2.2 聯(lián)動控制算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
戰(zhàn)時(shí)人防工程的控制系統(tǒng)依托傳感層回傳的多源數(shù)據(jù)流，建立以毒氣濃度、氣壓擾動速率和 CO2 濃度為核心參數(shù)的響應(yīng)模型。在一級警戒階段，系統(tǒng)維持監(jiān)測模式，僅記錄各區(qū)域氣體變化趨勢 ；進(jìn)入二級響應(yīng)階段，系統(tǒng)將切斷非重點(diǎn)區(qū)域的補(bǔ)風(fēng)支路，同時(shí)啟動有害氣體封閉通道的預(yù)壓隔離流程 ；一旦達(dá)到三級戰(zhàn)備狀態(tài)，系統(tǒng)啟動全域控制機(jī)制，命令全部排風(fēng)設(shè)備、有害物隔離風(fēng)閥及毒劑過濾模塊同步響應(yīng)。系統(tǒng)各項(xiàng)響應(yīng)閾值需結(jié)合人防掩體容積、通道深度、氣密性等級進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)?？紤]地下連續(xù)艙室間的聯(lián)通特性，響應(yīng)模型中應(yīng)嵌入反向壓力波傳播邏輯，用于預(yù)測污染反擴(kuò)散的可能路徑，并提前調(diào)整風(fēng)壓場結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)防護(hù)區(qū)- 隔離區(qū)- 污染區(qū)的 3 段式控制閉合環(huán)。
動態(tài)變化的煙氣擴(kuò)散環(huán)境可采用模糊控制邏輯，系統(tǒng)憑借模糊規(guī)則庫與隸屬函數(shù)開展運(yùn)算，把傳感器采集的溫度增量、煙霧濃度變化率轉(zhuǎn)化為模糊變量，之后輸入到模糊推理系統(tǒng)中?？刂戚敵龅哪繕?biāo)設(shè)定為風(fēng)閥開度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及排煙優(yōu)先級，并生成控制指令矩陣。模糊控制器核心規(guī)則的設(shè)置應(yīng)覆蓋多種典型工況情形，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)反饋不斷開展自我學(xué)習(xí)，優(yōu)化權(quán)重分配比例，針對線性變化極為明顯的工況區(qū)間，系統(tǒng)可添加 PID 調(diào)節(jié)器，基于當(dāng)下誤差大小、誤差變化的快慢和積分累計(jì)量計(jì)算控制增量，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)狀態(tài)的漸進(jìn)逼近，PID 調(diào)節(jié)器采用 Ziegler-Nichols 法或模型參考自整定法設(shè)定 PID 控制器的初始參數(shù)，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性的兼顧。
2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)同動作模式
2.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的協(xié)同動作模式
執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為聯(lián)動機(jī)制的直接操作單元，風(fēng)機(jī)啟停需與火情等級相綁定，依據(jù)反饋信息動態(tài)調(diào)整啟停頻率，主排煙風(fēng)機(jī)應(yīng)具備變頻調(diào)速能力，啟動時(shí)間應(yīng)盡量短，保障煙霧完全清除，停機(jī)延遲設(shè)定也要盡量短，風(fēng)閥執(zhí)行器采用雙向電動驅(qū)動架構(gòu)，在接收響應(yīng)指令后，應(yīng)以最快速度執(zhí)行全行程動作，控制系統(tǒng)需制定風(fēng)機(jī)啟停與風(fēng)閥開閉的同步聯(lián)動表，依靠邏輯觸發(fā)條件實(shí)現(xiàn)時(shí)間的契合與執(zhí)行的協(xié)同，避免因響應(yīng)不一致造成逆流、超壓等運(yùn)行異常。
應(yīng)急通風(fēng)疏導(dǎo)系統(tǒng)在人防工事中的作用尤為關(guān)鍵，不僅影響氣體流動的組織形態(tài)，還決定著人員疏散的路徑效率。在突發(fā)事件初期，控制系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先開啟防護(hù)區(qū)的排風(fēng)通道，同時(shí)根據(jù)戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)圖模擬模型，將低污染區(qū)優(yōu)先納入清潔氣流通道。燈光系統(tǒng)雖不承擔(dān)主導(dǎo)任務(wù)，但可在特定階段啟動紅外或冷光標(biāo)識，引導(dǎo)人群向低壓區(qū)或潔凈區(qū)集結(jié)。系統(tǒng)需融合人防通風(fēng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的 “防護(hù)單元布設(shè)圖”與“防化學(xué)戰(zhàn)污染預(yù)測模型”，動態(tài)識別毒氣走向與人員停留密度，在風(fēng)閥調(diào)節(jié)和風(fēng)機(jī)運(yùn)行中優(yōu)先保障封閉單元與隔離艙室的通風(fēng)需求，避開有害氣體濃度上升區(qū)域。若接收到某一區(qū)域二氧化硫或光氣超限信號，系統(tǒng)應(yīng)立即關(guān)閉該區(qū)域補(bǔ)風(fēng)路徑，并調(diào)高下游區(qū)段排風(fēng)速率，以壓制有害氣體擴(kuò)散趨勢。
系統(tǒng)控制平臺需搭建狀態(tài)反饋的閉合回路，所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作狀態(tài)、運(yùn)行電流、溫度及故障信息應(yīng)實(shí)時(shí)上傳至主控制器，系統(tǒng)通過狀態(tài)比對算法對執(zhí)行效果開展連續(xù)評估，若檢測到響應(yīng)未達(dá)到設(shè)定參數(shù)要求，應(yīng)觸發(fā)故障自檢程序，啟用備用設(shè)備，并發(fā)出異常信號，在多級聯(lián)動過程中，狀態(tài)同步機(jī)制應(yīng)包括邏輯動作前后的延時(shí)設(shè)定、響應(yīng)日志記錄及異常識別內(nèi)容，構(gòu)建出穩(wěn)定可靠的自動化控制閉環(huán)架構(gòu)。
3 人防工程通風(fēng)排煙聯(lián)動系統(tǒng)的優(yōu)化策略
3.1 智能化技術(shù)的集成應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)借助感知、網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)處理 3 層架構(gòu)，為通風(fēng)與排煙系統(tǒng)提供了實(shí)時(shí)狀態(tài)感知及遠(yuǎn)程控制的能力，系統(tǒng)在設(shè)備層級部署各類智能終端，包括風(fēng)機(jī)運(yùn)行監(jiān)測模塊、風(fēng)閥位移傳感部件及煙氣濃度監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，各個(gè)終端采用統(tǒng)一協(xié)議接入邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高頻收集與本地預(yù)處理。控制平臺借助 MQTT、OPC UA 等輕量級通信協(xié)議，與邊緣網(wǎng)關(guān)建立可靠連接，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、風(fēng)壓、溫度及煙氣指標(biāo)的遠(yuǎn)程可視化展示，主控中心通過 SCADA 系統(tǒng)對各子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，同時(shí)留存事件記錄及操作日志，為系統(tǒng)故障診斷及運(yùn)行情況分析提供數(shù)據(jù)支撐。人工智能技術(shù)通過對歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度訓(xùn)練與模型學(xué)習(xí)，具備對火情發(fā)展趨勢的前瞻性判斷能力。系統(tǒng)在云端部署深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以溫度、濕度、煙霧濃度、空氣流速等多源實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為輸入變量，模型結(jié)構(gòu)采用多層感知器與時(shí)序卷積單元相結(jié)合的方式，挖掘數(shù)據(jù)間的非線性關(guān)系及時(shí)間演化特點(diǎn)，控制平臺利用預(yù)測模塊，給出未來 90 s 內(nèi)煙氣蔓延路徑和溫度梯度的分布圖，并按照預(yù)判結(jié)果對排煙通道的優(yōu)先級以及風(fēng)機(jī)運(yùn)行策略進(jìn)行調(diào)整。
3.2 系統(tǒng)可靠性與冗余設(shè)計(jì)
作為聯(lián)動控制系統(tǒng)能源基礎(chǔ)的供電系統(tǒng)，其連續(xù)性、穩(wěn)定性直接決定了排煙設(shè)備的可靠運(yùn)行，人防工程需構(gòu)建主輔雙電源的供電體系，主電源與市政高壓線路相連，經(jīng)變壓降壓后為系統(tǒng)供電，輔電源采用柴油發(fā)電機(jī)組或蓄電池陣列，為輔電源構(gòu)建備用回路。系統(tǒng)設(shè)定主輔電源的切換臨界值，當(dāng)電壓下降幅度超出 10% 且供電中斷超過 3 s時(shí)，自行投入備用電源，切換由 ATS 自動轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行控制，以防設(shè)備停擺，切換時(shí)間需控制在 10 s 內(nèi)，風(fēng)機(jī)冗余配置采用一用一備或者兩用一備的結(jié)構(gòu)。為增強(qiáng)系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的運(yùn)行穩(wěn)定性，備用風(fēng)機(jī)與主風(fēng)機(jī)采用并聯(lián)布置形式，常規(guī)狀態(tài)下呈待機(jī)狀態(tài)。系統(tǒng)每月自動對工作機(jī)組輪換運(yùn)行，保證機(jī)械系統(tǒng)的潤滑狀態(tài)及運(yùn)行性能。
憑借信號冗余監(jiān)測與狀態(tài)邏輯判別，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)故障自診斷功能，能夠主動對系統(tǒng)故障進(jìn)行識別與反饋。風(fēng)閥驅(qū)動模塊將電流、電壓及位移 3 路反饋信號集成在一起，如果發(fā)生位移值跟指令不符、電流過載或響應(yīng)超時(shí)等情況，系統(tǒng)將記錄故障編碼，并向控制器傳遞異常信息，控制平臺收到異常信號后，迅速執(zhí)行旁路協(xié)同邏輯，調(diào)用備用通路或關(guān)閉對應(yīng)節(jié)點(diǎn)，保障系統(tǒng)整體功能的連貫運(yùn)行。
4 結(jié)束語
在具備高度封閉特點(diǎn)與特殊功能的人防工程空間體系中，通風(fēng)與排煙系統(tǒng)的高效協(xié)同，不僅關(guān)乎技術(shù)層面的系統(tǒng)可靠性，更體現(xiàn)了工程對生命安全保障能力的全面提升，當(dāng)傳統(tǒng)控制模式逐漸被智能化且自適應(yīng)的動態(tài)機(jī)制替換，系統(tǒng)運(yùn)行不再只憑借固定參數(shù)與人工介入，而是利用實(shí)時(shí)感知、算法驅(qū)動與冗余設(shè)計(jì)構(gòu)建多維閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)應(yīng)對與高效調(diào)度，只有持續(xù)推進(jìn)控制策略的智能化演變，才能在復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的韌性成長與功能躍升，切實(shí)構(gòu)建起以人員安全為關(guān)鍵的防御保障架構(gòu)。