警装置的高分辨率，不但能报出大楼内火警所在的位置和区域，而且还能进一步分辨出是所连接的哪一个装置在报警以及装置的类型、本大楼消防系统的具体处理方式等；系统可以使大楼的灯光、照明、配电、音响与广播、电梯等装置，通过中央监控装置或系统实现联动控制，实现通信、办公和保安系统的自动化。所以，从消防安全需要出发，高层建筑或智能化建筑火灾自动报警系统应该采用相关规范要求的系统设计模式[24]。一般来说，火灾自动报警系统应具备以下几个方面的性能要求：
（1）具有模拟量或智能化火灾探测方法和总线制系统结构； （2）现场火灾探测器或传感器能采集动态数据并有效传输；
（3）报警控制器具有火灾识别模型，火灾报警可靠及时，误报率低； （4）系统具有报警阈值自动修正、灵敏度高等判优等功能；
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+减灭装置
图 2-2 火灾自动报警系统示意图
工程硕士学位论文 第二章 智能建筑火灾自动报警系统构成原理
（5）系统工作稳定，兼容光焕发性强，消防设备联动控制功能丰富，逻辑编
程便利；
（6）系统具有数据共享、电源与设备监控、网络服务和消防设备管理功能； （7）系统具有良好的人机界面和应用软件，具有综合管理和服务能力。
火灾发现2灭火报警音响器1人发现火灾感烟探测器感温探测器保护区门上指示灯手动操作装总火灾灯判断电路3手动自动切换火灾探测器动作部位显示灯总故障灯保护区内保护区外火灾、故障报警器启动电路辅助设备5对讲机延迟电路灭火部位显示灯起动动作指示灯灭火报警音响器灭火装置灭火剂放出指示灯控制器
图2-3 火灾自动报警系统结构及功能关系图
2.3.3 基本要求
“报警早，损失少”，早期发现火灾和及时扑救火灾是设计火灾自动报警系统的出发点和终极点。其目的是能将损失控制在最小范围内，满足高层建筑或智能化建筑消防安全方面的性能要求。正是基于这种思想和高层智能化建筑以自救为主的消防指导原则，我国的消防技术规范《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045——1995)（2002年版）、《建筑设计防火规范》(GBJ16-1987)（2002年版）、《建筑内装修设计防火规范》(GB5022-1995)和《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116——1998)等都对火灾自动报警系统及其技术产品提出了以下的一些要求：
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