【正文】 ....................... 30 致謝信 ....................................................................................................................................... 31 參考文獻 ................................................................................................................................... 32 附錄 .......................................................................................................................................... 33 2 第 1 章 引言 研究背景 近年來，隨著科學技術(shù)日新月異的發(fā)展，生產(chǎn)力水平達到了前所未有的高度。該系統(tǒng)的設計主要涵蓋以下六個方面：探測器的選型、單片機的選取、接口芯片的選取、報警裝置的設計、電源的設計以及聯(lián)動消防裝置的設計。 火災自動報警系統(tǒng)通過一定的方式向火災報警器發(fā)出火災報警信號火災報警控制器收到報警信號后，立即發(fā)出聲光報警，并打開消防聯(lián)動裝置。城市建筑發(fā)展越來越快，高層建筑越來越多，建筑面積大，用電設備多，供電要求高，人員集中等特點，這些都給高層建筑防火問題提出了很高的要求?；馂淖詣訄缶跋缆?lián)動系統(tǒng)，作為火災的先期預報、火災的及時撲滅、保障人身和財產(chǎn)安全，起到了不可替代的作用。這些系統(tǒng)在防火救災中起到了關(guān)鍵的作用，為保護人民的生命和財產(chǎn)作出了貢獻。近年來，我國火災自動報警工程應用技術(shù)實現(xiàn)了較快發(fā)展，但由于在實際應用中，火災自動報警系統(tǒng)的通訊協(xié)議不一致，火災自動報警工程技術(shù)水平還相對落后，還存在著一些比較突出的問題。我國使用的火災探測器雖然都進行了智能化設計，但由于傳感器件探測的參數(shù)較少、支持系統(tǒng)的軟件開發(fā)不成熟、各種算法的準確性缺乏足夠驗證、火災現(xiàn)場參數(shù)數(shù)據(jù)庫不健全等，火災自動報警系統(tǒng)難以準確判定粒子 (煙氣 )的濃度、現(xiàn)場溫度、光 波的強度以及可燃氣體的濃度、電磁輻射等指標，造成遲報、誤報、漏報情況較多。火災自動報警系統(tǒng)以多線制和總線制連接方式為主，探測器和報警器及控制器之間是采用兩條或多條的銅芯絕緣導線或銅芯電纜穿管相接，存在耗材多、成本高、抗干擾能力差的缺點。 ⑥ 超早期火災探測報警技術(shù)應用還幾乎處于空白。 火災自動報警系統(tǒng)網(wǎng)絡化是用 計算 機技術(shù)將控制器之間、探測器之間、系統(tǒng)內(nèi)部、各個系統(tǒng)之間以及城市 “l(fā)l9” 報警中心等通過一定的網(wǎng)絡協(xié)議進行相互連接，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)的調(diào)用，對火災自動報警系統(tǒng)實行網(wǎng)絡監(jiān)控管理，使各個獨立的系統(tǒng)組成一個大的網(wǎng)絡， 實現(xiàn)網(wǎng)絡內(nèi)部各系統(tǒng)之間的資源和信息共享，使城市 “l(fā)l9” 報警中心的人員能及時、準確掌握各單位的有關(guān)信息，對各系統(tǒng)進行宏 觀管理，對各系統(tǒng)出現(xiàn)的問題能及時發(fā)現(xiàn)并及時責成有關(guān)單位進行處理，從而彌補現(xiàn)在部分火災自動報警系統(tǒng)擅自停用，值班管理人員責任心不強、業(yè)務素質(zhì)低、對出現(xiàn)的問題處置不及時、不果斷等方面的不足。 火災自動報警系統(tǒng)的小型化是指探測部分或者說 網(wǎng)絡 中的 “ 子系統(tǒng) ” 小型化。 火災自動報警系統(tǒng)的組成形式多種多樣，它的發(fā)展目前可分為三個階段 [1]： 5 多線 制開關(guān)量式火災探測報警系統(tǒng)。 模擬量傳輸式智能火災報警系統(tǒng)。但是在目前的實際工程當中傳統(tǒng)型的區(qū)域報警系統(tǒng)、集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng)仍得到較為廣泛的應用。各應急疏散指示燈亮，指明疏散方向 ?；馂奶綔y器是系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，他的穩(wěn)定性、可靠性和靈敏度等技術(shù)指標會受到諸多因素的影響，因此火災探測器的選擇和布置應該嚴格按照規(guī)范進行。對警戒范圍中某一點周圍的火災參數(shù)作出響應。在產(chǎn)生火災報警信號的條件不再存在的情況下，不需要更換組件即能從報警狀態(tài)恢復到監(jiān)視狀態(tài)。通過遙控操作能恢復到監(jiān)視狀態(tài)。在產(chǎn)生火災報警信號的條件不再存在的情況下，需調(diào)換組件才能從報警 狀態(tài)恢復到監(jiān)視狀態(tài)或動作后不能恢復到監(jiān)視狀態(tài)。各種類型的火災探測器是自動觸發(fā)裝置，而在防火分區(qū)疏散通道、樓梯口等處設置的手動火災報警按鈕是手動觸發(fā)裝置，它應具有應急情況下，人工手動通報火警的功能。手動火災報警按鈕應設置在明顯的和便于操作的部位。 火災報警控制器 火災報警控制器是火災自動報警系統(tǒng)心臟，具有下述功能： (1) 用來接受火災信號并啟動火災警報裝置。 火災報警控制器分類 火災報警控制器種類繁多，根據(jù)不同的方法可分成不同的類別。 (2) 按結(jié)構(gòu)型式可分為： ａ 壁掛式火災報警控制器：連接的探測器回路相應少些，控制功能簡單，區(qū)域報警控制器多才用這種型式。 ｂ 總線制火災報警控制器：控制器與探測器采用總 線方式連接，探測器并聯(lián)或串聯(lián)在總線上。 (4) 時鐘與火災發(fā)生時間的記憶：系統(tǒng)中的時鐘走時通過軟件編程實現(xiàn)，具有相應的存儲單元，記憶事故發(fā)生時間?，F(xiàn)場火災報警通過探測器對火災信息進行檢測，從而判斷火災的發(fā)生具體位置。探測器所要達到的任務目標必須確定無誤的反應探測器在規(guī)定的工作環(huán)境中的作用。 第二，單片機的選取。本設計的接口芯片采 用并行接口芯片 8243。 第五，電源的設計。當單片機探測到火情后，會自動打開聯(lián)動消防裝置。 由于該系統(tǒng)主要用于多點集中檢測報警，故能對受測點進行巡回檢測，若有火情方可報警，并用數(shù)字指示出發(fā)生火災的地點。 圖 32 火災報警系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 11 第 4 章 系統(tǒng)硬件設計 硬件的組成 通過對火災情況的分析，本設計采用 41 所示硬件組成， 報警器硬件由煙霧信號采集模塊，聲光報警模塊以及聯(lián)動消防模塊組成。下面對上述的各模塊進行詳細的介紹。由煙霧進入外電離室，使內(nèi)外兩電離室離子電流不同，探測器就輸出與煙霧成正比的傳感信號。 如果在極板 P1和 P2 間加上 一個電壓 E，極板極板原來做雜亂無章運動的正負離子，此時在電場的作用下，正負離子做有規(guī)則的運動。如圖 43 所示。無煙霧時， A點電位約為 1/，外電離室的離子電流減少，等效電阻增加， A點電位下降，期下降程度與煙霧數(shù)量成正比。 DQ295的管腳排列如圖 46所示，其內(nèi)部功能框圖見 47所示。 3腳為電池電壓外部設置端，可以通過外接電阻網(wǎng)絡來改變其低電壓報警閥值。它由離子感煙探測器 UD02和與之配套的專用集成電路 DQ295 等組成。 途中 S 是試驗按鈕開關(guān)，離子探測器經(jīng) R3 由 9V 電壓供電；當按下 S 時，探測器由R R4 分壓供電，供電電壓只有 ，所有探測器 0 電輸出電平下降，相當于有煙霧狀態(tài)，則 B發(fā)出報警。而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都與 MCS51兼容。內(nèi)部方式時鐘電路如圖 49所示。電容值在 530PF 之間選擇。 圖 49 內(nèi)部方式和外部方式的時鐘電路 19 （ 2）省電工作方式 AT89C51 有兩種可用軟件來選擇的省電方式 空閑工作方式和掉電工作方式。 中斷系統(tǒng) 中斷技術(shù)是計算機一項很重要的技術(shù)。 MCS51 系列單片機中，不同類型的單片機，其中斷源數(shù)量不同。 （ 1） 系統(tǒng)的基本組成 MCS51 系列單片機有 5 個中斷源。 5個中斷源的中斷請求標志位及定時器 /計數(shù)器的控制位，均設置在定時控制 寄 存器 TCON 和串行口控制寄存器 SCON 中。 20 ④ 中斷管理 受 IP 寄存器控制， CPU 將各中斷源的優(yōu)先級分為高低 2 級，并遵循以下 2 條基本原則： 1）低優(yōu)先級中斷源可以 被高優(yōu)先級中斷源中斷，反之不能。由于不同的計算機有不同的中斷系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，其中斷相應的方式也有所不同。只有當該信號為高電平時，芯片才會根據(jù)控制端的控制信號發(fā)出報警聲，否則不會發(fā)聲報警。 21 圖 410 聲音報警接口 LED 顯示器 由 P2口的 ~ 分別控制 BS212 共陰極數(shù)碼管，予以進行光報警并顯示著火的地方。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導通點亮，而輸入低電平的則不點亮。由于各端口均為 4位，因此十分適宜用于 BCD 碼的輸入 /輸出。對于要求較高的系統(tǒng)，通常電源選擇比較可靠的專業(yè)廠家設計的穩(wěn)定電源系統(tǒng)。通常，把穩(wěn)壓電源成為主電，電池成為備電。 圖 414 電源電路板設計 消防聯(lián)動裝置 消防聯(lián)動裝置的設計在火災自動報警系統(tǒng)的總體設計中占據(jù)了重要的位置。 24 圖 415 消防聯(lián)動裝置 由于本設計中，消防聯(lián)動裝置的設計僅僅是設計的一部分，使用在特定環(huán)境時，其各項參數(shù)都不是恒定的值，但工作原理大同小異，所有具體的電阻值及元件型號不用選定。 圖 51 火災報警系統(tǒng)的主流程圖 讀數(shù)子程序 讀數(shù)子程序主要用來讀入 8243 輸入口的信息，并檢查是否 有報警信號，程序流程如圖 52 所示。 27 圖 53 核對子程序流程圖 查找報警電子程序 查找報警電子程序要完成三項任務：第一項任務是判斷當前讀的是 8243 四個口中的哪一個；第二項任務是判斷這個口所在的片；第三項任務是判斷這個口有哪幾個不為零點。 28 圖 54 查找報警點子程序流程圖 顯示及報警子程序 顯示及報警子程序主要用于對所查找的報警點進行顯示報警，其程序流程如圖 55所示。 在設計過程中，我遇到的最大難題就是對探測器的選擇以及系統(tǒng)軟件的設計。 系統(tǒng)展望 在本設計中，由于采用新型離子感煙器探測器以及與之相配套的專 用集成電路，輸出的是開關(guān)量信號，使得本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的火災自動報警有著很大的不同。 31 致謝信 兩個月的努力就要畫上一個完滿的句號，回首過去兩個月緊張的畢業(yè)設計課程以及在工作中所經(jīng)歷的困惑、艱辛和努力都成為一種美好的回憶。也離不開同學的熱心幫助和意見。