无线烟雾报警系统

无线烟雾报警系统（精选5篇）

无线烟雾报警系统 篇1

英国某公司研发的无线烟雾报警器能够对火灾做出早期预警并为人员逃生创造最佳时机。目前越来越多的报警器安装人员选择使用无线互连报警装置, 该装置使用无线电频率 (RF) 信号。与传统接线式烟雾报警器相比能够节约时间与成本。评估无线互连烟雾报警器的关键特征包含可靠性、安装便捷性与形式功能等参数。

最佳的烟雾报警系统应包含报警控制开关, 这将给烟雾报警器的测试、静音及定位功能提供便捷, 可以使用户方便地测试每一个报警系统, 并确定出报警器对于误报是否能够做出正确反应。这是该无线互连烟雾报警装置的重要安全功能, 用户将不必依次测试安装在天花板上的报警器。

无线烟雾报警系统 篇2

关键词：Zigbee网络,火灾预警系统

1 概述

Zigbee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。Zig Bee网络中的设备可分为协调器 (Coordinator) 、汇聚节点 (Router) 、传感器节点 (End Device) 3种角色。

Zig Bee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台, 在整个网络范围内, 每一个Zig Bee网络数传模块之间可以相互通信, 每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

目前Zig Bee的应用领域主要有:工业、农业无线监测系统、智能家居物联网个人监控、医院病人定位、城市智能交通、户外作业及地下矿场安全监护。

本系统采用TI公司内嵌zigbee协议的CC2530的CPU搭载烟雾、温度传感器组网, 由传感器节点 (End Divce) 、汇聚节点 (Router) 、协调器 (Coordinator) 组网, 最后由协调器通过串口把数据传输给上位机处理, 上位机分析烟雾和温度数据, 当检测到危险情况立即发出报警信息。

系统原理如图1所示。

2 系统硬件设计

CC2530是用于RF4CE和2.4-GHz IEEE 802.15.4、Zig Bee应用上一个真正的片上系统 (So C) 解决方案, 而本CPU正是采用TI公司的CC2530。它的优势就在于建立强大的网络节点却能用非常低的总的材料成本。并结合了领先的RF收发器的优良性能, 系统内部可编程闪存, 业界标准的增强型8051CPU, 8-KB RAM和其他许多强大的功能。

其中, CC2530F256结合了德州仪器的业界领先的黄金单元Zig Bee协议栈 (Z-Stack?) , 提供了一个完整和强大的Zig Bee解决方案。

最后, CC2530F64结合了德州仪器的黄金单元Remo TI, 更好地提供了一个强大和完整的Zig Bee RF4CE远程控制解决方案。

2.1 2MQ-2型烟雾传感器工作原理

其属于二氧化锡半导体气敏材料, 当M Q-2处于200℃~300℃温度时, 二氧化锡吸附空气中的氧, 在其表面形成氧的负离子吸附层, 这样造成电子密度减少, 从而提高了其电阻值。遇到可燃气体时原来吸附的氧被可燃气体所消耗, 以正离子态的可燃烟雾吸附在半导体表面, 氧被结合放出电子, 烟雾以正离子态吸附也会放出电子, 使半导体带电子密度升高, 从而使其电阻值减小, 这样就可以通过检测电阻转换成的电压信号来感知环境信息。当环境中的可燃气体浓度下降后二氧化锡半导体又会恢复到常态, 电阻值升高到初始值。

2.2 温度传感器DS18B20的工作原理

全数字温度转换及输出, 通过查询内部相应寄存器得出。单总线数据控制通信。最高分辨率12位, 精度可达±0.5℃。检测温度范围-55℃~+125℃ (-67℉~257℉) 。内置EEPROM, 限温报警功能。

3 软件设计

Z-Stack中带有一个基于优先级的轮转查询操作系统OSAL (Operating System Abstraction Layer) , OSAL采用以实现多任务为核心的系统资源管理机制。每一个任务的核心是一个事件处理函数, 事件处理函数根据消息ID来选择合适的入口函数处理该任务本身或其他组件产生的事osal_init_system () 初始化操作系统的任务, 其中的osal Init Tasks () 函数负责协议栈和用户任务的初始化工作。

温度测量函数:

4 结语

本系统采用TI公司的CC2530CPU作为基本平台, 搭载温度DS18B20温度和MQ-2烟雾传感器结合CC2530内嵌的Zigbee物联网通信协议智能组网构成的无线传感器在火灾预测和预防方面的典型应用, 在相关领域具有非常广泛的推广价值。

参考文献

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[2]刘超伟, 赵俊淋, 易卫东.基于n RF24L01的无线图像传感器节点设计实现[J].电子测量技术, 2008 (6) :34-36.

无线烟雾报警系统 篇3

烟雾探测传感器组成的烟雾探测系统一般安装在货舱、盥洗室、飞行员休息室等位置，通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的。烟雾探测系统作为飞机防火系统的重要组成部分，在飞机防火系统中起着关键性的作用，一旦发生火灾，烟雾探测系统能否及时探测火灾烟雾并向系统发出告警对扑灭火灾有着极为重要的作用[1]。

根据中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》(CCAR-25-R3)§25.858(a)的规定:烟雾探测系统必须在起火后1 min内，向飞行机组给出目视指示[2]。根据本条款要求，在飞机防火系统合格审定试飞中，必须对飞机烟雾探测系统进行功能性检查，以确保当飞机发生火灾时，烟雾探测系统能够迅速探测到火灾并发出告警信息。然而条款中未明确给出烟雾探测系统试验中所用烟雾量的大小。在咨询通告AC 25-9A《烟雾探测、渗透、排烟试验及相关飞行手册应急程序》中，仅仅定性给出了烟雾探测试验烟雾量大小的指导原则:烟雾探测试验应选择能够生成少量烟雾并具有适当的探测时间的焖燃火作为试验火灾或失效情况。这种模拟火灾或失效情况时能够被及时探测到，确保着火及烟雾程序的有效性[3]。如何确定试验过程中烟雾量的大小是烟雾探测试验亟需解决的问题。倘若试验中发烟量过大，产生的烟雾浓度远超过烟雾探测系统的报警浓度，烟雾探测系统肯定能在很短时间内发出报警信号，然而试验没能验证真实情况下火灾烟雾的情况(模拟烟雾量远大于真实火灾中的烟雾)，试验将毫无意义;如果发烟量较小，无法达到烟雾探测系统的报警浓度，那么烟雾探测系统无法在1 min内发出报警信号，这将导致烟雾探测试验的失败。所以如何科学、合理的确定发烟量的大小是烟雾探测试验的关键。

2 国外烟雾量大小试验方法概述

2.1 FAA烟雾量大小试验方法

20世纪50年代开始，美国联邦航空管理局就一直从事合格审定试验中有关烟雾材料以及烟雾量大小方法的研究。FAA技术报告FAA-ADS-73《大型飞机货舱火灾特性》在12.5 m长的C130飞机货舱中进行了火灾特性研究，试验过程中提供了一种可进行烟雾探测系统合格审定试验所用的烟雾粉剂，即氯酸钾与乳糖按1∶1混合组成的混合物。

根据航空标准AS-400A的规定:洁净空气的透光率为100%,70%的透光率为探测范围的中间点。试验中，当透光率达到70%时，认为烟雾量就足够大。试验过程中氯酸钾与乳糖的重量范围为100～500 g，通风量范围为:1 700～3 400 m[3]/h[4]。试验中，探测器与发烟材料的位置如图1所示。

1998年，FAA运输类飞机董事会方针信函TAD-97-004分发了一个燃烧手提箱的录像。这份信函下发给所有FAA飞机合格审定办公室，目的是给烟雾探测试验发烟量提供一种“目视指导”。手提箱尺寸为:0.56 m(长)×0.20 m(宽)×0.76 m(高);手提箱里面为点燃物、粗麻布以及棉花碎屑等物品。图2描述了当烟雾可见后30 s时的录像图。

“燃烧的手提箱”方法的缺点时没有可用的物理数据(例如:遮光率)。此外，着火本身的情况不可以复制，这种方法最终被淘汰。

为了克服上述方法的缺点，FAA技术中心开发了一种应用于实验室测试的烟雾材料:“燃烧的树脂块”，该树脂块是由几种塑料组成的。它不仅能被光学烟雾发生器探测到，而且能被火焰/其他技术(例如:气体传感器)的烟雾探测器探测到[5]。如图3所示。

美国FAA技术中心在B707货舱(容积为:25.77 m[3])中针对烟雾探测器的发烟量进行了相应的试验研究，通过参考ASTM E662的相关标准，根据烟雾透光率的原理测试了不同试验区的光的透射率，并根据烟雾发生器自身的指标、参数，研究了烟雾探测试验中的发烟量。烟雾发生器如图4所示。在ARJ21-700飞机货舱烟雾探测系统试验中，美国KADDE公司使用的烟雾发生器是通过美国FAA技术中心标定后进行使用的。

2.2 空客公司烟雾量大小试验方法

空客公司为了完成烟雾探测试验，使用了一种石蜡烟雾发生器对发烟量进行了研究。石蜡烟雾发生器的原理是基于预热的石蜡油直接喷洒在一个加热的，一定偏转角度的金属盘上，以产生向上的烟雾，原理图如图5所示。

空客公司根据航空标准AS8036(货舱防火系统设备，1985.04.01)要求的光学烟雾探测器敏感度以及咨询通告AC25-9A的指导原则，结合几点假设，在1∶1的实体模型中研究了石蜡烟雾发生器的发烟量大小[6]。

在合格审定试验中确定烟雾量的大小，考虑了下列约束条件。

(1)航空标准AS8036《货舱防火系统设备》要求光学烟雾探测器的敏感度符合表1中的要求。

(2)根据AC 25-9A，烟雾探测试验指导方针中声明:烟雾探测试验应选择能够生成少量烟雾并具有适当的探测时间的焖燃火作为试验火灾或失效情况。这种模拟火灾或失效情况时能够被及时探测到，确保着火及烟雾程序的有效性。

在烟雾探测试验合格审定测试中适当的烟雾量应该考虑以下几点输入。

(1)针对光学烟雾传感器，遮光率被用作一个标准。

(2)根据AS8036,4%/ft(等同于12.5%/m)遮光率是最灵敏的报警极限值。

(3)随着热辐射的增加，浮力效应(烟雾向上的趋势)是增强的，因此，遮光率应该在顶蓬高度进行测量。

基于上述几点，定义了通过实体模型确定烟雾量的“基石”。一个烟雾发生器装置确定通过:

(1)试验开始后30 s，顶蓬高度的遮光率在12.5%/m(4%/ft)的范围内。

(2)遮光率的测量位置(参考)在货舱长度的1/3处(适用于宽体/长形范围的飞机，如A380或者A340)。

测试位置如图6所示。

3 某型飞机货舱烟雾探测系统烟雾量大小研究

3.1 试验平台搭建

为了确定某型飞机货舱烟雾探测系统功能试验中烟雾量的大小，在地面实验室中对烟雾探测系统发烟量大小进行了研究。受到试验条件限制，本文仅进行了未通风情况下的发烟量试验。

该型货舱的大小为15 m×3.4 m×3.9 m。在实验室中搭建了一个长度为5.8 m×3.4 m×3.9 m大小的烟雾试验平台。借鉴美国B707飞机烟雾探测试验的做法，试验选用了IMB Engineering Ltd公司生产的IMBPS27R型烟雾发生器，发烟材料为乙二醇和水(比例为1∶4)，通过HLD-LPR-I型激光透光率测量仪测量烟雾的透光率。

将烟雾发生器放置在烟雾试验平台的最前段，地面中央位置处;激光透光率测量仪放置在距离烟雾发生器水平距离5 m(按照A380货舱飞机烟雾探测试验发烟量的试验方法，水平距离应为货舱长度的1/3)位置的烟雾试验平台顶棚处。试验平台示意图如图7所示。

根据HB 7098—94《民用航空器货舱和行李舱烟雾探测器最低性能要求》[7]中规定烟雾探测告警范围与AS8036A标准一致。故试验借鉴A380货舱烟雾量大小试验方法。

(1)接通烟雾发生器产生烟雾的同时开始用秒表计时，30 s内烟雾浓度的遮光率达到12.5%/m的范围内，关闭烟雾发生器。

(2)1 min后停止计时，记录烟雾发生器的开关位置。

(3)打开烟雾试验平台，排除试验平台内的烟雾，试验结束。

3.2 试验结果及分析

3.2.1 试验1

试验前，将烟雾发生器的开关旋钮旋转至90°大小的位置，接通烟雾发生器产生烟雾的同时开始用秒表计时，试验数据如图8所示。

试验开始后30 s，顶蓬高度的透光率为100%(遮光率为0%)，试验过程中透光率最小为76%。试验结果表明:烟雾发生器的发烟量比较小。

3.2.2 试验2

试验前，将烟雾发生器的开关旋钮旋转至300°大小的位置，接通烟雾发生器产生烟雾的同时开始用秒表计时，试验数据如图9所示。

试验开始后17 s，顶蓬高度的透光率为80%(遮光率为20%);试验开始后30 s，顶蓬高度的透光率为20%(遮光率为80%)，试验过程中透光率最小为18%。试验结果表明:烟雾发生器的发烟量比较大。

3.2.3 试验3

试验前，将烟雾发生器的开关旋钮旋转至265°大小的位置，接通烟雾发生器产生烟雾的同时开始用秒表计时，试验数据如图10所示。

试验开始后30 s，顶蓬高度的透光率为85.4%(遮光率为14.6%)，试验过程中透光率最小为20%。试验结果表明:烟雾发生器的发烟量比较合适，满足烟雾探测功能试验要求。

4 试验中存在的问题及解决措施

4.1 存在的问题

由于烟雾试验平台的高度为3.9 m，远大于一般客机货舱的高度，采用乙二醇与水烟雾剂产生的烟雾漂浮效果不足，烟雾在上升过程中存在下降及扩散不利等现象。

4.2 解决措施

根据25-9A咨询通告中的建议，在后续试验中，准备在乙二醇与水烟雾剂产生的烟雾中加入氦气，以增强烟雾的漂浮效果，更好的模拟真实的火灾烟雾;同时，根据美国烟雾发生器ROSCO公司提供的信息，准备采用三甘醇，1、3-丁二醇，丙三醇与去离子水的混合物作为发烟材料，以解决烟雾漂浮性的问题。

5 结论

货舱烟雾探测系统功能试验的目的在于检查飞机烟雾探测系统设计的数量、安装的位置能否在火灾发生时迅速探测到火情，给飞行员告警提示从而快速灭火，防止火情的进一步发展，确保飞机飞行安全。根据CCAR25部及AC25-9A咨询通告的要求，合理确定烟雾量大小是试验成功的关键。

通过本文可以看出，在确定烟雾量时与飞机探测系统是没有关联的，仅根据货舱的大小及烟雾探测器的标准要求进行。借鉴A380飞机货舱烟雾量大小确定的方法对某飞机货舱烟雾探测系统功能试验进行了初步研究，后续还需要进一步的解决烟雾剂漂浮性的问题。

摘要：根据中国民用航空规章第25部《运输类飞机适航标准》(CCAR-25-R3)相关条款的要求,烟雾探测系统必须在起火后1 min内,向飞行机组给出目视指示。然而条款中未明确给出烟雾探测系统试验中所用烟雾量的大小。如何科学、合理的确定烟雾探测试验中烟雾量的大小是烟雾探测系统合格审定试飞的关键。通过搜集资料,梳理了国外对于发烟材料以及烟雾量大小的研究方法;通过借鉴空客公司烟雾探测试验烟雾量大小的确定方法,在实验室中对某型货舱烟雾探测系统功能试验中的烟雾量大小进行了研究,为该货舱烟雾探测系统功能飞行试验铺平了道路。

关键词：烟雾探测系统,烟雾量,遮光率

参考文献

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[3] AC 25-9A Smoke detection penetration and evacuation tests and related flight manual emergency procedures.1994

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[6] AS 8036A Cargo Compartment Fire Detection Instruments,2013

新型烟雾探测系统 篇4

为了在第一时间探测到火灾, 该新型烟雾探测系统能够探测、识别及评估任何个体物质。该新型探测系统作为火灾早期探测领域的一大创新, 可有效避免火灾误报的发生。

该新型探测系统建立在光学探测技术“大功率电源”进一步发展的基础上, 该光学探测技术能够对气溶胶进行分析, 并可以确定出是否涉及烟雾及其他干扰。这种多分类系统保证了该烟雾探测系统优于其他探测技术。光学探测系统的进一步发展促成了适用于各种应用的全新消防解决方案形成, 如该新系统可将香烟烟雾作为干扰源识别出来, 并发出相应提示信息。

参考文献

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浅析单片机在烟雾报警系统的运用 篇5

随着我国经济技术的发展, 人民生活水平的大幅度提高, 人们对自身的生命财产安全也有更高要求, 尤其是在公共交通、建筑物、军事舰载系统等领域表现尤为突出。在现代航空航天、高速铁路和军事舰船防火领域, 利用烟雾报警系统探测火灾隐患是保障人民生命财产安全的一道屏障, 具有重要意义。而随着科学技术的不断进步, 传统的烟雾报警系统已经不能满足在舰船和高铁等现代科技领域的使用, 单片机系统的出现, 使得烟雾报警系统出现了新的技术领域, 并朝着智能化、微型化方向发展。

1 单片机在烟雾报警系统中的运用

1.1 烟雾报警器的总体架构

火灾烟雾报警器系统是通过监测周围环境的红外信号和烟雾浓度从而进行火灾报警, 提醒人们及时采取有效措施去扑灭火源, 从而减少不必要的损失。鉴于其对烟雾的高度敏感性和监测的准确性, 烟雾报警系统目前已在舰船和航空航天领域广泛运用, 在民用领域也逐渐有所体现。

烟雾报警系统的结构如图1所示, 现对该图做简要说明:传感器模块是整个探测系统的“眼睛”, 主要有红外探测器和烟雾探测器组成, 负责对周围环境信息进行采集, 并将采集的数据进行加工处理, 传送给信号处理单元。处理单元将接受来的信号送入中央控制单元进行逻辑判断和处理, 经中央控制单元计算后的数据输出信号, 控制报警模块启动报警联动装置, 此外中央控制单元还将处理后的信号通过网络传送给通信模块, 供中央控制室监控人员查看, 从而确定火灾源点, 及时组织人员进行火灾扑救。

2 烟雾报警系统的硬件部分

2.1 中央处理单元

本系统采用传统的C8051单片机作为CPU, 它是一个具有32K字节的FLASH存储器, 而且该存储器可以与C8051单片机兼容, 具有串行接口和可编程计数器阵列以及定时器阵列模块, 此外还可以根据需要集成必备的USB、CAN总线等外围设备。它还具有4个通用的16位定时器和4字节的数字通用端口。其内部RAM的存储大小是2304个字节, 运算速度达到25M IPS。在单片机内具有VDD监视器、温度传感器和时钟振荡器, 是一个真正意义上的, 能独立工作的片上系统。

2.2 传感器模块

在烟雾报警系统中, 为了提高整个系统的可靠性, 并保证自动灭火装置的准确性, 烟雾探测电路主要采用光电传感器, 传感器电路主要由红外发射管和红外接收管构成, 探测信号放大后被单片机接收, 进入信号处理模块进行数据处理。

2.3 通信模块

现代通信方式很多, 选择的余地也较大, 本系统由于主要应用在舰船系统等国防领域, 因此, 系统的通信方式采用无线通讯方式, 采用这种方式的主要原因在于无线通讯具有微功率发射、高抗干扰、低误码率、传输距离远等优势, 非常适合在舰船系统中应用。图2所示为通信模块框图, 其中数传模块采用RS232通信标准, 单端通信, 单片机中要配备相应的RS232接口电路与中央处理单元相连。

2.4 报警电路模块

当系统判断达到火灾报警阈值时, 单片机从P2引脚输出一个高电平信号给报警电路, 推动扬声器发出声音进行报警。其中, 报警电路采用芯片进行音频放大。为了使电压增益实现连续可调, 在单片机1号和5号引脚之间外接电阻和电容, 构成增益可调电路, 使得增益调节范围从20dB到200dB。输入端以大地为参考电位, 芯片1脚和5脚可以悬空处理。

3 烟雾报警器的软件部分

在进行烟雾报警系统软件设计之前, 需要设计软件流程图对整个烟雾报警系统的工作逻辑进行系统规划。如图4所示, 报警系统首先进行上电初始化, 对内部寄存器、中断允许寄存器、定时器等的初始值进行设定, 并输出其各自的控制字, 定义其工作方式, 然后, 传感器在中断系统的控制下, 不断的采集外界数据, 进行红外检测, 如果检测值超过设定的阈值, 则由单片机系统实行置位标志位, 然后再进行烟雾检测, 如果检测到烟雾出现时, 启动定时器100ms定时, 如果在定时时间到达之前, 烟雾一直存在, 则判断为火灾, 由单片机发出控制信号, 通知火灾报警器控制电路进行火灾处理。整个程序采用C语言进行编程, 可以方便的实现控制程序的模块化, 而且便于调试和后续功能的扩展。

4 结束语

为了测试上述基于单片机的烟雾报警系统功能, 可以在实验室进行仿真测试, 利用现代电力电子自动化仿真技术, 可以仿真看出, 当系统正常时, 只显示室内对应的温度、时间等参数, 一旦火灾发生, 系统发出报警信号, 提醒人们及时处理火灾。分析表明这种基于单片机系统的火灾报警系统运用在船舰、航空等领域可以起到很好的预警效果, 而且系统工作稳定可靠, 抗干扰能力强, 是火灾烟雾报警系统未来的发展方向。

摘要：随着我国的科技进步, 火灾烟雾自动报警系统在实践中不断得到改进, 其智能化程度也越来越高, 在保障舰船系统安全、高铁运营安全和航空航天安全领域发挥着重要作用。单片机系统以其结构简单、实时性、控制性能优良等优势在烟雾报警系统中得到了很好的应用。本文从总体架构、硬件系统、软件系统三个角度对单片机在烟雾报警系统中的应用做出了详细阐述, 希望能起到抛砖引玉的效果。

关键词：单片机,烟雾报警,运用

参考文献

[1]赵德月.基于MSP430F2012单片机的烟雾传感器设计[J].工矿自动化.2011 (08)

[2]高建树, 许亮亮.基于单片机的多点温度烟雾测控系统设计[J].微计算机信息.2009 (20)