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摘 要：建筑工程中消防泡沫系统消防设计具有重要意义，传统的消防泡沫系统对消防的设计无法对造成的污染进行控制。提出一种建筑工程中消防泡沫系统消防设计方法，采用可编程逻辑控制器PLC，利用西门子组态软件WINCC对系统进行实时监控并存储相关数据，同时将数据进行统计，当排放物和排量超出限值时结合模糊PID控制系统发出预警。经过实验调试，系统能够对排放气体进行有效监控并实时报警。可以有效保证建筑内的相关人员安全
关键词：PLC；模糊PID；消防设计
中图分类号：TP 44 文献标识码：A 文章编号：1672-2442（2015）01-0085-07
Abstract：The construction of fire fighting foam system design is of great significance， the traditional fire fighting foam system for fire protection design cannot to control pollution.Put forward a design method of fire fighting foam system in the construction project， adopting programmable logic controller PLC， with Siemens WINCC configuration software system for real-time monitoring and relevant data storage， statistics data， at the same time when the emissions and emissions beyond limit warning combined with fuzzy PID control system.Through the experimental debugging， the system can carry on the effective monitoring and real-time alarm to the emissions.
Keywords：PLC；Fuzzy PID；Fire protection design
引言
伴随着城市化水平的提高，现代城市里人口和建筑的密集程度越来越高，而建筑火灾，尤其是人员密集的公共建筑中发生的火灾所造成的的损失也越来越严重。因此，针对人员聚集的公共建筑的防火安全设计策略，也就成了一个目前需要重点探讨的课题。
目前在我国建筑防火设计方面所采用的，还是以各种“建筑防火设计规范”中各种条文约定为基础的“处方式”设计方法，这种方法是在长期的设计应用和科学实践中总结出来的，对大部分常规建筑具有广泛的合理性，对我国的建筑防火安全具有十分重要的作用和贡献。但是，对于现代城市里越来越多的大型交通枢纽、购物中心、体育场馆、会展建筑等人员密集公共建筑，其建筑体量、面积、高度、材料、人数、功能等诸多方面已远远超出现有规范约定的范围，如果完全按现有规范要求进行防火设计，势必在使用功能等方面造成很多限制，建筑造价也会有很大浪费。所以，采用 “处方式”以外的更为科学合理的设计方法十分必要。
以往的大型建筑和特殊建筑的防火设计中，较为常用的是采用专家评审和火灾实验两种方法。前一种方法是组织部分相关专业的专家对某一建筑的防火设计进行评审并提出实施方案；后一种方法是按一定比例搭建建筑模型进行模拟火灾实验，从而提出适当的防火方案。这两种方法都有一定的缺陷和局限性：前一种方法受专家水平、专家人数和个人意见影响较大；后一种方法造成的浪费很大，并且模拟实验跟建成的建筑物本身还是有很大的差距，实验结果也就有一定偏差。
针对这种情况，更为科学合理的方法是“防火性能化设计（Performance-Based Fier Safety Design）”，这是建立在消防安全工程学基础上的一种新的、以建筑物在火灾中的性能为基础的建筑防火设汁方法。它运用消防安全工程学的原理与方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，由设计者根据建筑的各个不同空间条件、功能条件及其它相关条件，灵活选择为达到消防安全目标而应采取的各种防火措施，并将其有机地组合起来，构成该建筑物的总体防火安全设计方案，然后用已开发出的工程学方法，对建筑的火灾危险和将导致的后果进行量化的预测和评估，从而得到最优化的防火设计方案，为建筑物提供最合理的防火保护。
在建筑工程的建设中，需要建设完善的消防系统，以实现火灾的及时预警和控制，有利于人员的逃生[1，2]。消防设计是建筑工程建设中重要的工作内容，保证在消防设计中采用先进的理念和科学的手段是非常关键的，是保证消防系统质量稳定的基本条件，科学的消防设计对建筑工程的建设质量影响巨大[3，4，5]。我国在建筑消防设计方面已经做出了巨大的努力，但是仍需要做出进一步的努力[6]。
本文提出一种建筑工程中消防泡沫系统消防设计方法，采用可编程逻辑控制器PLC，利用西门子组态软件WINCC对系统进行实时监控并存储相关数据，同时将数据进行统计，当排放物和排量超出限值时结合模糊PID控制系统发出预警。经过实验调试，系统能够对排放气体进行有效监控并实时报警。
1 建筑工程中消防泡沫系统消防设计
1.1 建筑工程中消防泡沫系统介绍
建筑工程中消防泡沫系统分为两部分，分别是上位机和下位机，其中上位机选择的是德国西门子工业设计的可编程的逻辑控制器IPC，其智能监控界面由西门子模式组态软件WINCC7.0负责绘制，该组态软件可以绘制出较为清晰的人机交互界面，达到控制整个系统排放物的目的。建筑工程中消防泡沫系统中的下位机选择的是西门子PLC S7-300，并通过I/O设备和变频控制器保证整个系统的安全稳定运行。 在建筑工程消防泡沫系统中，消防设计是整个系统的核心部分。在消防过程中，溶液输出泵的开关都由消防泡沫系统的变频器控制，变频控制器还可以监控泡沫的浓度，采用模糊PID控制方法对输出泵的转速进行控制。
本文系统中清洗子系统的作用是，当由于消防过程产生的沉淀使气液两相反，系统无法正常工作时，清洗子系统能够自动完成清洗，进而保证系统的正常运行，本文还设计了当清洗系统启动后，消防中央控制器自动断电停止工作。
1.2 系统软件设计
西门子组态软件WINCC为用户建立适合本文系统的测控系统，是一组32位的组态软件，该软件可以高速稳定地运行于WIINDOWS95/98/NT计算机操作系统中，具有着动画过程显示、流程控制、数据采集、控制输入与输出、监控网络数据传送、报表、数据统计并合成曲线等强大的功能，该软件还可以支持国内和国际上大部分的数据采集和传送设备。WINCC组态软件由“WINCC组态环境”和“WINCC运行环境”两部分构成，这两部分既各自独立又相互制约。其整体设计和运行的制约关系如图1所示。
1.3 系统硬件设计
（1）硬件设计
本文系统的硬件主要由上位机IPC、SIEMENS S7-300PLC（由电源控制器、CPU312-2DP、模拟量输入及输出模式块、消防数字量输入及输出模式块等组成）、西门子中央控制变频器、电磁阀、传感器（本文设计该装置包括湿度、温度及压力传感器，分别用于对泡沫传感器、消防传感器的监控）等。
（2）硬件连接设计与通信
本文设计的系统的硬件连接如图2所示。选用SIEMENS IPC作为系统的上位机，SIEMENS S7-300 PLC作为完成的下位机。通过SIEMENS CP5611卡和智能通信电缆将WINCC与下位机进行通信连接，此连接基于MPI网络通信协议，MPI网络通信连接采用RS485物理接口实现数据传递。PLC与系统中中央变频器之间的连接选择Profibus总线电缆加以实现，根据此类电缆的特点和要求本文选用属于主从结构的Profibus-DP的方式，并设定其拓扑结构为总线型结构类型。
（3）温度数据采集传感终端的硬件设计
本文中的环境温度采集终端主要是将数字式的温度传感器制作成便携式的温度计，检测环境中的温度变化。本文选取的环境温度采集设备主要是使用了数字式的温度传感器LM75A。这种芯片的工作电压范围从2.8到5.5V，本系统中使用终端温度数据采集节点的供电方式是干电池供电，测量的温度范围包括了火情可能出现的所有温度。本文选取这种芯片的主要原因是：这种芯片自带模数转换的数字式的温度传感器，其温度寄存器包括11位的补码，具有高精度的测量性能，图3是温度数据采集传感芯片的控制电路。
LM75A中有开漏输出，系统在该模块的设计中加入了一个上拉电阻，可以在编程器中设置数值的测量范围，如果超出后这个输出就有效，可以连接到报警端口告知相关人员。LM75A可以根据不同的工作模式对环境的温度进行周期性地监控，在周期以外进入睡眠模式以减少功耗。
（4）火情监控信号收发模块的硬件设计
针对火情信息，需要及时快速地通知相关人员，以满足实时性的要求。信号收发模块选取了T1公司的CC1100，这种芯片的主要性能是功耗低且体积小，操作简单灵活，这种模块只需要很简单的外围电路就可以支持其进行工作，图4是模块以及外围电路硬件设计图。
如图4所示，DMX512设置了一个精确的输出偏电流，芯片STC12C5410AD组成一个平衡转换器。电路中的电容设计为了退偶，都尽量靠近电源引脚设计。无线收发模块与控制单片机都需要外围的电源供电，选取MC3486进行电压转换，通过转换以后输出的电压变为3.3V稳定电压。这种电路可以为收发模块、S3C2410单片机同时供电，电源的输入输出都要经过滤波电容的处理，选取E1与E6极性电容，这种模式能保证电源有足够的上电速度。
（5）GPRS无线信号传输模块的硬件设计
GPRS模块采用了SIMCOM公司的SIM900A，这种模式可以工作于GSM/GPRS双频段上，其采取SMT的封装模式，支持短消息的收发，本文正是使用这种互动方式嵌入在系统中，这样保证能够及时准确处理异常火情环境温度。本文中的GPRS模块采用了SIMCOM公司生产的SIM900A，这种模式支持双频的远程无线通信模式，接口丰富，可以使用在很多无线监控的场景中。数据经过串口转换电路处理后，传输到远程控制系统，除了在采集终端安装以SD卡存储模式为主的数据存储设备，在远程的控制中心还使用了SQL server数据库技术对数据进行存储，以便远程数据预警与分析。
（6）温度的液晶显示与存储等外围电路的硬件设计
在环境温度数据的采集终端，设备可以准确显示温度的值，这样能够更加主动地进行火情预防。为了更加形象地对数据进行展示，要在数据终端设计LCD液晶模块进行温度数据的展示，液晶控制电路中有一个电位器，可以通过调整电位器，进而调整液晶屏幕的亮度，电源为智能控制电源，在信息不进行采集时，LCD电源自动关闭，这样大幅度降低终端节点的能量消耗。图5是SD卡的存储电路与液晶显示电路的硬件设计，这种卡片安装在采集终端，记录大区域环境下某段时间内的环境温度数据。
SD 卡的存储电路的电源也为智能控制电源，在数据的采集周期外，处于休眠状态，节省电量的消耗。
（7）系统模糊PID的运用过程
本文系统的中央控制器由可进行参数调节的PID控制器和消防数据模糊调节器两部分构成，构成方式如图6所示。图中的PID控制器用来控制泡沫量，消防数据模糊调节器用来调节PID控制器的相关参数，其中包括比例系数[KP]、消防过程的积分和微分时间[TI]和[TD]。 在本文系统中模糊调节器对PID控制器参数的校正方式采用两个输入量三个输出量的形式，两个输入量分别是消防设计系统的系统误差[e]和系统误差的变量[Δe]，三个输出量是PID控制器的三个参数[KP]、[TI]和[TD]。输入量[e]和[Δe]的模糊集合取为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}；输出量[KP]、[TI]和[TD]的模糊集合取值为{ZE，S，M，B，VB}。[e]和[Δe]的论域取值为{-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5}；[KP]、[TI]和[TD]的论域取值为{0，1，2，3，4，5，6，7，}。输入量和输出量的隶属函数均为三角函数。
本文系统中的模糊PID控制系统在整个消防设计过程中占有着重要的地位，对模糊PID的设计重点在于总结工程技术人员的相关技术知识以及工作人员在消防过程中的实际操作经验，然后根据这两个基础项建立适合于模糊PID控制器的模糊控制规则表[6]。根据上面对PID控制器参数的校正原则以及在消防现场中对控制器参数的调节经验可以得到模糊控制规则表，如表1。
2 无线数据通信模块程序实现
本文设计的建筑防火泡沫喷洒系统数据通过串口完成通信。
2.1 对系统串口COM1进行初始化设置的命令以及打开串口命令如下：
3 系统测试
为了验证本文系统对建筑防火预警系统中数据采集的准确性与网络的稳定性能，在大区域某跨国公司的一公里范围内，多个办公楼安装远程控制上位机，在距离控制中心不同距离的办公楼与宿舍楼进行火灾温度数据的采集，并且针对不同的时间段对网络的性能进行测试（如图7所示）。
本文在Windows xp系统的支持下使用NS2网络测试软件对不同的时间段GPRS网络性能进行测试，下表是部分的测试结果。
由上表可知在不同时间段网络的延迟与丢包数有了明显的变换趋势，这是因为在7：30与12：00的时刻周围，公司的人流大，监测压力加大，这样就为无线网络的组网带来了压力，网络有可能会在某个区域产生堵塞，直接反应的性能指标就是数据的延时与丢包数的增大，相反在上班的时间段内，网络的性能表现较为优越。但是整个网络的测试中，不管在任何的时间段，网络的性能都符合对火情防控的实效性要求。系统测试中分别对区域中火灾进行监测的对比，计算对比监测的准确性数据如下。
由上表可知虽然系统测试与人工测试存在一定的偏差，但是经过大量的数据测试证明本系统的误差率基本能够保持在15%以内，这符合建筑火情防控系统的要求。
结语
本文设计的建筑工程中消防泡沫系统消防设计方法，采用可编程逻辑控制器PLC，利用西门子组态软件WINCC对系统进行实时监控并存储相关数据，同时将数据进行统计，当排放物和排量超出限值时结合模糊PID控制系统发出预警。经过实验调试，系统能够对排放气体进行有效监控并实时报警。本文设计系统不仅使泡沫排放量实现自动化控制，还有效结合了PLC控制灵活可靠的特点，并提高了控制系统的智能化程度。基于WINCC的控制子系统具有较强的可视性，更为直观地将整个系统的运行状态反映到操作界面上，并将系统中各个子系统的运行数据准确、迅速地传送到系统监控界面上，具有较强的可操控性能。
参考文献
[1] 陈晓玲，王二锋.基于西门子S7-300和WinCC的湿法烟气脱硫自控和监测系统设计方案[J].信息科技，2010（24）：342-343.
[2] 曾海燕.基于西门子PLC的结构化PID控制器设计与仿真[J].PLC与工控机，2011（1）：38-56.
[3] 王福亮，刘激扬.我国性能化防火设计的实施方法[J].消防科学与技术，2005，1，24 （1）.
[4] 梅秀娟，兰彬.浅论建筑消防安全性能化评估技术[J ].中国安全科学学报，2005，8 ，15 （8）.
[5] 王永东.长大公路隧道的防火救灾对策[J].现代隧道技术，2007， 44 （4）：56-60.
[6] 康晓龙，王伟，赵耀华，等.公路隧道火灾事故调研与对策分析[J].中国安全科学学报，2007，17（5）：110-116.
关键词：PLC；模糊PID；消防设计
中图分类号：TP 44 文献标识码：A 文章编号：1672-2442（2015）01-0085-07
Abstract：The construction of fire fighting foam system design is of great significance， the traditional fire fighting foam system for fire protection design cannot to control pollution.Put forward a design method of fire fighting foam system in the construction project， adopting programmable logic controller PLC， with Siemens WINCC configuration software system for real-time monitoring and relevant data storage， statistics data， at the same time when the emissions and emissions beyond limit warning combined with fuzzy PID control system.Through the experimental debugging， the system can carry on the effective monitoring and real-time alarm to the emissions.
Keywords：PLC；Fuzzy PID；Fire protection design
引言
伴随着城市化水平的提高，现代城市里人口和建筑的密集程度越来越高，而建筑火灾，尤其是人员密集的公共建筑中发生的火灾所造成的的损失也越来越严重。因此，针对人员聚集的公共建筑的防火安全设计策略，也就成了一个目前需要重点探讨的课题。
目前在我国建筑防火设计方面所采用的，还是以各种“建筑防火设计规范”中各种条文约定为基础的“处方式”设计方法，这种方法是在长期的设计应用和科学实践中总结出来的，对大部分常规建筑具有广泛的合理性，对我国的建筑防火安全具有十分重要的作用和贡献。但是，对于现代城市里越来越多的大型交通枢纽、购物中心、体育场馆、会展建筑等人员密集公共建筑，其建筑体量、面积、高度、材料、人数、功能等诸多方面已远远超出现有规范约定的范围，如果完全按现有规范要求进行防火设计，势必在使用功能等方面造成很多限制，建筑造价也会有很大浪费。所以，采用 “处方式”以外的更为科学合理的设计方法十分必要。
以往的大型建筑和特殊建筑的防火设计中，较为常用的是采用专家评审和火灾实验两种方法。前一种方法是组织部分相关专业的专家对某一建筑的防火设计进行评审并提出实施方案；后一种方法是按一定比例搭建建筑模型进行模拟火灾实验，从而提出适当的防火方案。这两种方法都有一定的缺陷和局限性：前一种方法受专家水平、专家人数和个人意见影响较大；后一种方法造成的浪费很大，并且模拟实验跟建成的建筑物本身还是有很大的差距，实验结果也就有一定偏差。
针对这种情况，更为科学合理的方法是“防火性能化设计（Performance-Based Fier Safety Design）”，这是建立在消防安全工程学基础上的一种新的、以建筑物在火灾中的性能为基础的建筑防火设汁方法。它运用消防安全工程学的原理与方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，由设计者根据建筑的各个不同空间条件、功能条件及其它相关条件，灵活选择为达到消防安全目标而应采取的各种防火措施，并将其有机地组合起来，构成该建筑物的总体防火安全设计方案，然后用已开发出的工程学方法，对建筑的火灾危险和将导致的后果进行量化的预测和评估，从而得到最优化的防火设计方案，为建筑物提供最合理的防火保护。
在建筑工程的建设中，需要建设完善的消防系统，以实现火灾的及时预警和控制，有利于人员的逃生[1，2]。消防设计是建筑工程建设中重要的工作内容，保证在消防设计中采用先进的理念和科学的手段是非常关键的，是保证消防系统质量稳定的基本条件，科学的消防设计对建筑工程的建设质量影响巨大[3，4，5]。我国在建筑消防设计方面已经做出了巨大的努力，但是仍需要做出进一步的努力[6]。
本文提出一种建筑工程中消防泡沫系统消防设计方法，采用可编程逻辑控制器PLC，利用西门子组态软件WINCC对系统进行实时监控并存储相关数据，同时将数据进行统计，当排放物和排量超出限值时结合模糊PID控制系统发出预警。经过实验调试，系统能够对排放气体进行有效监控并实时报警。
1 建筑工程中消防泡沫系统消防设计
1.1 建筑工程中消防泡沫系统介绍
建筑工程中消防泡沫系统分为两部分，分别是上位机和下位机，其中上位机选择的是德国西门子工业设计的可编程的逻辑控制器IPC，其智能监控界面由西门子模式组态软件WINCC7.0负责绘制，该组态软件可以绘制出较为清晰的人机交互界面，达到控制整个系统排放物的目的。建筑工程中消防泡沫系统中的下位机选择的是西门子PLC S7-300，并通过I/O设备和变频控制器保证整个系统的安全稳定运行。 在建筑工程消防泡沫系统中，消防设计是整个系统的核心部分。在消防过程中，溶液输出泵的开关都由消防泡沫系统的变频器控制，变频控制器还可以监控泡沫的浓度，采用模糊PID控制方法对输出泵的转速进行控制。
本文系统中清洗子系统的作用是，当由于消防过程产生的沉淀使气液两相反，系统无法正常工作时，清洗子系统能够自动完成清洗，进而保证系统的正常运行，本文还设计了当清洗系统启动后，消防中央控制器自动断电停止工作。
1.2 系统软件设计
西门子组态软件WINCC为用户建立适合本文系统的测控系统，是一组32位的组态软件，该软件可以高速稳定地运行于WIINDOWS95/98/NT计算机操作系统中，具有着动画过程显示、流程控制、数据采集、控制输入与输出、监控网络数据传送、报表、数据统计并合成曲线等强大的功能，该软件还可以支持国内和国际上大部分的数据采集和传送设备。WINCC组态软件由“WINCC组态环境”和“WINCC运行环境”两部分构成，这两部分既各自独立又相互制约。其整体设计和运行的制约关系如图1所示。
1.3 系统硬件设计
（1）硬件设计
本文系统的硬件主要由上位机IPC、SIEMENS S7-300PLC（由电源控制器、CPU312-2DP、模拟量输入及输出模式块、消防数字量输入及输出模式块等组成）、西门子中央控制变频器、电磁阀、传感器（本文设计该装置包括湿度、温度及压力传感器，分别用于对泡沫传感器、消防传感器的监控）等。
（2）硬件连接设计与通信
本文设计的系统的硬件连接如图2所示。选用SIEMENS IPC作为系统的上位机，SIEMENS S7-300 PLC作为完成的下位机。通过SIEMENS CP5611卡和智能通信电缆将WINCC与下位机进行通信连接，此连接基于MPI网络通信协议，MPI网络通信连接采用RS485物理接口实现数据传递。PLC与系统中中央变频器之间的连接选择Profibus总线电缆加以实现，根据此类电缆的特点和要求本文选用属于主从结构的Profibus-DP的方式，并设定其拓扑结构为总线型结构类型。
（3）温度数据采集传感终端的硬件设计
本文中的环境温度采集终端主要是将数字式的温度传感器制作成便携式的温度计，检测环境中的温度变化。本文选取的环境温度采集设备主要是使用了数字式的温度传感器LM75A。这种芯片的工作电压范围从2.8到5.5V，本系统中使用终端温度数据采集节点的供电方式是干电池供电，测量的温度范围包括了火情可能出现的所有温度。本文选取这种芯片的主要原因是：这种芯片自带模数转换的数字式的温度传感器，其温度寄存器包括11位的补码，具有高精度的测量性能，图3是温度数据采集传感芯片的控制电路。
LM75A中有开漏输出，系统在该模块的设计中加入了一个上拉电阻，可以在编程器中设置数值的测量范围，如果超出后这个输出就有效，可以连接到报警端口告知相关人员。LM75A可以根据不同的工作模式对环境的温度进行周期性地监控，在周期以外进入睡眠模式以减少功耗。
（4）火情监控信号收发模块的硬件设计
针对火情信息，需要及时快速地通知相关人员，以满足实时性的要求。信号收发模块选取了T1公司的CC1100，这种芯片的主要性能是功耗低且体积小，操作简单灵活，这种模块只需要很简单的外围电路就可以支持其进行工作，图4是模块以及外围电路硬件设计图。
如图4所示，DMX512设置了一个精确的输出偏电流，芯片STC12C5410AD组成一个平衡转换器。电路中的电容设计为了退偶，都尽量靠近电源引脚设计。无线收发模块与控制单片机都需要外围的电源供电，选取MC3486进行电压转换，通过转换以后输出的电压变为3.3V稳定电压。这种电路可以为收发模块、S3C2410单片机同时供电，电源的输入输出都要经过滤波电容的处理，选取E1与E6极性电容，这种模式能保证电源有足够的上电速度。
（5）GPRS无线信号传输模块的硬件设计
GPRS模块采用了SIMCOM公司的SIM900A，这种模式可以工作于GSM/GPRS双频段上，其采取SMT的封装模式，支持短消息的收发，本文正是使用这种互动方式嵌入在系统中，这样保证能够及时准确处理异常火情环境温度。本文中的GPRS模块采用了SIMCOM公司生产的SIM900A，这种模式支持双频的远程无线通信模式，接口丰富，可以使用在很多无线监控的场景中。数据经过串口转换电路处理后，传输到远程控制系统，除了在采集终端安装以SD卡存储模式为主的数据存储设备，在远程的控制中心还使用了SQL server数据库技术对数据进行存储，以便远程数据预警与分析。
（6）温度的液晶显示与存储等外围电路的硬件设计
在环境温度数据的采集终端，设备可以准确显示温度的值，这样能够更加主动地进行火情预防。为了更加形象地对数据进行展示，要在数据终端设计LCD液晶模块进行温度数据的展示，液晶控制电路中有一个电位器，可以通过调整电位器，进而调整液晶屏幕的亮度，电源为智能控制电源，在信息不进行采集时，LCD电源自动关闭，这样大幅度降低终端节点的能量消耗。图5是SD卡的存储电路与液晶显示电路的硬件设计，这种卡片安装在采集终端，记录大区域环境下某段时间内的环境温度数据。
SD 卡的存储电路的电源也为智能控制电源，在数据的采集周期外，处于休眠状态，节省电量的消耗。
（7）系统模糊PID的运用过程
本文系统的中央控制器由可进行参数调节的PID控制器和消防数据模糊调节器两部分构成，构成方式如图6所示。图中的PID控制器用来控制泡沫量，消防数据模糊调节器用来调节PID控制器的相关参数，其中包括比例系数[KP]、消防过程的积分和微分时间[TI]和[TD]。 在本文系统中模糊调节器对PID控制器参数的校正方式采用两个输入量三个输出量的形式，两个输入量分别是消防设计系统的系统误差[e]和系统误差的变量[Δe]，三个输出量是PID控制器的三个参数[KP]、[TI]和[TD]。输入量[e]和[Δe]的模糊集合取为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}；输出量[KP]、[TI]和[TD]的模糊集合取值为{ZE，S，M，B，VB}。[e]和[Δe]的论域取值为{-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5}；[KP]、[TI]和[TD]的论域取值为{0，1，2，3，4，5，6，7，}。输入量和输出量的隶属函数均为三角函数。
本文系统中的模糊PID控制系统在整个消防设计过程中占有着重要的地位，对模糊PID的设计重点在于总结工程技术人员的相关技术知识以及工作人员在消防过程中的实际操作经验，然后根据这两个基础项建立适合于模糊PID控制器的模糊控制规则表[6]。根据上面对PID控制器参数的校正原则以及在消防现场中对控制器参数的调节经验可以得到模糊控制规则表，如表1。
2 无线数据通信模块程序实现
本文设计的建筑防火泡沫喷洒系统数据通过串口完成通信。
2.1 对系统串口COM1进行初始化设置的命令以及打开串口命令如下：
3 系统测试
为了验证本文系统对建筑防火预警系统中数据采集的准确性与网络的稳定性能，在大区域某跨国公司的一公里范围内，多个办公楼安装远程控制上位机，在距离控制中心不同距离的办公楼与宿舍楼进行火灾温度数据的采集，并且针对不同的时间段对网络的性能进行测试（如图7所示）。
本文在Windows xp系统的支持下使用NS2网络测试软件对不同的时间段GPRS网络性能进行测试，下表是部分的测试结果。
由上表可知在不同时间段网络的延迟与丢包数有了明显的变换趋势，这是因为在7：30与12：00的时刻周围，公司的人流大，监测压力加大，这样就为无线网络的组网带来了压力，网络有可能会在某个区域产生堵塞，直接反应的性能指标就是数据的延时与丢包数的增大，相反在上班的时间段内，网络的性能表现较为优越。但是整个网络的测试中，不管在任何的时间段，网络的性能都符合对火情防控的实效性要求。系统测试中分别对区域中火灾进行监测的对比，计算对比监测的准确性数据如下。
由上表可知虽然系统测试与人工测试存在一定的偏差，但是经过大量的数据测试证明本系统的误差率基本能够保持在15%以内，这符合建筑火情防控系统的要求。
结语
本文设计的建筑工程中消防泡沫系统消防设计方法，采用可编程逻辑控制器PLC，利用西门子组态软件WINCC对系统进行实时监控并存储相关数据，同时将数据进行统计，当排放物和排量超出限值时结合模糊PID控制系统发出预警。经过实验调试，系统能够对排放气体进行有效监控并实时报警。本文设计系统不仅使泡沫排放量实现自动化控制，还有效结合了PLC控制灵活可靠的特点，并提高了控制系统的智能化程度。基于WINCC的控制子系统具有较强的可视性，更为直观地将整个系统的运行状态反映到操作界面上，并将系统中各个子系统的运行数据准确、迅速地传送到系统监控界面上，具有较强的可操控性能。
参考文献
[1] 陈晓玲，王二锋.基于西门子S7-300和WinCC的湿法烟气脱硫自控和监测系统设计方案[J].信息科技，2010（24）：342-343.
[2] 曾海燕.基于西门子PLC的结构化PID控制器设计与仿真[J].PLC与工控机，2011（1）：38-56.
[3] 王福亮，刘激扬.我国性能化防火设计的实施方法[J].消防科学与技术，2005，1，24 （1）.
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[5] 王永东.长大公路隧道的防火救灾对策[J].现代隧道技术，2007， 44 （4）：56-60.
[6] 康晓龙，王伟，赵耀华，等.公路隧道火灾事故调研与对策分析[J].中国安全科学学报，2007，17（5）：110-116.