一种消防水多泵联合协同控制方法及装置与流程

1.本发明涉及消防技术领域，具体为一种消防水多泵联合协同控制方法及装置。


背景技术：

2.目前，消防水做为火灾保护重要介质之一，在各行各业广泛使用，用于消防水系统控制的形式和产品已经很多，类似楼宇消防、工业企业消防都有较成熟的系统，例如：一种消防系统自动控制方法、存储介质、终端、及消防系统(cn112569515 a)，基本上以现场传感器、稳压泵、给水泵、事故给水泵、就地控制柜等组成一套独立的消防水控制系统，能达到自动控制的目的；
3.然而现有的消防水自动控制系统大都独立组成系统，各子系统之间缺少联动机制，消防水系统建设时间跨度很大，造成各子系统的设备品牌、硬件结构、控制原理差距非常大，控制系统之间不能兼容，早期建设的设备技术落后，有些子系统甚至没有远方操作功能，缺乏协同工作的方法，无法达到集中控制、设备联动的效果；
4.同时，为了减少设备重复投入，通常采用消防水管道母管制，不同区域之间的管道通过阀门进行连接，控制系统之间的不兼容性，导致操作非常复杂，紧急情况下可能导致误操作，从而扩大火灾隐患。
5.消防稳压泵需要同时长时间运行，浪费能源，遇到稳压泵故障或检修，消防水系统需要退出运行，而且每期的供水箱独立供水，遇到较大火灾，用水量大，储水不足时，影响火灾用水，存在安全隐患，同时，柴油消防水泵做为应急备用泵，大多数需要就地操作才能启动，需要耗费较长时间，在电动消防泵启动失败的情况下，容易丧失最佳灭火时机。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种消防水多泵联合协同控制方法及装置，以解决上述背景技术中提出的各子系统之间缺少联动机制的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种消防水多泵联合协同控制装置，包括：
9.就地控制柜，所述就地控制柜至少有一组，所述就地控制柜用于采集对应消防水泵房内的消防水泵、消防水母管、水箱的运行状态信息，相邻两组消防水泵房的消防水母管之间通过联络阀门连接，就地控制柜输出控制指令用于就地方式控制对应消防水泵房的运行；
10.远程站，所述远程站安装在对应的消防水泵房处，至少一组的所述就地控制柜通过一一对应的远程站与控制装置双向通讯连接，或则所述就地控制柜直接与控制装置通讯连接；
11.控制装置，所述控制装置与集中控制中心通讯连接；
12.火灾报警装置，所述火灾报警装置与控制装置电性连接；
13.集中控制中心，所述集中控制中心与控制装置连接进行人机交互。
14.优选的，所述集中控制中心采用dcs系统。
15.优选的，所述控制装置采用plc控制柜。
16.优选的，所述plc控制柜包括冗余控制器、冗余电源模块、第一io模块、第一通讯模块、第一继电器组件，所述冗余控制器内设有可读写的存储介质，用于存储有计算机程序。
17.优选的，所述plc控制柜采用ups电源装置。
18.优选的，所述消防水泵房内的消防水泵包括消防稳压泵、电动消防泵、柴油消防泵，采集消防稳压泵、电动消防泵、柴油消防泵的电流、电压、启动、停止的运行信号；
19.采集消防水母管的压力、流量以及水箱的液位工艺信号。
20.优选的，所述远程站和控制装置之间通过光纤连接，所述集中控制中心和控制装置之间通过光纤连接，所述远程站和就地控制柜之间通过电缆连接，所述控制装置和火灾报警装置之间通过电缆连接。
21.优选的，所述控制装置安装在其中一组消防水泵房内，此消防水泵房对应的就地控制柜通过电缆与控制装置连接。
22.一种消防水多泵联合协同控制方法，包括以下步骤：
23.在其中一组消防水泵房的消费报警装置发出火灾报警信号，将火灾报警信号发送给控制装置，控制装置收到火灾报警信号并触发消防水泵启动条件；
24.首先发出启动电动消防泵指令，判断电动消防泵是否启动成功，如果成功则保持电动消防泵运行；如果电动消防泵启动失败或电动消防泵运行中收到水箱液位低，则按顺序触发启动相邻另外一组消防水泵房中的电动消防泵；此过程中，先确认相邻两组消防水泵房的消防水母管之间的联络阀门是否已打开，如果未打开，则发出打开联络阀门的指令；
25.若最后一组消防水泵房中的电动消防泵，则触发启动同一组消防水泵房中柴油消防泵；
26.若柴油消防泵启动失败，通知人员就地操作启动柴油消防泵。
27.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如一种消防水多泵联合协同控制方法。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
29.通过设置就地控制柜，采集各个子系统的就地传感器信号，在不改变原有消防水泵就地控制系统的情况下，保留了消防领域特性的要求，采用增加控制接点，实现消防水泵的远方自动、远方手动、就地自动三种运行方式；通过就地控制柜、远程站、控制装置之间数据通讯，并把数据传送到dcs系统(分散控制系统)，可实现24小时实时监控，采用一种多泵联合协同控制方法，达到各子系统设备之间联动的效果。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明系统结构图；
32.图2为本发明协同控制方法功能图；
33.图3为本发明稳压泵逻辑框图；
34.图4为本发明消防泵逻辑框图。
35.1、dcs系统；2、plc控制柜；3、第一远程站；4、一期就地控制柜；5、二期就地控制柜；6、第三远程站；7、三期就地控制站；8、火灾报警装置；
36.s1、一期消防水泵房；s2、二期消防水泵房；s3、三期消防水泵房；s4、工业水箱；s5、消防水箱；s6、消防水池；
37.p1、第一联络阀门；p2、第二联络阀门。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
39.如图1-4所示：
40.集中控制中心采用dcs系统1，用于企业工艺流程的监视和控制，包含控制器、输入/输出模块和通讯模块、第三方接口模块，以及用于操作人员实时监控的操作终端，通过第三方接口模块与plc控制柜2的第一io模块功能连接，实现远方操作和监视功能。
41.plc控制柜2与dcs系统1之间通过光纤连接；
42.plc控制柜2内包含冗余控制器、冗余电源模块、第一io模块、第一通讯模块、第一继电器组件，各部件之间之间通过电气相互连接，冗余控制器内有可读写的存储介质，其上存储有计算机程序，用于实现本发明一种消防水多泵联合协同控制方法的功能。
43.就地控制柜包括一期就地控制柜4、二期就地控制柜5和三期就地控制站7；
44.远程站包括第一远程站3和第三远程站6；第一远程站3/第三远程站6由第二通讯模块、第二io模块、第二继电器组件组成；
45.消防水泵房包括一期消防水泵房s1、二期消防水泵房s2和三期消防水泵房s3；一期消防水泵房s1包括消防稳压泵a、电动消防泵a、柴油消防泵a和一期管网；二期消防水泵房s2包括消防稳压泵b、电动消防泵b和柴油消防泵b和二期管网；三期消防水泵房s3包括消防稳压泵c、消防稳压泵d、电动消防泵c柴油消防泵c和三期管网；
46.一期消防水泵房s1、二期消防水泵房s2、三期消防水泵房s3中安装有泵出口总管压力开关、出口流量计，同时为实现本一种消防水多泵联合协同控制方法增加的消防稳压泵、电动消防泵、柴油消防泵的电流、电压、启动、停止等运行信号；其中，接地控制柜为继电器、按钮等电气回路搭建，消防稳压泵、电动消防泵可以通过就地控制柜手动或自动启停，没有远方操作功能，通过使用本装置后，可以实现远方启停功能；柴油消防泵只能就地手拉启动，没有电控启动功能；一期消防水泵房s1总管出口为一期管网提供消防水。二期消防水泵房s2出口总管为二期管网供水，三期消防水泵房s3出口总管为三期管网供水。
47.水箱包括工业水箱s4、消防水箱s5和消防水池s6，其内置液位传感器用于监测水面高度；
48.联络阀门包括第一联络阀门f1和第二联络阀门f2，并把第一联络阀门f1和第二联络阀门f2的控制和反馈信号接入到plc控制柜2，实现远方操作功能。
49.plc控制柜2和第一远程站3之间通过光纤连接，plc控制柜2和第三远程站6之间通过光纤连接；第一远程站3和一期就地控制柜4之间采用电缆连接；plc控制柜2和二期就地控制柜5之间采用电缆连接；第三远程站6和三期就地控制站7之间采用电缆连接；plc控制柜2和火灾报警装置8之间采用电缆连接；dcs系统1和plc控制柜2之间通过光纤连接；
50.一期就地控制柜4用于采集一期消防水泵房s1内的消防稳压泵a、电动消防泵a、柴油消防泵a的电流、电压、启动、停止等运行信号，以及水泵出口消防水母管压力、流量、工业水箱s4液位等工艺信号，最终输出控制指令，用于就地方式控制一期消防水系统运行。
51.二期就地控制柜5用于采集二期消防水泵房s2内的消防稳压泵b、电动消防泵b、柴油消防泵b的电流、电压、启动、停止等运行信号，以及水泵出口消防水母管压力、流量、消防水箱s5液位等工艺信号，最终输出控制指令，用于就地方式控制二期消防水系统运行。
52.三期就地控制柜6用于采集三期消防水泵房s3内的消防稳压泵c、消防稳压泵d、电动消防泵c、柴油消防泵c的电流、电压、启动、停止等运行信号，以及水泵出口消防水母管压力、流量、工业水池s6液位等工艺信号，最终输出控制指令，用于就地方式控制三期消防水系统运行。
53.一期管网和二期管网之间通过第一联络阀门f1连接，二期管网和三期管网之间的通过第二联络阀门f2连接。
54.本装置工作原理：在使用时，在就近的二期消防水泵房s2内安装plc控制柜2，在一期消防水泵房s1内设置第一远程站3，在三期消防水泵房s3内设置第三远程站6，设备之间距离较远采用光纤进行连接。
55.一期消防水泵房s1通过一期就地控制柜4的输入输出信号，进行一分二处理后，输送给第一远程站3进行采集后，通过光纤传送到plc控制柜2。同理，plc控制柜2可以连接到三期消防水泵房s3内的各种需要的信号；二期消防水泵房s2内的各种信号直接接到plc控制柜2的第一io模块上。plc控制柜2采用通讯的方式，与dcs系统1进行人机交互。
56.火灾报警发生后，不同消防管网区域的报警，通过电缆传送到plc控制柜2。通过本装置的信号传输处理，实现了整个消防系统的信号汇集和集中控制，实现消防水多泵联合协同控制。
57.plc控制柜2的冗余电源模块,并自带ups电源装置，当外部动力电源失去时，仍然能够维持控制系统的运行，可以避免因火灾导致电源断电，使控制系统失灵的威胁。
58.正常情况下，管网建立水压一期消防水泵房s1、二期消防水泵房s2、三期消防水泵房s3分别启动一台消防稳压泵，等待水压稳定后，开启第一联络阀门f1和第二联络阀门f2,全厂消防水母管水压平衡，停运效率较低的消防稳压泵a，并投入自动备用，保持2台稳压泵运行，到达三泵二用一备的目的，可以节省用电能耗；如果运行的一台消防稳压泵b/消防稳压泵c故障停运，则自动联起消防稳压泵a，保持压力的稳定。实现方法如图3稳压泵逻辑框图所示：
59.1)在初始阶段，由运行人员远程启动稳压泵a，一期消防水泵房s1一期就地控制柜4的控制回路根据启动稳压泵a的条件，判断是否满足启动条件，如：稳压泵a出口压力传感器是否收到压力高、工业水箱s4水位传感器是否液位低，是否电气故障等，满足条件后，稳压泵a将启动，并自动调节出口压力到1mpa。
60.2)远程启动稳压泵b，二期消防水泵房s2的二期就地控制柜5的控制回路根据启动
稳压泵b的条件，判断是否满足启动条件，如：稳压泵b出口压力传感器是否收到压力高、消防水箱s5水位传感器是否液位低，是否电气故障等，满足条件后，稳压泵b将启动，并自动调节出口压力到1mpa。
61.3)远程启动稳压泵c，三期消防水泵房s3的三期就地控制柜7的控制回路根据启动稳压泵c的条件，判断是否满足启动条件，如：稳压泵c出口压力传感器是否收到压力高、消防水池s6水位传感器是否液位低，是否电气故障等，满足条件后，稳压泵c将启动，并自动调节出口压力到1mpa。如果稳压泵c有故障，则启动稳压泵d，并自动调节出口压力到1mpa。
62.4)等待稳压泵a、稳压泵b、稳压泵c稳定运行，并保持出口压力为1mpa后，缓慢打开第一联络阀门f1，并投入自动，待压力稳定后，再打开第二联络阀门f2，并投入自动。
63.5)远程停止稳压泵a，并投入自动，保持稳压泵b和稳压泵c运行，并投入远方自动状态。
64.6)当运行中的稳压泵b或稳压泵c或稳压泵4跳闸停运时，则自动启动稳压泵a运行。
65.图中2中p2-p7为一期管网所属区域发生火灾后，消防水多泵协同启动过程。当一期管网所属区域发生火灾后，一期消防报警装置发出报警信号，触发消防水的喷射，使消防母管压力快速降低，此时需要启动消防水泵供水。首先p3选择启动电动消防泵a；当启动失败时，p4选择启动电动消防泵b；如果电动消防泵b也不能启动，p5选择启动电动消防泵c；如果三台消防电泵均启动失败，则p6选择可以远程启动柴油消防泵c；如果以上几台消防泵均不能成功启动，p7需要专职人员到就地控制柜，手动启动柴油消防泵a/柴油消防泵b。实现方法如图4消防水泵逻辑框图，实现方法如下：
66.1)一期消防报警装置发出火灾报警信号，并得到确认后，送出火灾信号到本装置的plc控制柜2，plc控制柜2收到火灾信号，并触发消防水泵启动条件。
67.2)首先发出启动电动消防泵a指令，判断电动消防泵a是否启动成功，如果成功则保持电动消防泵a运行；如果电动消防泵a启动失败或电动消防泵a运行中收到工业水箱s4液位低，则触发启动电动消防泵b，并停运电动消防泵a。
68.3)先确认第一联络阀门f1是否已打开，如果未打开，则发出打开第一联络阀门f1的指令。
69.4)第一联络阀门f1打开后，发出启动电动消防泵b的指令，判断电动消防泵b是否启动成功，如果成功则保持电动消防泵b运行；如果电动消防泵b启动失败或电动消防泵b运行中收到消防水箱s5液位低，则触发启动电动消防泵c，并停运电动消防泵b。
70.5)确认第二联络阀门f2是否已打开，如果未打开，则发出打开第二联络阀门f2的指令。
71.6)f2打开后，发出启动电动消防泵c的指令，判断电动消防泵c是否启动成功，如果成功则保持电动消防泵c运行；如果电动消防泵c启动失败，则触发启动柴油消防泵c，并停运电动消防泵c。
72.7)柴油消防泵c启动失败，此时已无法远程启动柴油消防泵c，必须专职人员到达一期消防水泵房s1或二期消防水泵房s2，就地操作启动柴油消防泵a或柴油消防泵b。
73.同理，二期管网所属发生火灾后，按照电动消防泵b、电动消防泵c、电动消防泵a、柴油消防泵c、柴油消防泵a/柴油消防泵b的顺序选择性启动。
74.同理，三期管网所属发生火灾后，按照电动消防泵c、电动消防泵b、电动消防泵a、柴油消防泵c、柴油消防泵a/柴油消防泵b的顺序选择性启动。
75.特别注意的是，当发生大型火灾事故后，有可能出现某个工业水箱s4/消防水箱s5/消防水池s6水量不足的情况，此时需要根据水位情况，自动切换消防泵，切换顺序参照图4消防水泵逻辑框图水箱液位低条件。
76.特殊情况下，两个区域或三期区域火灾时，则考虑手动关闭第一联络阀门f1、第二联络阀门f2,各自启动本区域的消防水泵。
77.1、plc控制柜2采用冗余控制器和冗余切换器，一个控制器故障时，能够自动切换到备用控制器，避免了因控制器故障导致控制失灵。
78.2、采用了冗余电源配置，和自带ups供电，解决了因动力电源消失导致控制系统失控问题。
79.3、采用了远程站的方式，减少了大量电缆敷设，节约投入费用。
80.4、采用通讯方式，把消防系统的监视纳入电厂dcs系统1集中监控，减少专职人员监控的工作量，解决了专职人员无法24小时监控的问题。
81.5、采用plc控制柜2、就地控制柜和远程站，增加了各种工艺参数的监视功能，解决了原有独立系统缺乏监视功能的缺陷，实现了远程操作和监视功能。
82.6、可以实现消防水多泵联合协同控制方法，到达节能、安全的效果。
83.7、本方法采用三台稳压泵两用一备的运行方式，正常情况下，可以减少一台稳压泵运行，实现了的节能效果；
84.8、本方法通过设置管网间的联络阀门，优先选用电动消防泵，可以实现多泵组自动选择性运行，提高设备的可靠性，减少燃油的使用量。
85.9、本方法根据对应运行泵的水箱的存水量，自动切换可用的消防水泵，防止大型火灾用水量大，而储水不足导致缺水。
86.10、本方法分区域采用不同的顺序选择性启动消防水泵，达到优化运行方式的效果。
87.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
88.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种消防水多泵联合协同控制装置，其特征在于：包括：就地控制柜，所述就地控制柜至少有一组，所述就地控制柜用于采集对应消防水泵房内的消防水泵、消防水母管、水箱的运行状态信息，相邻两组消防水泵房的消防水母管之间通过联络阀门连接，就地控制柜输出控制指令用于就地方式控制对应消防水泵房的运行；远程站，所述远程站安装在对应的消防水泵房处，至少一组的所述就地控制柜通过一一对应的远程站与控制装置(2)双向通讯连接，或则所述就地控制柜直接与控制装置通讯连接；控制装置，所述控制装置与集中控制中心通讯连接；火灾报警装置(8)，所述火灾报警装置(8)与控制装置电性连接；集中控制中心，所述集中控制中心与控制装置连接进行人机交互。2.根据权利要求1所述的一种消防水多泵联合协同控制装置，其特征在于：所述集中控制中心采用dcs系统(1)。3.根据权利要求1所述的一种消防水多泵联合协同控制装置，其特征在于：所述控制装置采用plc控制柜(2)。4.根据权利要求3所述的一种消防水多泵联合协同控制装置，其特征在于：所述plc控制柜(2)包括冗余控制器、冗余电源模块、第一io模块、第一通讯模块、第一继电器组件，所述冗余控制器内设有可读写的存储介质，用于存储有计算机程序。5.根据权利要求4所述的一种消防水多泵联合协同控制装置，其特征在于：所述plc控制柜(2)采用ups电源装置。6.根据权利要求1所述的一种消防水多泵联合协同控制装置，其特征在于：所述消防水泵房内的消防水泵包括消防稳压泵、电动消防泵、柴油消防泵，采集消防稳压泵、电动消防泵、柴油消防泵的电流、电压、启动、停止的运行信号；采集消防水母管的压力、流量以及水箱的液位工艺信号。7.根据权利要求1所述的一种消防水多泵联合协同控制装置，其特征在于：所述远程站和控制装置之间通过光纤连接，所述集中控制中心和控制装置之间通过光纤连接，所述远程站和就地控制柜之间通过电缆连接，所述控制装置和火灾报警装置(8)之间通过电缆连接。8.根据权利要求7所述的一种消防水多泵联合协同控制装置，其特征在于：所述控制装置安装在其中一组消防水泵房内，此消防水泵房对应的就地控制柜通过电缆与控制装置连接。9.运用权利要求1-8任意一项所述的一种消防水多泵联合协同控制方法，其特征在于：包括以下步骤：在其中一组消防水泵房的消费报警装置发出火灾报警信号，将火灾报警信号发送给控制装置，控制装置收到火灾报警信号并触发消防水泵启动条件；首先发出启动电动消防泵指令，判断电动消防泵是否启动成功，如果成功则保持电动消防泵运行；如果电动消防泵启动失败或电动消防泵运行中收到水箱液位低，则按顺序触发启动相邻另外一组消防水泵房中的电动消防泵；此过程中，先确认相邻两组消防水泵房的消防水母管之间的联络阀门是否已打开，如果未打开，则发出打开联络阀门的指令；若最后一组消防水泵房中的电动消防泵启动失败，则触发启动同一组消防水泵房中柴
油消防泵；若柴油消防泵启动失败，通知人员就地操作启动柴油消防泵。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求9所述的一种消防水多泵联合协同控制方法。

技术总结
本发明公开了一种消防水多泵联合协同控制方法及装置，就地控制柜用于采集对应消防水泵房内的运行状态信息，两组消防水泵房的消防水母管之间通过联络阀门连接，就地控制柜通过一一对应的远程站与控制装置通讯连接，控制装置与集中控制中心通讯连接；火灾报警装置与控制装置电性连接；集中控制中心与控制装置连接进行人机交互；在不改变原有消防水泵就地控制系统的情况下，采用增加控制接点，实现消防水泵的远方自动、远方手动、就地自动三种运行方式；通过就地控制柜、远程站、控制装置之间数据通讯，并把数据传送到DCS系统，可实现24小时实时监控，达到各子系统设备之间联动的效果。达到各子系统设备之间联动的效果。达到各子系统设备之间联动的效果。


技术研发人员：刘文豪
受保护的技术使用者：华能（福建）能源开发有限公司福州分公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/7/7