智能火灾监控系统设计

智能火灾监控系统设计（精选12篇）

智能火灾监控系统设计 篇1

本设计对火情进行监控, 对温度、烟雾、气体浓度等进行探测, 其中, 火灾报警控制器是一种能接收、显示和传递火灾报警等信号的报警装置, 它是火灾报警系统的主要组成部分。火灾报警探测器是监视周围环境状况的“感觉器官”, 而火灾报警控制器则是系统的“神经”、“大脑”, 是整个系统的核心。火灾报警控制器担负着监视探测器及系统自身的工作状况、处理火灾探测器输出的报警信号、进行声光报警、指示报警的具体部位、时间及执行相应的辅助控制等任务。研制火灾报警控制器的目的是为了立足于掌握核心开发技术, 降低系统成本。

1 总体方案

本系统包括前端检测模块、报警接收模块、键盘显示模块、外设控制模块、报警通信模块等。主要工作是针对报警控制设计。系统的工作流程大致如下:主控模块通过对数据采集模块采集到的温度和烟雾浓度, 如果温度和烟雾浓度大于设定值, 通过单片机控制报警模块, 发出报警信息, 并通过DTMF自动拨号电路实现对相关人员 (如119) 的报警通知。通过RS232与上位机进行实时通讯。在空闲时, 通过数码管显示室内温度。同时通过24C64掉电存储器来存储各时段温度数据, 方便调出查看。总体设计方案方框图如图1所示。

2 检测电路

在传统的模拟信号远距离温度测量系统中, 需要很好地解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题, 才能够达到较高的测量精度。在温度测量系统中, 采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的有效方案, 新型数字温度传感器DS18B20具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用一线总线、可组网等优点, 在实际应用中取得了良好的测温效果。因此, 此处采用DS18B20温度传感器作为温度测量的核心器件, 只要根据该器件的编程步骤正确编程即可得到精确的温度读数。温度传感器采用外电源供电的方式, 可减少干扰, 提高测量精度。需要测多点的温度时, 可以在待测点放置传感器。单片机只需要一根信号线即可读取各个地方的温度。

气体传感器是气体检测系统的核心, 是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。本设计采用MQ-2气敏传感器, 该种传感器即为一种常用的半导体气体传感器。

在传感器的H端加加热电压, 输出电阻用来产生输出电压。该电压经过555转换后供单片机读取, 运用555定时器组成施密特触发器, 如果MQ-2输出电压根据烟雾浓度逐渐增加, 当MQ-2输出电压即555定时器的输入电压小于VCC/3时, 根据555定时器输出功能表可知, 输出OUT为高电平, 当555定时器的输入电压大于VCC/3且小于2VCC/3时, 输出电压持续高电平, 一旦555输入电压大于2VCC/3时, 输出OUT就由高电平变为低电平, 输出的低电平提供给单片机一个触发信号, 使报警器报警。从而完成了对火灾发生时烟雾浓度的检测。

3 用户端报警器设计

智能火灾报警系统用户端报警器设计, 包括键盘显示电路、自动拨号电路、警音电路、与上位机通讯电路、存储电路等一系列工作电路的设计, 其关键部分在于自动拨号电路的设计。

众所周知, 电话机有两种拨号方式, 即脉冲拨号方式和双音多频拨号方式, 现在尤以双音多频的使用最为普遍。本设计中采用MT8888芯片作为自动拨号电路的核心器件。MT8888的发送部分采用信号失真小、频率稳定性高的开关电容式D/A变换器, 可发出16种双音多频DTMF信号。接收部分用于完成DTMF信号的接收、分离和译码, 并以4位并行二进制码的方式输出。MT8888芯片集成度高、功耗低, 可调整双音频模式的占空比, 能自动抑制拨号音和调整信号增益, 还带有标准的数据总线, 可与TTL电平兼容, 并可方便地进行编程控制。

4 软件设计

系统软件设计主要完成系统的初始化功能 (包括对AT89S52的初始化设置, 8255A和MT8888的初始化设置) , 并采集温度和烟雾浓度数据, 调用存储子程序完成对数据的存储, 显示温度, 必要时调用自动拨号子程序, 发出报警信号, 并与上位机实时通信。

参考文献

[1]金发庆.传感器技术与应用[M].北京:机械工业出版社, 2004

[2]蒋佳佳, 段发阶.智能火灾两级报警与联动控制系统的设计[J].传感技术学报, 2010, 23 (4) :373~376

[3]代新鹏, 王书茂.MT8888在家庭安全自动报警系统中的应用[J].微计算机信息, 2005, 21 (5) :113~114

智能火灾监控系统设计 篇2

森林火灾监控报警系统的通讯过程为：由火灾报警器依次向各个火灾探测器发送巡检数据包，火灾探测器接收到数据包后检查数据包内包含的火灾探测器地址编码，如果和自身的地址编码相匹配说明数据包是发给自己的;否则，丢弃该数据包，不作任何响应。当火灾探测器确定报警控制器是呼叫本机时，由数据包头可以判断出数据包的内容，对数据包中的数据做出正确的处理。为了确保数据包的内容，每个数据包最后一个字节传输的是整个数据包计算出的效验和，接收方也通过同样的方法计算出数据包的效验和二者比较，如果一致认为数据包传输正确。否则，认为数据包传输错误，要求重新传输该数据包，当火灾报警控制器发送巡检数据包后，报警控制器处于等待状态，等待时间可以在程序中人为设定，如果在等待时间内接收到报警探测器返回的数据包，判断正确后，可以对数据包进行相应处理。如果在预设时间内有收都无法收到火灾探测器的答应数据包，则系统判断通讯线路或者该火灾探测器出现故障。在LCD显示器屏幕显示错误警告，提示操作人员检查。终端软件设计

系统最终面向终端用户，而用户一般对技术细节不了解，也不需要了解，用户直接接触到的是软件的运行界面。在系统功能实现的基础上，用户往往通过操作界面的简洁与否、操作流程的复杂程度、界面是否有良好的一致性、是否可以方便地进行二次开发等标准来评价一个系统的优劣。从编程人员的角度考虑，能够轻松维护和升级的程序才有活力。因此，在基本功能实现的基础上，如何为用户提供一个简单、舒适、友好的界面，如何能使用户方便、简单的操作系统，如何在现有基础上方便的实现软件的维护和升级，如何能使拥护容易的进行二次开发，使现代系统软件设计的目标。报警控制器软件的基本功能设计要求如下：

1.要能够对每个火灾探测器进行管理，包括查询火灾报警探测器的相关信息、修改火灾探测器的相关信息、增加、删除火灾报警探测器。在软件运行过程中，可以随时在界面上观察火灾探测器的工作状态。

2.要能够准确判明发生火灾或故障的火灾探测器的位置，并且在界面上显示相关报警信息，提示操作人员进行处理。如果发生了火灾，系统除了在屏幕上显示出报警信息，发出报警以外，还将相关报警信息打印出，以方便查阅、分析。串口通信软件设计

系统采用zigbee模块，烟雾传感器对检测到的数据进行传输，计算机与计算机之间，计算机与传感器之间采用串口通信传递数据。

串行总线是一种久远但目前仍常用的通信方式，早期的仪器、单片机、PLC等均使用串口是计算机进行通信，最初多用于数据通信上，但随着工业测控行业的发展许多测量仪器都带有串口总线接口，因此了解掌握串口通信技术及其编程是非常必要的。在此设计中，报警控制器和烟雾探测器之间的通讯为SerialPort的串口通信，外设和计算机之间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据。上位机软件设计

软件还要能够管理操作人员的相关信息。可以增加、删除操作人员，并且可以修改现有操作人员信息。软件运行时需要输入操作人员编号和密码进入系统，使对于操作系统的人员进行更好的管理，使系统具有更高的安全性。软件还要做到能方便查询报警控制器和火灾探测器之间传递的数据记录，以及程序主界面报警信息查询模块通讯模块火警处理模块探测器查询模块探测器管理模块操作人员管理模块系统运行日志模块系统进行的历史记录。上位机软件运行流程图和界面图如下。小结

智能火灾监控系统设计 篇3

一、前言

随着现代化发展步伐的加快，建筑行业的智能化、电气化的成长，建筑物中的电器电路越来越多，电器设备的使用量不断的增加和用电负荷的加大，加上使用方法的不同，每年由于电气线路过载、短路、绝缘材料老化等原因，使导线或电缆的绝缘材料毁坏引发的火警中，电气火警数约占总火警数的三分之一。因此对配电线路漏电引起的电气火灾隐患进行及时有效的监控是防止电气火灾频发必要措施。

二、工程概况

东海商务中心二期工程位于深圳市福田区，为商业、酒店为主的超高层综合性智能建筑，由一栋五星级酒店、两栋超高层公寓、商业裙房和地下室组成。地下共四层，包括商业、酒店后勤区、停车场、设备用房、人防工程。

三、系统的组成与工作原理

电气火灾监控系统由电气火灾监控设备（数据集中控制器，）、剩余电流式电气火灾监控探测器（现场监控器）和微型计算机构成。一台微型计算机通过RS485通讯实现组网使用，接口与多台集中监控设备相联，一台集中监控设备通过二总线与至多128台监控探测器相联。监控探测器与零序电流互感器、电流互感器共同构成电气火灾监控系统的前置部分，零序电流互感器、电流互感器分别检测配电回路的漏电电流和三相工作电流，并将检测信号输送给监控探测器。监控探测器的主要功能是对配电回路的漏电电流、三相工作电流进行有效监控并将实时数据上传至集中监控设备。当受监控的某一回路的漏电电流或工作电流超过事先设定的预报警值时发出声光预报警信号、超过事先设定的报警值时发出声、光报警信号，并根据用户设定可以在规定的时间内切断受监控回路的供电电源，同时通过二总线将报警信号或预警信号发送至集中监控设备。

集中监控设备是采用微控制器并配以大屏幕LCD显示屏和其他外部设备组成，经过二总线与多个监控探测器进行通信的装置。集中监控设备与上位机（微型计算机）的连接是实现建筑智能化管理技术升级的关键性步骤，也是电气火灾监控系统与建筑智能化管理系统整合资源统一管理的重要保障。上位机与建筑智能管理系统可以通过多种协议联网。电气火灾监控系统采用了集散监控方案，监控探测器能够独立工作，监控单个测点，集中监控设备能够实现多个监控探测器的分级管理，构成多级智能监控系统，实现区域选择性保护，并具有存储和显示功能。

四、系统功能

实时监控功能

在集中监控设备、微型计算机上，能够显示指定点的三相工作电流和漏电电流值，并能够采用时间历程曲线的方式显示出这些电流值的大小和变化趋势。电气火灾监控系统除了能够对配电主回路的运行状况自动进行监控外，还允许操作人员手动切断指定点的电源（需要授权），当发现某点的漏电电流值或工作电流值出现异常现象时，可以通过微型计算机、集中监控设备远程切断该点的电源。

漏电保护功能

探测配电回路上的漏电电流，发出声光信号报警，准确报出故障线路地址，监视故障点的变化。漏电电流整定值可调，动作时间整定值可调。当配电回路的漏电电流达到整定值时，能在规定时间内切断供电电源（可以设置为不切断）。

过电流保护功能

探测配电回路上的三相工作电流，发出声光信号报警，准确报出故障线路地址，监视故障点的变化。过电流整定值可调，动作时间整定值可调。当配电回路的过电流达到整定值时，能在规定时间内切断供电电源（可以设置为不切断）。

隐患预警功能

在普通电气火灾报警系统中，当配电主回路中的漏电电流或某一相的工作电流达到整定值时，在发出声光报警的同时，切断了主回路的电源，不能提前发现故障隐患，对即将发生的故障不能提前干预，没法避免。

电气火灾监控系统具有预警功能，当配电主回路中的漏电电流或某一相的工作电流达到事先设定的预报警值时，只发出预报警信号。使操作人员可以及时处理配电主回路的异常情况，避免故障的发生。

显示和存储

电气火灾监控系统能在集中监控设备、微型计算机上显示指定点和故障发生点的三相电流和漏电电流的数值，能将故障线路地址、故障类型、故障发生时间和漏电电流、三相电流值，以及各种操作试验信号显示并存储。

现场总线通信

采用现场总线通讯技术，不断地对所有监控探测器、系统布线以及集中监控设备本身进行故障检测，提高了系统的可靠性。该通信系统的可靠性高，扩展性好，并可和其它控制系统相联，传输距离最远可达1.5km。

具有很好的扩展性

可以和火灾自动报警系统相联，实现远程切断火灾发生点的负载电源。（2）、扩展（可选）功能

温度检测功能

监视指定部位的温度变化，并将温度值实时传送给集中监控设备，当监视部位的温度达到报警设定值时，发出声、光报警信号。

过电流三段保护功能

具备长延时、短延时、瞬时的三段保护功能。过电流长延时保护的电流整定值可调、动作时间整定值可调。在电路连续过载的情况下，能缩短其长延时的动作时间直至瞬时动作，保护线路不致因热积累而造成过载损伤。电气火灾监控系统采用了定时限/反时限保护，动作电流整定值可调、动作时间整定值可调。当配电主回路中某一相的工作电流达到脱扣电流整定值时，采用短路瞬时保护。

过欠压报警功能

当被监控回路某一路工作电压低于欠压规定值时，发出欠压报警信号；当被监控回路某一路工作电压高于过压规定值时，发出过压报警信号。并将报警信号及三相电压值通过现场总线传送到集中监控设备。

缺相报警功能

当被监控回路某一路的工作电压和工作电流均低于规定值时，发出缺相报警信号，并将报警信号及三相电压、电流值通过现场总线传送到集中监控设备。

无线监控功能

智能火灾监控系统设计 篇4

CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线, 具有高通讯速率、高抗电磁干扰性的特点, 并且能够检测出可能产生的错误, 保证了实时通讯的可靠性。CAN总线在可靠性和实时性方面都有着RS485总线无法比拟的优点。

1、系统的总体设计

该系统采用温度传感器、烟雾传感器采集的两种信息参数, 作为火灾发生的早期信号复合判断标准。当产生烟雾但火势还不明显的时候, 温度传感器探测到现场的环境温度升高, 当烟雾浓度超过感烟探测器的阈值时, 控制器接收到信号, 并进行灭火动作执行, 即控制喷头喷水。

为了增强数据传输的可靠性和实时性, 本系统采用CAN总线作为通信方式, 设计以下主节点、从节点的系统模块。

主节点模块主要负责接收各个从节点的信息数据, 并发送各种对应的显示信息, 同时定时检测各从节点的工作情况。从节点模块主要负责监测现场的火灾信号, 若发现火灾早期信号就向主节点发送火警的信息并控制相应执行设备工作;若无火灾信号, 则定时向主节点发送从节点对应的验证信号。系统结构框图如图1所示。

其中, 主节点的控制器可以向液晶显示屏传输监控数据, 并进行报警, 由时钟芯片记录火灾时间信息, EEPROM存储历史信息数据。现场的各个传感器将信息采集到从节点的控制器, 通过CAN总线与主节点进行数据通信, 将各个从节点的采集信息发送给主节点控制器。当现场数据超过系统设定的阈值时, 控制器触发报警, 并由该从节点控制灭火执行装置开始火灾处理工作。

2、系统的硬件设计及实现

系统的硬件设计包括主节点部分和从节点部分。

2.1 主节点模块的设计实现

本系统主节点主节点模块由微控制器、CAN总线以及显示电路、报警电路等外围电路组成。微控制器采用AT89S52单片机, 这是美国ATMEL公司生产的一种低功耗、高性能的8位COMS微控制器。

CAN通信电路由电源、AT89S52、SJAl000、CAN总线驱动器82C250、光电耦合器6N137组成。CAN数据通过驱动器82C250传输到SJAl000, SJAl000负责将系统的并行的数据转换成CAN的格式进行相应的发送和接收。AT89S52处理后再传送出去。CAN电路的电源采用高性能交直流信号变换器, 能起到很好的稳定电压和隔离防干扰的作用。

外围电路主要有时钟电路、EEPROM、串口电路和液晶显示电路组成。本系统主节点采用的是DSl2887时钟芯片, AT24C16存储器芯片, 串口通信芯片采用MAX232, 显示屏采用市面上流行的FMl2232B液晶模块。

2.2 从节点硬件设计

根据主从接点的功能, 从图1中可以看到从节点与主节点不通的地方是多了温度传感器、烟雾传感器和联动灭火装置, 其它均与主节点相同, 故仅重点阐述不同之处。

温度传感器采用DSl8820, 其可编程的分辨率为9-12位, 温度转换为12位, 具有一线接口, 简化了分布式温度传感应用电路设计。

烟雾传感器采用MQ-2传感器。MQ-2传感器检测范围100-10000PPm, 使用电压:5V±0.2V, 使用电流≤180 mA.MQ-2传感器的特点:广泛的探测范围、高灵敏度和快响应恢复速度、优异的稳定性、简单的驱动电路, 应用于家庭和工厂的火灾烟雾检测。

灭火执行装置采用步进电机转动带动水阀喷水。通过比较选型, 选用YHBY-25-42型永磁式二相四拍步迸电机控制水阀喷水。发生火灾时, 该从节点控制器收到探测信号后, 控制步进电机开始运转。

3、结语

火灾自动报警控制系统是自动消防系统的核心, 在保障国家与人民生命财产的消防安全中起着十分重要的作用, 用CAN总线进行火灾报警系统的设计, 使得该火灾自动报警控制系统具备了模块化、网络化、实时性、可扩展、高可靠等诸多特点。

参考文献

[1]潘刚.火灾探测报警技术发展趋势.消防科学与技术, 2002年第1期.

[2]郭继峰, 刘晶.基于CAN总线的楼宇照明控制系统设计[J].黑龙江水利科技, 2006, 34 (5) .

智能火灾监控系统设计 篇5

关键词：单片机；火灾报警系统；声光报警模块

近几年，各种火灾事件不断发生，因火灾产生的伤亡率也在不断的增加，这样的情况不仅对伤亡人员及其家属造成了很大的伤害，还严重危害了社会的秩序，同时还造成了很大的财产损失等，在这种情况下，设计出更加智能化的火灾报警系统具有重要的作用。

1系统设计方案

本文设计出的单片机智能报警器包括两个部分：单片机以及声光报警模块。我们把单片机智能报警器的工作原理总结如下：如果有火灾发生，单片机智能报警器里面的烟雾传感器就会利用每个智能节点获得烟雾信号，然后再进行二阶滤波处理，然后通过单片机中的模数转化器把处理好的信号转变为数字信号。再经由无线传输的方式传递到射频模块进行发射，当射频模块得到了信号就会将其传给单片机，单片机具有自动对火灾判断的功能，单片机自主判断后利用声光预警模块做出火灾预警。

2系统硬件设计

2.1AT89C51单片机

AT89C51是一种具有4K字节闪烁能够编程可以擦除只读存储器的低电压，性能较高CMOS8位微处理器，我们一般称其单片机。这个器件选择的是高新技术制造完成的，即ATMEL高密度非易失存储器制造技术，并且可以和高标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。这种控制器可以把具有多功能的8位CPU和闪烁存储器组装在一个芯片里面，因此ATMEL的AT89C51属于高效的微控制器，并且它可以给一些嵌入式控制系统带来很多比较有价值的处理方法。

2.2转换芯片

本文设计的单片机智能火灾报警器选用的是ADC0804数模转换专用芯片。这种芯片就是一个连续渐进式的转换器，不仅转换和传递的速率较快，分辨率比较高，而且其生产的过程也非常简单，并且生产成本较低，这些特点将有利于单片机智能火灾报警器的广泛应用。并且它不用另外设定地址总线和地址锁存器，因为它只有数据总线，这一点从操作性上来说就简单的多。

2.3声光报警模块

由于声光报警电路里面蜂鸣器使用的电流比较大，这就导致蜂鸣器的驱动具有很大阻力，必须借助外在力量对电路进行放大后，才能将蜂鸣器进行驱动，这里主要是利用三极管来达到放大电路的目的。首先，对声光报警系统的电路控制是由单片机的P1.0引脚来完成的，如果引脚的输出低电平，三极管就被接通了，那么蜂鸣器的电流就形成了了回路，并且会做出报警的反映。如果P1.0引脚没有发出低电平，那么三极管就不会被导通，也就不会出现声音报警的情况。其次，单片机P2.0口对光束报警的控制原理，和声音报警基本类似。只有P2.0口输出低电平时，才会出现发光二极管的光束闪烁的情形，然后开始光报警，如果P2.0口没有低电平输出，发光二极管就不会出现光束闪烁的情况，也就没有光报警的发生。

3系统软件设计

3.1开发环境设计

本设计主要选用KeilC51作为软件编程系统，该系统属于51系列，并且可以和单片机C语言的软件开发系统实现兼容。Keil软件开发系统除了提供连接器、宏汇编的开发方案，还有库管理和C编译器的全部开发方案，利用UVision集成开发环境把以上各种方案来连接到一起，并且Keil软件适应能力比较强，无论是WinXP系统还是Win系列系统，它都可以顺利的运行，这也是其一大优点。

3.2报警系统主程序设计

程序流程图里面存在的初始化有2个，一个是单片机本身的初始化，另一个是初始化是无线接收模块的。系统的主程序其实就是信号的一次无线循环过程，实现流程是：

（1）上电完成后，nRF24L01和单片机智能报警系统每个部分都实现自身的初始化；

（2）利用终止信号传输的方法来达到火灾报警系统对数据收集的目的。

（3）数据采集结束后，系统就会自主判断周围环境会不会发生火灾，如果没有出现火灾，就会将信号采集返回去。如果出现火灾，就会进行火灾报警。（一般以声光报警形式报警）。

（4）当异常报警完成后（火灾结束或火灾所发出的烟雾信号无法使报警系统发出烟雾报警信号时），系统恢复之前状态，重新回到初始化阶段。

4结论

本文主要对以单片机为基础的智能火灾报警系统进行了研究和分析，先对整个系统的设计方案做了简要说明，之后开始对AT89C51单片机、声光报警模块以及ADC转换芯片这些系统的硬件做了设计，而且还对系统开发环境以及报警系统主程序做了充分的研究和设计。结果显示，在各部分的配合下，以AT89C51单片机为基础的火灾报警系统对于预防火灾方面具有良好的效果。

参考文献

智能火灾监控系统设计 篇6

关键词：智能建筑 火灾自动报警系统 应对之策

1、智能建筑火灾自动报警系统概念

目前，火灾自动报警系统有智能型、全总线型以及综合型等。随着智能建筑的发展，火灾自动报警系统通过现代通讯、信息集成、软件操作、自动控制等技术与智能建筑的各项子系统实现网络集成。消防报警系统主要由传感器、控制器、联动设备及独立的网络结构和布线系统组成，其运行机制是当报警区域内发生情况时，系统依靠高效可靠的探测方法，通过火灾探测器收集报警区域内发生的火情信息，经消防控制中心的报警控制器准确判断灾区面积及险情级别后，根据预先编好的逻辑程序，发出相应的警报信号并联动相关的消防控制设备。譬如，通过消防联动系统启动声光报警、火灾应急广播、消防水泵、排烟风机等设备工作，控制电动防火门、防火卷帘动作分隔火灾区域，防止火灾蔓延等。除此之外，结合现代网络技术，进行互联网通讯连接，还可以向当地消防部门发出救灾请求，实现城市火灾自动报警系统远程监控功能。

2、智能型火灾探测器的信息采集及分类

2.1　探测器的工作原理

火灾探测器是火灾自动报警系统的重要组成部分，是系统的“感觉器官”。探测器对报警区域内的现场环境进行监视。出现火情时，空间内必然会产生烟雾、火焰和热量，探测器对这些火灾的特征物理量十分敏感，内部感应元件与它们接触后，引起电流、电压值变化或金属器件发生形变。将火灾参数转换成电信号后，把这些微弱电信号进行放大，并迅速向火灾报警控制器发送报警信号。对火灾早期产生的烟、温、光、火焰辐射、气体浓度等参数进行报警的探测器，其分类大致如下：

（1）按结构造型分为：点型探测器、线型探测器；

（2）按响应参数分为：感烟探测器、感温探测器、火焰探测器、可燃气体探测器和复合探测器；

（3）按工作原理分为：离子型探测器、光电型探测器、线性探测器；

（4）按编码形式分为：编码式、非编码式；编码式分为电子编码和拨码开关编码。

2.2　探测器的正确选择及应用场所

由于探测器在整个消防报警系统中起到“先知先觉”的作用，因而能否以最快的速度，准确发现智能建筑内的早期火灾，合理选择探测器是关键。在选择火灾探测器种类时，确定探测区域内物体燃烧特性是第一步。其次，火灾的初期形态和发展趋势，室内高度、环境条件以及可能引起误报的原因都是重要考虑因素。在智能建筑内，要有针对性的根据不同场所选择合适的火灾探测器。

（1）在阴燃阶段，生成大量的烟和少量的热的场所，如饭店、旅馆、教学楼、办公室、电子计算机房、电梯机房、封闭楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用前室、走道、坡道等，宜选择感烟探测器；

（2）在迅速燃烧阶段，产生大量热、烟的场所，如大型室内停车库、厨房、发电机房、吸烟室等，宜选择感温探测器；

（3）在迅速燃烧阶段，有强烈的火焰辐射和少量的烟、热的场所，应选择火焰探测器；

以上只列举部分应用实例。总之，火灾探测器的设置应与智能建筑的保护对象相适应，才能发挥出最佳的探测效果。

3、智能建筑中火灾自动报警系统的分析

3.1　系统形式的选择和设计要求

火灾报警控制器是火灾自动报警系统的核心部分，相当于人的大脑，起着指挥所有消防设备的重要作用。设计过程中，既要严格执行规范的技术条文，又要考虑智能建筑的实际需求，所以选择何种形式的报警系统，是能否充分发挥其功能的关键。

随着电子信息技术在消防报警系统中的迅速发展，火灾自动报警系统的结构、形式渐趋灵活多样，若继续以几种固定的模式去组建系统，显然不合理。设计人员在设计火灾自动报警系统时，要根据不同保护对象的级别和范围，分别构建区域型、集中型或控制中心型报警系统形式，也可对这几种形式进行深化和扩展，组合成“个性化”系统。不同的系统形式在设计中具体要求有所不同，特别是对联动功能要求有简单、较复杂和复杂之分。

3.2　报警控制器的容量

完成消防报警系统的初步设计后（即完成探测器、编码按钮、模块等电子设备的布置），下一步便要对火灾报警控制器的容量进行选择。为便于日后的系统扩容和管理维护，有必要留有一定余量。统计出火灾探测器、编码点、各种模块的数量后，与容量备用系数K（一般取0.8～0.85）进行比值，就可以得出火灾报警控制器的额定容量。这个操作看似简单，但只要考虑不慎，往往会为将来实际施工、系统的扩展等留下较棘手的困难。譬如，施工过程中遇到的室内布局改变而引起监测点增加而超出控制器容量的情况。

3.3　先进的智能化系统技术及改进意见

智能建筑的人性化設计理念，促使火灾自动报警系统由传统型向智能型发展。在组建智能型消防报警系统时，应运用最新的火灾智能算法，使得系统的可靠性和智能化大大提高。经过多年的技术积累，消防报警系统现以一个崭新的姿态展现在智能建筑中。

增加屏幕显示内容。目前的智能型火灾报警控制器均配置有LCD　屏幕显示，并能与火灾报警显示盘或彩色CRT　连接进行外部显示扩展，使操作人员能直观地通过控制器了解报警区域内的情况。即便如此，仍局限在二维显示层面，操作人员只能得到某位置是否发生火情的单一报警内容，但物体燃烧情况，着火面积大小，是否有人员被困等其他信息便无法获知，因而降低了救灾效率。通过对报警区域进行全方位三维建模，在控制器存储模块内置火灾状态数据，由中央处理器分析现场采集数据并运行相关软件模拟现场环境，当某区域发生情况时，控制器通过高分辨率LCD　或CRT　屏幕把现场灾情立刻显示出来，让操作人员做好充分救灾准备。

4、结语

智能火灾监控系统设计 篇7

随着科技的发展和人们生活水平的提高,现代建筑楼层不断加高,城市人口也越来越密集,用火用电的密度增大,一旦发生火灾,人员的疏散便非常缓慢,容易造成严重的人员伤统。利用国外先进的传感器技术,将烟雾和环境温度的检测结合起来,两者分别与预置的阈值进行比较判断是否报警,同时能将检测的烟雾浓度和温度进行实时显示,报警的阈值可通过加、减按键手动设置,另外还设置有紧急报警按键以应对突发情况。实验样机测试表明,该系统不但可以实时检测周围环境的烟雾浓度和温度,超出阈值范围便可声光报警,给人们的生命和财产安全带来有力的保障,而且留有无线通信接口,为智能家居的物联网实现做了必要的准备,适合家庭用户的普及和推广。

1 系统方案设计

本文设计的智能火灾报警系统,以STC89C51单片机为控制核心,以能够识别多种气体并且可以双向检测的MQ半导体气体烟雾传感器作为烟雾信号采集电路,数字温度传感器DS18B20作为温度信号采集电路,实时将环境的烟雾和温度信息传递给单片机,经LCD1602实时显示,同时与预设的阈值比较、判断是否报警,阈值范围可通过按键自行设置。本设计主要包括信号采集模块、A/D转换模块、主控模块、手动控制模块、显示模块和报警电路等,其总体系统框图如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 信号采集和 A/D 转换模块

本设计周围环境的温度采用DALLAS公司生产 的一线式 数字温度 传感器DS18B20进行测量,可直接将温度转化成串行数字信号给单片机处理 ;周围环境的烟雾信号采用MQ-2烟雾传感器进行测量,当遇到烟雾及可燃气体时,烟雾以正离子状态吸附放出电子,使烟雾传感器电离子密度增加,电阻值下降。因此通过测量其输出电压就可以反映出烟雾的浓度,两者近似为线性关系,且其模拟输出端电压范围为0~5V。本设计将烟雾传感器与4.7kΩ电阻串联,将采集的电压信号通过ADC0832芯片转换成数字信号,再送单片机进行处理。

2.2 手动控制模块

本设计的烟雾和温度报警阈值可以通过加、减按键根据使用环境自行调节,另外还设置有紧急报警按键以应对突发情况。

2.3 主控模块

本设计采用STC89C51单片机作为主控芯片,该芯片是一款高性能的CMOS 8位微处理器,自带4K可编程Flash存储器,性价比高,满足系统的设计需求。

2.4 显示及报警模块

本设计周围环境的温度和烟雾采用LCD1602来实时显示,另外阈值的设置也可通过LCD显示。采用蜂鸣器作为声音报警电路,因蜂鸣器的工作电流较大,单片机的I/O口不能直接驱动,因此本设计蜂鸣器前连接了一个NPN型三极管8550来放大电流。

3 系统软件设计

本设计软件部分采用模块化设计,通过Keil公司开发的u Vision3编译器用C51语言编写,主要由主程序、按键扫描子程序、温度和烟雾显示及其比较判断子程序和报警子程序等组成,其主程序流程图如图3所示。

4 结束语

智能火灾监控系统设计 篇8

近年来, 火灾发生率及死亡人数呈现出显著上升态势, 据我国国家安全部门统计, 2013 年, 由火灾直接导致人员伤亡的人数高达266 人, 同比增长3.2%, 对社会公共秩序及人员生命财产安全造成了严重威胁。在此背景下, 加强对智能化火灾报警系统的设计, 并以此来确保公民的生命财产安全已成为当前消防部门和国家相关安全部门需要着重开展的关键工作。

1 系统设计方案

本文所设计的单片机智能报警器主要包括:单片机、声光报警模块。单片机智能报警器工作原理为:当火灾发生时, 单片机智能报警器内部的烟雾传感器通过各个智能节点将烟雾信号采集并实施二阶滤波处理, 之后将已经处理过的信号经由单片机中模数转换器将烟雾信号转换成为数字信号。通过无线传输的形式传输到射频模块发射出去, 射频接收模块接收到信号后传输给单片机, 由单片机对火灾状态进行自主判断, 并通过声光报警模块发出预警。

2 系统硬件设计

2.1 AT89C51 单片机

AT89C51 是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压, 高性能CMOS8 位微处理器, 俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造, 与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中, ATMEL的AT89C51 是一种高效微控制器, 为诸多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

2.2 转换芯片

ADC0804 数模转换专用芯片是本文单片机智能火灾报警器主要应用的转换芯片。该芯片属于连续渐进式转换器, 除了自身转换速度及传唤效率较快、分辨率较高等特点外, 还具有生产步骤简单、成本低廉特点, 为单片机智能火灾报警器的推广使用提供了较大的帮助。同时其只有数据总线, 不需要额外架设地址总线及地址锁存器, 更换方便灵活。

2.3 声光报警模块

声光报警电路中蜂鸣器的工作电流较大, 使得单片机的输入/ 输出端口无法对其进行直接驱动, 故需要对电路进行放大后再对蜂鸣器的信号传出进行驱动, 可以借助三极管来实现电路的放大, 声光报警电路如图1 所示。首先, 由单片机的P1.0 引脚对声光报警电路进行控制, 当引脚输出低电平时, 三极管得以导通, 系统中蜂鸣器的电流得以形成回路, 并发出声音报警;若P1.0 引脚并未发出低电平, 则三极管的导通被截止, 无声音报警发生。其次, 由单片机的P2.0 口对光束报警进行控制, 与声音报警的原理相似, 当P2.0 口输出低电平时, 发光二极管发出光束闪烁, 进而形成光报警, 而P2.0 口无低电平输出时, 发光二极管则处于“停歇”状态, 无光报警发生。

3 系统软件设计

3.1 开发环境设计

设计所使用的软件编程系统为Keil C51, 是51 系列的能够兼容单片机C语言的软件开发系统。 Keil软件开发系统提供了连接器、宏汇编以及库管理和C编译器等完整的软件开发方案, 通过UVision集成开发环境进而将上述各个方案进行有机连接, Keil软件既可以在Win XP系统中运行, 又可以在Win7 系统中运行, 对系统具有较强的适应性。

3.2 报警系统主程序设计

在程序流程图中主要涉及到了两个初始化, 分别为单片机自身的初始化与无线接收模块的初始化。系统的主程序是一个信号的无线循环过程, 实现流程为: (1) 在上电后, 单片机智能报警系统的各部分与n RF24L01 均完成各自的初始化; (2) 采用中断信号传输的方式使火灾报警系统实现对各类数据的采集; (3) 数据采集完毕后, 系统对当前环境下是否发生火灾进行判断, 若无火灾发生, 则返回信号采集, 若相关数据满足火灾发生情况, 则系统发出异常报警 (主要以声光报警的方式实现) ; (4) 在异常报警结束后 (火灾结束或火灾所发出的烟雾信号不足以刺激报警系统的发出烟雾报警信号时) , 系统发生复位, 并返回开始阶段进行初始化。

结论:本文以基于单片机的智能火灾报警系统作为主要研究对象, 通过对系统设计方案进行简要介绍, 进而分别对AT89C51 单片机、ADC转换芯片和声光报警模块等系统硬件部分进行设计, 并对系统开发环境和报警系统主程序展开设计和分析。研究结果表明, 本文所设计的基于AT89C51 单片机的火灾报警系统通过各部分硬件模块和软件模块的相互配合, 能够有效实现对火灾的报警预防。

参考文献

[1]沈坤, 章兢, 王善伟, 等.基于PIC单片机的智能漏电火灾报警系统的设计[J].测控技术, 2012, 06 (12) :12-15.

[2]宋彦雄, 蔡岱贤.基于单片机的楼宇火灾智能报警系统设计[J].机电工程技术, 2011, 01 (05) :45-48.

智能火灾监控系统设计 篇9

关键词：短信平台,模块设计,火灾报警系统服务器,报警平台

随着现今校园规模的不断扩大,校园人数的不断增加,火灾隐患问题也随之加重。一旦发生火灾,将对学生的生命财产安全造成极大的危害。基于手机平台的智能火灾报警系统以目前主要的3G网络为支撑,以手机为报警平台,它能够探测火灾隐患,肩负起安全防范的重任,能在建设和谐校园起到其安全保障作用。作为目前安全系统的一部分,基于手机平台的智能火灾报警系统,能在完全脱离其它系统或网络的情况下独立正常运行和工作,完成其自身所具有的火灾报警功能,成为学校安全系统必备的装置。

在发生火灾发时,传统的报警系统存在着距离远、可靠性不强、用时较长等的缺陷、导致无法得到报警信息,以至于不能采取及时的救助措施,使人们的人身、财产受到大程度的损害。手机作为目前大家最普通的通讯工具,已经成为大家生活的必需品之一。采用手机作为报警的平台,通过采用手机发送短信的方法,利用手机的智能性及方便、快捷等特点来实现火灾自动报警功能,及时发现火灾实情,及时报警,能很大程度地减少火灾带来危害,同时提高传统火灾报警系统的可靠性,最大限度地保护学生的生命财产安全、保护校园的教学设施、保证校园拥有一个更为安全的良好环境。所以研究更可靠的智能火灾报警系统显的日益重要。

1 基于短信平台的智能火灾报警系统系统结构设计

相对于传统的火灾报警系统,基于手机平台的智能火灾报警系统主要由个人手机终端、移动通信节点(无线访问节点)、移动代理商服务器(包括移动公司服务器和联通公司服务器)、火灾报警系统服务器(核心)、火灾报警系统探测模块五部分组成。各部分之间的关系,以及各部分之间的数据模块的数据流向如图1所示。

个人手机终端作为火灾报警系统中火灾报警信号显示的主要载体和媒介,它主要以3G网络为依托,可以通过接收视频信号和接收短信的方式对火灾源进行监控,并获得火灾报警信号。通过它可以把火灾现场的火灾图像展现出来,并且可以在需要的时候回放相关的历史资料;移动无线通信节点(无线访问节点)是整个火灾报警系统的信号传输的重要部分,它主要用于保障对火灾报警系统服务器处理的信号进行中途转接,并负责无故障的传输;移动服务器是(或是联通服务器)负责处理经由火灾报警服务器处理的视频信号以及短信信息,并把这些信号经由无线访问节点发送给手机终端用户;火灾报警服务器是整个火灾报警系统的核心,是处理火灾报警信号以及火灾现场视频信号的重要部件,它主要负责对经过无线链路传输的网络数据信号进行处理,包括对视频信号的解压缩,以及把报警信号及时转换成短信信号,并把这些信号数据传递给移动服务器(联通服务器);火灾探测模块处于整个系统的最底层,火灾现场视频信息和火灾现场的温度、湿度、空气的烟雾程度等信号都必须经过现场的传感器以及摄像头来采集。

2 报警器火灾探测模块设计

报警器火灾探测模块主要完成对现场的视频监控,和对现场的温度和湿度以及空气雾化程度进行采集,并对现场是否处于火灾状态进行初步的判断,同时负责对现场的监控信号进行压缩,以方便其通过网络进行有效,快速的传播。其工作原理和工作模块如图2所示。

温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器用来采集因火灾产生的温度信号,湿度信号以及烟雾程度信号,并把三种信号编码为一种新的数据信号(合成信号),把信号经放大,压缩,以便其在无线网络上传输,并最终传递给火灾报警服务器进行处理判断是否为真正的火灾信号。监控摄像头负责对现场进行监控,采集现场视频信息,然后把现场视频信息进行编码,并经视频压缩把监控视频信号压缩为方便在网络上传输的基于H.264标准的视频信号。

3 火灾信号的网络传输

由于在无线网络上传输的是火灾的三种信号(温度信号、湿度信号、烟雾信号)、这三种信号都是模拟信号,因此在进行无线网络传输前必须进过量化编码,才能在无线网络中有效、无损的传输;视频监控信号也是模拟信号,必须经过编码才能在网络上有效的传输,它通常包含一路或是多路的视频编码流,并能提供给手机用户方便的观看火灾现场火情。这四路信号最后被打包为统一数据流,以一种统一的格式在无线网络上传输。

为了支持网络的实时传输服务,互联网工作组(Internet Engineering Task Forse,IETF)制定了实时传输协议(Real-time Transpor Protocol,RTP)。RTP是专门为交互式音频、视频、仿真数据等实时媒体应用而设计的轻型传输协议,已广泛应用于各种多媒体传输系统中。它是针对Internet上多媒体数据流的一个协议,由IETF(Internet工程任务组)作为RFC1889发布。

为了支持RTP协议,结合本系统的实际,论文制定了系统信号打包的数据格式。其机构如图3所示:

整个数据包含四个数据段:(1)温度数据段;(2)湿度数据段;(3)烟雾数据段;(4)监控信号数据段。温度数据段由2个字节构成,湿度数据段由2个字节构成,烟雾数据段由两个字节构成,监控信号所需容量大些,由10个字节构成。整个数据包被封装成16个字节(128位),这样的的数据包与RTP协议的要求是相适应的。这样方便了火灾报警信号在无线网络中有效,准确的传输。

4 火灾报警系统服务器

火灾报警系统服务器是整个系统的核心,它负责对由无线网络传来的无线信号进行甄别,而后对其中真正的火灾信号做出反应,最终以短信的形式通知手机用户,发出火灾报警,同时将火灾现场视频情况传递给用户。还可以支持手机用户进行收看和回查,以便手机用户及时了解火灾现场情况,从而采取正确快速的救灾方法。

火灾报警系统中包含专家决策系统,视频信号的解压缩系统。专家决策系统负责对三路火灾信号进行决策,并判读是否为真正的火灾情报。如果是真的火灾情报,就对接收到的无线信号进行分离操作,得出其中的视频信号,并向手机用户发出报警短信,同时将现场视频监控录像传递给用户手机,使得用户能够及时了解和掌握火灾现场情况。通常火灾的类型可以分为:无火,阴然,明然三类。火灾报警服务器的整个工作流程如图4所示。

5 手机短信报警平台

在目前阶段,手机交互程序的方式只要有三种实现形式:短信交互、WAP网页交互以及J2ME程序交互,这三种交互方式的简单比较如表1。

由表1可以看出,相比其他两种交互方式,短信交互方式具有操作简单、用户费用低、数据更新方式灵活、对手机要求低、不需要互联网的特点。因此,在三种交互方式中,短信交互是最适合广大的手机用户一种交互方式。因此,本报警系统选用手机短信做为报警手段。

6 结束语

智能化是整个火灾报警系统发展的趋势,而手机作为一种大众的通信平台将成为火灾报警的重要手段。论文设计了智能型火灾报警系统的总体结构,给出了系统的工作流程,定义了各个模块之间的功能。本系统经过了初步的调试,基本上达到了初步的要求,目前正在进行进一步的测试。(下转第3439页)(上接第3421页)

参考文献

[1]付月朋.基于手机平台的铁路旅客出行信息服务系统设计与实现[D].成都:西南交通大学,2008.

[2]李志敏,彭志刚,谢黎.基于手机平台的优生优育优教系统的研制与开发[J].中国医疗器械杂志会议论文选刊,2008,32(2):126-127.

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[4]艾红,万明明.火灾报警系统中多机通信协议制定与通信实现[J].制造业制动化,2009,31(3):60-63.

[5]柳小军,鲍鸿.基于ARM9多传感器数据融合火灾报警系统的实现[J].工业控制计算机,2009,22(3):52-53.

[6]陈成钢,杨放.基于手机平台的自动答疑系统的应用研究[J].福建电脑,2009(7):105-112.

[7]艾红.火灾报警系统报警处理与信息存储研究[J].自动化与仪表,2010(9):49-60.

[8]王芳.基于智能控制的火灾报警系统设计[J].湖南农机,2010,37(2):44-45.

智能火灾监控系统设计 篇10

1.1 系统总体架构。火灾报警系统主要由数据采集模块、单片机控制模块、无线发送接收模块和声光报警模块组成。

报警系统主要工作原理是通过烟雾传感器将烟雾信号采集出来, 将信号进行二阶滤波处理, 然后经由模数转换芯片, 将模拟信号转换成数字信号, 传送给单片机, 再由单片机控制信号将烟雾信号发射出去, 无线接收模块将收到信号, 传送给单片机处理, 进行报警。

1.2 系统主要器件的选择

1.2.1 烟雾传感器的选择。当发生火灾时, 根据火灾发生时的物理现象, 将烟、雾、光、热和声音等非电量参数转换成电量参数传送给控制器, 伴随模拟量的变化而变化。因此, 火灾探测器可以分为:感温探测器、感烟探测器、气体探测器、图像探测器和红、紫外火焰探测器。烟雾传感器是通过监测烟雾的浓度来实现烟雾防范的, 内部采用离子式烟雾传感, 是一种技术先进、工作稳定可靠的传感器, 被广泛应用在各种消防报警系统中。为了将人们的生命财产安全损失最小化, 本系统设计采用了较早可以检测到火情的烟雾传感器进行设计。

1.2.2 单片机及A/D转换芯片的选择。本系统单片机采用低电压、高性能的8 位AT89C52, 内含有8k bytes可擦写的只读存储器和256 位的随机存储器RAM, 内置有8 位中央处理器和FLASH存储单元, AT89C52 功能强大, 可提供很多较为复杂的控制场景。 (图1)

1.2.3 无线发射接收模块的选择。NRF24L01 射频收发器件, 功耗低, 工作电流只有9mA;接收时12.3mA, 多种低功耗模式设计有利于节能, 在本设计中最大传送距离为5~6m。其工作原理是把接收点地址和数据按照时序有SPI口写入缓存区, 数据要求连续低时写入, 地址写入一次即可, 把ce设置为高电平保持至少10us时间, 再延迟130us后发射数据;若自动接收开启, 进入接收数据模式, 此次通信成功;如没有收到应答, 需要重新发送。如发射成功, 且CE为低则进入空闲模式1;如发射堆中有数据且CE为高, 则进入下一次发射;如无数据且CE为高, 进入空闲模式2。 接收数据时, 需要先将NRF24L01 设置为接收模式, 后延长130us等待数据到来。

2 硬件电路设计

2.1 电压转换电路。在系统设计中, 采用的是无线火灾信号发送, 该模块需要的标准电压是3.3V, 而其他部分电压是5V, 所以要将电压进行转换。在系统中采用AMS1117 作为转换芯片, AMS1117系列稳压器有可调板和多种固定电压版, 设计成输出电流1A同时电压差低至1V。

2.2 信号调理电路。从烟雾传感器中传送的模拟信号很弱, 还有干扰信号, 需要将信号进行放大和滤波处理, 在信号调理电路中运放有直流电源, 因此在电路中设计了电容C3。

2.3 复位与晶振电路

2.3.1 复位电路。复位即是对单片机进行初始化操作, 保证CPU和系统各部件都处于初始状态, 复位电路一般用一个电阻和一个电容实现。AT89C52 的复位信号是从REST引脚输入, CPU根据信号进行响应复位。单片机的系统复位一般有手动按钮复位和上电复位, 本系统采用的是手动复位。

2.3.2 晶振电路。是单片机工作的时钟信号, 反映单片机的工作速度。 芯片中有一高增益反相放大器, 引脚XTAL1 和XTAL2 为输入输出端口。电路中外接石英晶体及两个电容接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。

2.3.3 声光报警电路。在声光报警电路中, 蜂鸣器中电流较大, 单片机的I/O口无法直接处理, 需要用放大电路进行驱动, 一般用三极管。声光报警电路有单片机中P1.0 引脚控制, 根据输出电平的高低进行报警。当输出低电平时, 三极管导通进行报警, 否则不报警。

3 软件电路设计

3.1 软件开发环境。报警系统采用的编程语言是C语言, 相对于最好的开发系统选择的是美国Keil Software公司出品的Keil C51, C语言易学易用, 在功能、结构、可读性和可维护性方面有突出优势。

3.2 主程序设计。在系统设计中, 采用的是模块化的程序设计总体思想, 系统中各功能模块的实现都是通过调用子程序, 使得程序设计的整体结构非常清晰, 同时有利于功能的扩展。

3.2.1 数据采集的中断程序。当CPU接到中断源发出请求时, 会按照中断源优先权顺序, 优先处理级别较高的中断源。以下为烟雾信号的中断程序:

3.2.2 声光报警程序。声光报警电路有第二块AT89C52 单片机控制, 分别接在单片机的P2.0 口、P2.7 口。当收到烟雾信号浓度较大时, 蜂鸣器开始报警。程序如下:

浅析火灾自动报警系统设计 篇11

【关键词】火灾自动报警系统；设计的难度；问题；解决方案

改革开放以来，国家经济发生了巨大的变化，在建筑市场迅猛发展的推动下，我国的消防行业也有了较大的发展。为了有效地保证人民的生命财产安全，消防技术法规、消防产品标准也经历了从无到有、日益完善的过程。火灾报警及消防联动控制系统现已广泛运用在各种楼宇、建筑中，并充分显示了发现火灾及时、扑灭初起火灾迅速的特点，受到用户的肯定和好评。但是，如何正确的设计火警系统，仍然是一个十分重要而亟待深入探讨的问题。

1. 火灾报警系统设计的难度

1.1涉及的专业多。火灾报警系统涉及到强电、智能化、暖通、给排水、建筑等专业，这就要求设计人员对相关的专业知识有一定的掌握。

1.2没有专门的院校培养消防人才。我们国家至今只有在个别院校设立了消防专业，但也往往侧重于消防战训、指挥等，所以真正搞消防工程设计、安装的专业人才很奇缺。

1.3火灾报警系统产品发展很快，已从传统型、地址型发展到智能型，而且产品品种多，又无互换性，要充分了解其性能并灵活运用于设计中也是不容易的。

1.4我国第一部《火灾自动报警系统设计规范》 （GBJ 1l6-88）是1988年编制的，经过近10年的运行实践，国家公安部于1998年再次进行修订出版，并列为强制性国家标准。但是规范中一些条文有点滞后，导致设计人员对规范的理解不尽相同，最终还要参考当地消防部门的意见来设计 。

1.5大型设计院由智能化专业来设计火警系统，而一些中、小型设计院的强弱电均由电气专业来设计，工作量和难度都加大，这对设计人员提出了更高的要求。

2. 设计中遇到的主要问题及解决方案

2.1探测器的选择。

这个问题，应该说是火警系统设计人员最基本的常识，设计何种探测器应取决于所保护对象的功能是什么，可燃物特点是什么，现场有何特点。比如汽车库内探测器的设计问题，《汽车库、修车库、停车场防火设计规范》条文说明里面提到通风较好的情况下汽车库可以采用感烟探测器，笔者认为该地方是经常有汽车尾气滞留的地方，容易造成误报火警，而且现实生活中业主为了节约用电，汽车库内的通风系统平时是关闭的，根本谈不上通风，所以从责任角度讲，采用感温探测器是比较合适的。另外，在一些影剧院、教堂、展览馆等高大建筑设施内，一些设计采用了较先进的红外光束对射感烟探测器，安装位置要注意避光（包括灯光及顶棚射进的太阳光）、注意避开遮挡物，以免产生误报。

2.2手动火灾报警按钮和火灾警报装置的设置。

对规范条文的理解，可以这样认为：一个防火分区内按照60米的间距均布手动火灾报警按钮，同时要设在明显和便于操作的部位，而不是设在房间的深位地方。火灾警报装置采用声光报警器，常设置在楼梯出口附近。走道两端的手动火灾报警按钮可以与声光报警器设置在相同位置。

2.3重视防火分区的划分。

消防设计必须与建筑密切配合，系统设计应考虑防火分区的划分，特别是在大型商业和地下车库等场所。认为每个防火分区需要设置一个短路隔离器，故某一防火分区发生故障时不影响其它防火分区。

2.4防排烟的联动问题。

施工图中见有用一个模块一次开启5～6个排烟口的，一种采用传递接续开启，一旦其中1个打不开，信号传不下去，继后的便全打不开了；另一种则是同时全打开，此时电流值甚大，需全面核算。一般认为，以2～3个为宜。当然采用“单打一”控制最为安全，但造价高，应据工程性质、需要而定。

3. 小结

3.1需要与其它专业配合。

系统设计并不只是某个专业独立完成的事情，它需要各专业之间的密切配合。例如有关防火阀进入火灾报警系统的问题，电气设计人员必须和通风空调专业的设计人员密切配合，了解清楚哪个阀对应的是哪台风机或空调机，作出一个详细的联动动作表，提交给系统的承包商，以便在编制软件程序中将此逻辑关系一一列入，否则无从满足火灾情况下的联动要求。尽管有的承包商可能会根据图纸和现场的情况作出某些判断，但是否准确，并不能有完全的把握，甚至有些还出现错误。

3.2电气专业内部协调。

在设计一项工程时，电气专业往往分为强电和弱电，不同人员负责的设计内容有所侧重。然而火灾报警系统的设计人员对强电设计人员应提出要求，在建筑设计防火规范和高层建筑设计规范中，都明确要求消防用电设备应采用专用的供电回路。故名思义，专用回路是不允许在该回路上再接上其它的非消防负荷。

[文章编号]1619-2737（2014）03-03-569

智能火灾监控系统设计 篇12

0 引言

随着信息化的发展与信息技术因公范围的不断扩大, 结合火灾预防与预警的电子系统也在不断的展开深入研究, 更向着自动化与智能化的趋势所发展, 对家庭式的智能火灾报警系统的主要以传感器、显示模块、报警模块及软件系统组成, 硬件的选取和软件的完成也就成为了我们研究的主要内容[1]。围绕地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目的目标和宗旨, 以锻炼和培养本科生实践动手的专业能力、提高本科生科研创新精神, 在基于前期结合单片机及人工智能技术等方法, 设计原理及方案展开比较分析和研究的基础之上, 展开了实现一款家庭智能性火灾报警系统硬件和软件部分的设计与实现。

1 系统硬件的设计与实现

1.1 传感器模块的实现

在传感器模块的选取上, 本设计采用了常用的MQ-2气体传感器, 主要原因是其特点对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高, 特别是对家庭常用的天然气及其他可燃蒸汽的检测都十分敏感, 另外还可检测多种可燃性气体, 因此其实可以说性价比非常高的传感器[2]。MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是二氧化锡, 此材质的特点是在正常空气中电导率低, 当监控中出现检测目标气体时, 其电导率会与可燃气体成正比, 系统电路可以以电导率的高低判断出可燃气体浓度的高低, 形成输出信号, 达到报警效果[3]。另外, 从半导体烟雾传感器的初期稳定性、加热特性等多个特点考虑, MQ-2烟雾传感器的系数指标都是比较符合实际情况的较佳选择[4]。

MQ-2传感器的特性参数如下:

(a) 回路电压:5~24V

(b) 取样电阻:0.1~20K

(c) 加热电压:5±0.2V

(d) 加热功率:约为750m W

(e) 灵敏度:以甲烷为例0R RS (40.1%CH) >5

(f) 响应时间:Tres<10秒

(g) 恢复时间:Tres<30秒

其外围电路及与ADC0804的VIN+模拟输入端的连接示意图如下:

1.2 显示模块的实现

显示模块采用共阳极数码管显示, 单片机P0口控制LED数码管显示, 其中P0接4.7k欧姆的上拉电阻, 8个管脚分别控制数码管a, b, c, d, e, f, g, dp连接[5]。LED显示0-9段码为:0xc0, 0xf9, 0xa4, 0xb0, 0x99, 0x82, 0xf8, 0x80, 0x90。具体电路连接如图3所示。

1.3 报警模块的实现

采集到的数字信号经过单片机计算后如果可燃气体浓度达到报警器设置的临界值时[6], 单片机将控制蜂鸣器报警, 同时LED灯闪烁。LED灯正极接电源正极 (+5V) , 负极接510欧姆电阻后接单片机P2.1端口。蜂鸣器采用NPNC9012三极管来驱动, 三极管集电极接蜂鸣器负极, 其蜂鸣器正极接电源+5V, 基级接4.7k电阻后接单片机P2.0端口, 发射级接地[7]。具体电路连接方式如图4所示。

2 系统软件的设计与实现

该系统的控制核心是STC89C52单片机芯片, 该系统通过编程来控制烟雾传感器的数据采集以及对采集来的数据处理, 并且控制LED数码管的显示和报警。该程序主要以循环为主, 不断判断周围环境的烟雾浓度。工作过程为:通电后, 单片机进入工作状态对各个模块加以控制且初始化。烟雾传感器自动采集周围烟雾数据, 最后将数据通过单片机显示出来。

2.1 初始化子函数

在烟雾检测电路中, 控制端要对其他电路中加以初始化, 以免对采集送来的信号进行干扰和不确定等因素。首先将片选信号CS=0, 开启A/D转换器的工作设置定时器的工作方式, 然后开启定时计数器及全局中断位开启[8]。其主要作用:其一, 开启A/D转换器对整个系统无影响, 影响A/D转换器不止是CS还有WR写信号输入位和RD读信号输入;其二, 定时器/计数器的实质是加1计数器, 由高8位和低8位两位寄存器。TMOD是定时器/计数器的工作方式寄存器, 确定工作方式和功能, TCON是控制寄存器, 控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。程序如下:

2.2 中断服务程序

在中断服务程序中如图4-3所示, 其作用就是当主程序中遇到优先级高的时间就中断当前流程而去解决优先级高的事件, 解决好后返回中断时的地方。首先对TMOD赋值, 以确定T0和T1的工作方式, 计算初值并将初值写入到TH0、TL0或TH1、TL1。中断方式时, 则对IE赋值, 开放中断。使TR0或TH1置位, 启动定时器/计数器定时或计数[9]。

2.2.1 T0中断服务程序

2.2.2 T2中断服务程序

3 整体实现

系统依据上述硬件的组成及设计方法, 并利用STC89C52单片机C语言编程完成系统软件的设计, 该烟雾传感器灵敏度高, 在编写程序时定义初始值[10], 本系统定义报警临界线为大于或等于1, 所以当烟雾影响到传感器的电压大于或等于1时则会发生报警且随着烟雾浓度的增大电压值也随之增大, LED数码管也将电压数值显示出来。当烟雾浓度减小时电压值也随之减小。具体实物如图6。

4 结束语

火灾自动报警系统在国内国外已经有较长时间的研究历史, 本文基于国家级大学生创新创业训练计划项目的政策支持, 以锻炼本科生的自主开发的科研创新能力为目的, 在充分理论基础研究的基础上, 通过多方面的综合比较研究, 最终实现一款集智能型、家庭型、经济型等多重优势的, 烟雾传感报警系统。

参考文献

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