【正文】 和消化、吸收相結合，加快了產品的國產化進程；產品質量穩(wěn)步提高，系列化產品增多，市場適應能力增強；工程施工安裝隊伍擴大，安裝質 量不斷提高。盡管中國消防科學技術起步較晚，與世界先進國家尚有一定的差距，但中國消防電子報警產業(yè)在國民經濟中屬于發(fā)展迅速的朝陽行業(yè)，一直保持著可持續(xù)的良好態(tài)勢。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前中國僅火災探測報警產品生產企業(yè)就已超過 100 家，在國內銷售產品的國外生產廠商也有 30 余家。國內市場每年安裝投入使用的探測器總量約為 400 萬只，市場占有率為 75%。 近年來，國內的模擬量技術日趨成熟，與國外的先進水平不相上下，但中國在此方面的整體水平與國外先進水平還有一段差距。國內產品的智能化程度不及國外，國內產品的質量與國外產品相比還 有一些差距。 消防報警產品是一個系列產品，包括火災探測設備、信息傳輸設備、報警分析控制器、消防控制聯(lián)動。是物理傳感技術、自動控制、計算機技術、數(shù)據(jù)傳輸和管理、智能樓宇等技術的綜合集成，屬于高新技術。隨著電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展，火災自動報警系統(tǒng)的結構、形式越來越靈活多樣，很難精確劃分為幾種固定的模式?；馂淖詣訄缶夹g趨向于智能化系統(tǒng)，這種系統(tǒng)可組合成任何形式的火災自動報警網絡形式，既可以是區(qū)域報警系統(tǒng)，又可以是集中報警系統(tǒng)或控制中心報警系統(tǒng)形式。所謂智能火災自動報警系統(tǒng)，應當是：使用探測器件將火災發(fā)生 期間所產生的煙、溫、光等信號以模擬量形式，連同外界相關的環(huán)境參數(shù)一起傳送給報警器，報警器再根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)及內部存儲的大量數(shù)據(jù)，利用火災模型判據(jù)來判 斷火災是否存在，這樣的系統(tǒng)稱為智能火災自動報警系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)為解決火災報警系統(tǒng)存在的兩個難題（誤報、漏報）提供了新的方法和手段，并在處理火災真?zhèn)畏矫姹憩F(xiàn)出明顯的有效性和創(chuàng)新性，這是火災自動報警系統(tǒng)在技術上的飛躍。從 傳統(tǒng)型走向智能型，是國內外火災自動報警系統(tǒng)技術發(fā)展的必然趨勢。智能火災自 3 動報警控制系統(tǒng)具有如下特點： 變化，智能系統(tǒng)采用了設有專用芯片的模擬量探測器，對濕度和灰塵等影響實施自動補償，對電干擾及線路分布參數(shù)的影響進行自動處理，從而為實現(xiàn)各種智能特性、解決無災誤報和準確報警奠定了技術基礎； ，解決了對不同工程的適應性，又提高了運行的可靠性； ，既完成了總線報警，又實現(xiàn)了總線聯(lián)動控制，徹底避免了控制輸出與執(zhí)行機構之間的長距離穿線布管，大大方便了系統(tǒng)布線設計和現(xiàn)場施工； ，以軟件編程代替了硬件組合，提高了消防聯(lián)動的靈活 性和可修改性； ，為系統(tǒng)維護及正常運行提供了有利條件。 本文的主要內容 技術指標要求： (CO2， CO)及溫度突變進行報警 (聲光報警 )。 (如傳感器遺落、內部元器件損壞等 )，能發(fā)出故障報警。 (如煙霧濃度過大或是溫度較高 )，能發(fā)出異常報警信號，令值班人員到現(xiàn)場處理。 ，則說明有火災，發(fā)出火災警報，并及時將火災信息上報消防指揮中心。 工作電壓： 220 伏或 110 伏 環(huán)境溫度 ：零下 10 度到零上 45 度 靜態(tài)電流：小于 15 毫安 檢測煙霧的濃度： % 檢測溫度范圍： 0100℃（177。 ℃）完成方案設計及論證、硬件設計、軟件設計 。 4 第 2 章 火災報警器系統(tǒng)總體設計 系統(tǒng)組成 一個完整的火災報警器系統(tǒng)，必須包含以下幾個部分：系統(tǒng)控制模塊，火災探測模塊，數(shù)據(jù)轉換模塊以及報警模塊。本設計以單片機作為系統(tǒng)的控制核心，以傳感器作為其測溫裝置，來實現(xiàn)火災報警系統(tǒng)的設計。改設計可以對室內外溫度進行以及煙霧實時采集和檢測，當所測溫度或者煙霧高于臨界溫度時自動報警。 溫度信 號或者煙霧濃度信號采集電路將溫度信號或者煙霧濃度信號以數(shù)字信號的形式送入單片機。單片機對該數(shù)字信號進行濾波處理，并對處理后的數(shù)據(jù)進行分析，是否大于或等于某個預設值，即報警臨界溫度或者煙霧濃度。如果大于則啟動報警電路發(fā)出報警聲音，反之則為正常狀態(tài)。 系統(tǒng)控制方案設計 火災報警系統(tǒng) 主要實現(xiàn)對火災現(xiàn)場的測試工作，從而啟動火災報警系統(tǒng)。其主要由煙霧傳感數(shù)據(jù)采集程序、溫度傳感數(shù)據(jù)采集程序、聲光報警程序等三個部分組成。其中，煙霧傳感數(shù)據(jù)采集程序完成對煙霧濃度的采集并進行數(shù)據(jù)轉換；溫度采集程序顯示對現(xiàn)場的溫 度進行采集；報警程序設置報警的下限，當外界指標超出限制時，將進行聲光報警。其系統(tǒng)控制方案的設計原理圖如下： 5 圖 21 智能火災報警系統(tǒng)結構原理框圖 系統(tǒng)總體方案設計 系統(tǒng)控制器的選擇 ： 對于系統(tǒng)控制器的選型，要求控制器的功能強大，可靠性高，性價比高，精度和響應速度高?；谏鲜鲆螅驹O計分別對三種基本的系統(tǒng)控制器做了比較，再 進行選擇。 （ 1）高集成度，體積小，高可靠性 單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最 小的。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設計的，內部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的 CPU。單片機程序指令，常數(shù)及表格等固化在 ROM 中不易破壞，許多 信號通道均在一個芯片內，故可靠性高。 （ 2）控制功能強 為了滿足對對象的控制要求，單片機的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件 :分支轉移 6 能力， I/O 口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 （ 3）低電壓，低功耗，便于生產便攜式產品 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機內的工作電壓僅為 ～ ， 而工作電流僅為數(shù)百微安。 （ 4）易擴 展 片內具有計算機正常運行所必需的部件。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入 /輸出管腳，很容易構成各種規(guī)模的計算機應用系統(tǒng)。 （ 5）優(yōu)異的性能價格比 的特點 （ 1）可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的 F 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。一些使用冗余 CPU的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC 構成控 制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 （ 2） 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能 力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （ 3）易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC 的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的 7 功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編 語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 （ 4）系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng) 設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。 （ 5）體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 （ 1）機箱采用鋼結構，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。 （ 2）機箱內有專用底板，底板上有 PCI 和 ISA 插槽。 （ 3）機箱內有專門電源，電源有較強的抗干擾能力。 （ 4）要求具有連續(xù)長時間工作能力。 （ 5）一般采用便于安裝的標準機箱（ 4U 標準機箱較為常見） 根據(jù)系統(tǒng)設計要求，本設計選用單片機作為其控制系統(tǒng)。 檢測元件的選擇 ： 根據(jù)系統(tǒng)的設計要求及控制結構圖，需要檢測火災現(xiàn)場的溫度。對于溫度傳感 器的選型，要求傳感器的測溫精度高、響應速度快、抗干擾力好、可靠性高。基于上述要求，本設計選用 DS18B20 傳感器最為系統(tǒng)采集溫度信號用的傳感器。 ，即 “ 一線器件 ” ，其具有獨特的優(yōu)點： （ 1） 采用單總線的接口方式與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20的雙向通訊。單總線具有經濟性好，抗干擾能力強，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，使用方便等優(yōu)點，使用戶可輕松地組建傳感器網絡，為測量系統(tǒng)的構建引入全新概念。 （ 2） 測量溫度范圍寬，測量精度高。 DS18B20 的測量范圍為 55℃ 125℃ ；在 1085℃ 范圍內，精度為 177?！?。 8 （ 3） 在使用中不需要任何外圍元器件即可實現(xiàn)測溫。 （ 4） 多點組網功能。多個 DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。 （ 5） 供電方式靈活。 DS18B20可以通過內部寄生電路從數(shù)據(jù)線上獲取電源。因 此，當數(shù)據(jù)線上的時序滿足一定的要求時，可以不接外電源，從而使系統(tǒng)結構更趨 簡單，可靠性更高。 （ 6） 測量參數(shù)可配置。 DS18B20的測量分辨率可通過程序設定 912位。 （ 7） 負壓特性。電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 （ 8） 掉電保護功能。 DS18B20內部含有 EEPROM，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報警溫度的設定值。 DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經濟、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構建自己的經濟的測溫系統(tǒng)，因此也就被設計者們所青睞。 熱電阻是利用物質在溫度變化時自身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度 的。熱電阻的受熱部份 (感溫元件 )是用細金屬絲均勻地雙繞在絕緣材料制成的骨架上。當被測介質中有溫度發(fā)生變化時，所測得的溫度是感溫元件所在范圍內介質中的平均溫度。一般 熱電阻是測量低溫的溫度傳感器，測量溫度在 200800℃，具有如下優(yōu)點： （ 1）準確度高。在所有常用溫度計中，準確度最高，可達 1mk。 （ 2）輸出信號大，靈敏度高。如在 0℃用 Pt100 鉑熱電阻測溫，當溫度變化 1℃時，其電阻值約變化 ，如果通過電流為 2mA，則其電壓輸出量變化為 800μ V。在相同條件下，即使靈敏度比較高的 K 型熱電偶，其熱電動勢變化也只有 40μ V 左右。由此可見，熱電阻的靈敏度較熱電偶高一個數(shù)量級。 （ 3）測溫范圍廣，穩(wěn)定性好。在振動小而適宜的環(huán)境下，可在很長時間內保持 ℃以下的穩(wěn)定性 。 （ 4）無需參考點。溫度值可由測得的電阻值直接求出。 （ 5）輸出線性好。只用簡單的輔助回路就能得到線性輸出，顯示儀表可均勻刻度 9