关于气体灭火保护房智能语音提醒系统技术的应用研究

关于气体灭火保护房智能语音提醒系统技术的应用研究

李星辉

广州地铁集团有限公司 广东广州 510006

摘要：目前，市场上气体灭火保护房均未具备智能语音提示操作功能。如果人员对气体灭火系统的控制、使用不当，造成气体灭火介质的误喷，影响较大。智能语音提醒技术能有效提醒人员正确操作气体灭火系统，保障人员、设备安全，本文以广州地铁为例，论述气体灭火保护房智能语音提醒系统的现状，系统原理、改造方案、电路设计及功能实现方案。

关键字：气体灭火;语音提醒;消防;智能语音

一、系统概况

在广州地铁中，普遍使用气体灭火系统对贵重或重要设备房进行灭火设置。如果对气体灭火系统的控制、使用不当，造成气体灭火介质的误喷。轻则引起生产工作秩序的混乱和经济的损失，重则会导致人员伤亡事故的发生。

为了防止气体灭火介质误喷或火灾时系统未喷气的情况发生，目前现场已采取了安全技能培训和张贴提醒告示等措施加强员工的安全意识。本次项目计划从技术层面，通过对气体灭火系统和门禁系统进行技术改造，增加智能语音提醒系统提醒员工在进入气体保护房间时将就地控制盘打为“手动”状态，离开房间时将就地控制盘打为“自动”状态。

2. 现状与背景

气体灭火保护房均有设置门禁系统。目前，气体灭火就地控制盘与门禁系统之间没有关联接口，无论气体灭火就地盘是自动状态或手动状态，人员刷卡进入气体灭火保护房均没有任何语音提示，存在人员未将就地控制盘打为“手动状态”就进入气体灭火保护房的隐患。

本项目以十四号线及知识城线气体灭火设备和门禁设备作为技术改造对象。十四号线及知识城线气体灭火就地控制盘使用诺蒂菲尔RP-1002PLUS；门禁系统采用北京门吉利电磁研究所产品，门禁最小的控制级别为就地级控制。就地级控制设备包括就地控制板、空气开关、紧急开门按钮、读卡器等设备。就地控制板根据现场的设备动作情况对现场门禁进行管理。

2. 系统原理

1、气体灭火就地控制盘原理

 诺蒂菲尔RP-1002PLUS就地控制盘提供继电器常开触点输出信号，其中RLY11为手自动状态信号（就地控制盘为自动状态时，NO1和C1为闭合状态；就地控制盘为手动状态时，NO1和C1为开路状态）。继电器的额定参数为：2A/30VDC。

图1 气体灭火就地控制盘接线端子原理图

2、门禁就地级设备控制原理

读卡器读取票卡信息后将信息发至就地控制器内进行校验。若票卡信息校验通过，就地控制箱内控制部分的继电器动作，磁力锁回路失电门禁释放。按下开门按钮，继电器失电磁力锁回路失电门禁释放。磁力锁将现场的门状态信息反馈至就地控制板。

图2 门禁就地级设备控制原理图

3、智能语音提醒系统原理

智能语音提醒系统是将门禁就地级设备的状态与气体就地控制盘的手/自动状态结合进行判断，播放气体控制盘操作提示语音。若气体就地控制盘为手动状态，进入气体保护房间不播放提醒语音。若气体就地控制盘为自动状态，刷卡进入气体保护房间时播放“请将就地控制盘打为手动“的提示语音。若气体就地控制盘为手动状态，按下开门按钮时播放“请将就地控制盘打为自动“的提示语音。语音播放规则与气体就地控制盘的手/自动关系如下：

表1 语音播放规则

2. 电路设计

1、供电电源选择

门禁就地控制箱内已有稳定的DC12V电源可供模块使用，因此不采用独立电源为语音提示模块进行供电。

2、智能语音电路设计

语音提示模块需可根据气体就地控制盘手自动状态及开关门状态播放不同语音。语音内容可定制，更换方式简单便捷。根据以上需求，语音提示模块功能需包含语音存储模块、语音放大模块、USB模块。本项目采用JQ8900-16P作为语音提示模块的核心芯片，该芯片集成了一个16位的MCU，以及一个专门针对音频解码的ADSP，采用硬解码的方式，保证了系统的稳定性和音质。

（1）语音存储

本项目采用25Q32芯片作为语音存储模块。该芯片为32兆位（Mbit）串行闪存芯片，失电时不会丢失程序。本项目使用的储存语音提示文件大小为XMB，该芯片的存储容量为4M符合储存需求。将25Q32芯品与JQ8900-16P芯片连接即可实现将SPI FLASH直接模拟成U盘的功能，省去了传统语音芯片需要安装上位机更换语音的麻烦，实现更换语音内容的方便性。

（2）语音放大

本项目采用8002A语音芯片作为语音功放模块。该芯片在5V输入电压下工作时，负载（3Ω）上的平均功率为 3W，且失真度不超过 10%。本项目使用的负载为Ω，该芯片满足驱动要求。通过将8002A芯品与JQ8900-16P芯片连接即可将提示语音放大的功能。

（3）语音选择

本项目采用的JQ8900-16P芯片有7个触发IO口，具备7个IO口一对一5V触发播放功能。分别将气体就地控制盘自动状态的正极（常开端）与语音提示模块的“DC-5V”引脚，气体就地控制盘自动状态的负极（公共端）与门禁就地控制板上门状态的正极（常开端），门状态的负极（公共端）与语音模块的“IO1”引脚，以实现播放进门提示语音。将门禁开门按钮的公共端和常开端分别与语音提示模块的“DC-5V”引脚和IO2”引脚，以实现播放出门提示语音。

（4）USB连接

本项目采用USB作为语音提示模块的接口通讯方式。通过连接USB的方式对语音内容的定制及更换方便快捷。

3、总电路图

以下为设计完成后的语音提示模块电路图，该模块使用12V作为供电电源，通过需可根据气体就地控制盘手自动状态及开关门状态播放不同语音。语音内容可定制，更换方式简单便捷。根据以上需求，语音提示模块功能包含语音存储模块、语音放大模块、USB模块等。

图3 气体灭火保护房智能语音提示系统原理图

5. 结束语

在现场测试过程中，气体灭火保护房智能语音提醒系统在不改变原有消防设备功能的情况下，有效提醒人员进出气体灭火保护房时正确操作气体灭火系统就地控制盘，确保设备、人员安全。目前市场上尚未出现同类产品，对气体灭火保护房智能语音提醒系统的研究具有重大的意义，能有效提升气体灭火系统的安全运行水平。

作者简介：李星辉（1992.12），男，广东省，广州市，广州地铁集团有限公司，城市轨道交通自动化工程师。研究方向：自动化运维。

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