【正文】 第 3 章 火災報警系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)核心芯片選擇 傳感器介紹 AD590 溫度傳感器 要準確地進行火災報警 ， 選擇合適的溫度和煙霧傳感器是準確報警的前提。物質(zhì)在燃燒時，由化學反應產(chǎn)生閃爍的紅外光輻射使硫化鉛紅外光敏元件感應，轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)放大后，就能向人們報警。這兩種探測器都屬定溫型，即當外界溫度超過某一限值時就會報警；還有一類是差溫型，升溫的速度超過特定值時，便會感應報警。 （ 2）感溫探測器。還有一種叫光電感應探測器，它有一個發(fā)光元件和一個光敏元件，平常光源發(fā)出的光，通過透鏡射到光敏元件上，電路維持正常，如果有煙霧從中阻隔，到達光敏元件上的光就顯著減弱，于是光敏元件就把光強的變化變成電的變化，通過放大電路向人們報警。 火災探測器主要分感煙、感溫、光輻射三大類： （ 1）感煙探測器。 （ 4）復合型火災報警系統(tǒng) 如果報警系統(tǒng)同時對溫度、煙霧和光輻射中的兩種或兩種以上參數(shù)做出響應，那么它就是復合型火災報警系統(tǒng)。感煙型火災報警系統(tǒng)主要有激光感煙式、光電感煙式和離子感煙式等。根據(jù)探測溫度參數(shù)的不同，一般可以將感溫型火災報警系統(tǒng)分為定溫式、溫差式等幾種。每次數(shù)據(jù)采集后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對現(xiàn)場情況進行判斷，然后綜合多次判斷結(jié)果做出最終的火情 判斷。且由于其體積小、操作維護方便、成本低廉等 , 具有廣闊的應用前景。當環(huán)境出現(xiàn)異常 (如煙霧濃度過大或是溫度較高 )時，能發(fā)傳感器 放大電路 A/D轉(zhuǎn)換 單片機 狀態(tài)指示燈 聲音報警 濃度顯示 按鍵 串口通信 圖 2２ 系統(tǒng)原理及組成框圖 出異常報警信號，引起人們注意，盡可能避免火災的發(fā)生。 本文設計的用于小型防火單位的單片機火災報警系統(tǒng)具有以下特點 : (1)能對室內(nèi)煙霧 (CO2, CO) 及溫度突變進行報警 ,具有 聲、光雙重報警功能。報警器將接收到火警信號后經(jīng)分析處理發(fā)出報警信號，警示消防控制中心的值班人員，并在屏幕上顯示 出火災的位置?；鹧嫒紵螅杆俾?延，產(chǎn)生大量的熱使得環(huán)境溫度升高，如果能將這時能夠探測到有效地溫度值，就可以比較及時地控制火災?？焖侔l(fā)展火焰則是火災擴散的速度特別快，這種類型的火災一般為空氣中混有大量可燃氣體。其中的氣溶膠、煙霧、火焰和熱量都稱為火災參量，通過對這些參量的測定便可確定是否存在火災?？扇細怏w與空氣混合，在較強火源作用下產(chǎn)生預混燃燒。根據(jù)可燃氣體與空氣混合方式不同有兩種燃燒方式，如果在燃燒前，可燃氣就與空氣均勻混和，則稱之為預混燃燒；如果可燃氣體和空氣分別進入燃燒區(qū)邊混合邊燃燒，則 稱之為擴散燃燒?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)可作為城市消防系統(tǒng)的單元，通過城市消防專用網(wǎng)與城市消防報警中心聯(lián)網(wǎng)，及時將報警信息傳遞到消防報警中心，城市消防報警中心會自動查找到火災發(fā)生的位置，并為消防隊員制定消防路線圖，以便消防隊員可以迅速抵達火災地點 [10]。殘酷的現(xiàn)實讓人們逐漸認識到監(jiān)控預警和消防工作的重要性，良好的監(jiān)控系統(tǒng)和及時的報警機制可以大大降低人員的傷亡，為社會減少不必要的損失 [8]。進入 90 年代，特別是 1993 年以來，火災造成的直接財產(chǎn)損失上升到年均十幾億元，年均死亡 2020 多人。據(jù)聯(lián)合國“世界火災統(tǒng)計中心 (WFSC)2020 統(tǒng)計資料”，全球每年大約發(fā)生火災 600 萬至 700 萬次，全球每年死于火災的人數(shù)約為 65000 至 75000 人?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)的智能性主要體現(xiàn)在火災判決和統(tǒng)籌管理方面，一般分為分散式、集中式和分布式，分散式系統(tǒng)由非智能型控制器若干智能型探測節(jié)點組成，由探測節(jié)點完成火災狀態(tài)的判斷 。無線火災自動報警系統(tǒng)起初僅用于特殊場合，如博物館、名勝古跡等不宜布線的場合，而且其價格也比較高 [4]。 第四階段，從 20 世紀 80 年代中后期開始，隨著計算機技術、控制技術、集成電路技術、傳感器技術及智能技術的快速發(fā)展，火災自動報警系統(tǒng)步入智能化時代，智能化火災報警系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，各種智能型的火災自動報警系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。在這一階段，火災報警系統(tǒng)普遍采用多線制布局方式，布線、調(diào)試、系統(tǒng)可靠性是系統(tǒng)發(fā)展的瓶頸。 此后， 隨著世界科技取得了突飛猛進的進步和各種新興技術的出現(xiàn)和發(fā)展，火災監(jiān)測技術也相應迅速發(fā)展，各種類型的火災探測器相繼問世，并日臻完善，火災自動報警系統(tǒng)也在此基礎上逐漸地蓬勃發(fā)展起來，其發(fā)展過程可以分為以下幾個階段 : 第一階段，從 19 世紀 40 年代至 20 世紀 40年代，火災報警系統(tǒng)處于發(fā)展的初級階段，采用的探測器主要是感溫式的探測器，它通過采集溫度信號，然后判定是否超出設定的閡值，從而判斷是否有火災發(fā)生。而無線火災報警系統(tǒng)能夠滿足目前要求，它具有安裝容易、快捷、便 宜、無需布線、對建筑物表面的最小破壞性、對功能變化的易適應性等特點。 MCU 。當發(fā)生火災時，可實現(xiàn)語音報警、故障自診斷、濃度顯示、報警限設置、延時報警等，是一種結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、使用方便、價格低廉、智能化的煙霧傳感器，具有一定的實用價值。 本文設計了一種基于單片機 805集成語音芯片 ISD14 A／ D轉(zhuǎn)換器 , 集成溫度傳感器 AD590 和氣體傳感器 TGS202等 ,利用多傳感器信息融合技術 ,完成語音報警的實用、可靠的單片機語音自動報警系統(tǒng) ,著重講述了該系統(tǒng)的組成形式及工作原理。為了避免火災以及減少火災造成的損失，我們必須按照“隱患險于明火，防患勝于救災，責任重于泰 山”的概念設計和完善火災自動報警系統(tǒng)，將火災消滅在萌芽狀態(tài)，最大限度地減少社會財富的損失。 本系統(tǒng)可安裝在 各防火單位，它負責不斷地向所監(jiān)視的現(xiàn)場發(fā)車巡檢信號，監(jiān)視現(xiàn)場的溫度、濃度等，并不斷反饋給報警控制器，控制器將接到的信號與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定火災。 傳感器 Abstract Now, with electronic products used in human life more and more widely, the resulting fire, more and more, we live in fire hazards lurking around everywhere. To avoid fires and reduce fire losses, we must follow the hidden dangers fire in prevention is better than disaster relief, the responsibility is extremely heavy, the concept design and improvement of automatic fire alarm system, fire nipped in the bud, the maximum reduce the loss of social wealth. This paper design a method that use single chip puter and digital voice chip ISD1420 to realize remote voice alarm, gives out the hardware structure and software of system, Based on the singlechip microputer 80C51, and speech chip ISD1420,temperature sensor AD590 and gas sensor TGS202 are used, and the multisensors information processing method is adopted . Practice the enunciation, The singlechip microputer technique has the extensively applied foreground in system alarm and other automatic control realm. This system can automatically to monitor the points which are acute to temperature. It can also send out alarm, show the points and record the occurring time when a fire has broke out. The system can be installed in all fire units, which is responsible for continuously monitoring the site to start the inspection signal, monitor the site of temperature, concentration, and continuous feedback to the alarm controller, the controller will receive the signal and the normal memory setting value was determined by paring to determine the fire. When fire occurs, can achieve sound and light alarm, fault diagnosis, concentration display, alarm limit settings and delay alarm is a simple structure, stable performance, easy to use, inexpensive, intelligent smoke sensor, has some practical value. Keywords ： Fire alarm 。隨著智能樓宇技術應用的迅速發(fā)展，商業(yè)市場對火災報警器的需求不斷增長，目前主要使用的是智能型總線制分布式計算機系統(tǒng)的火災報警系統(tǒng)，雖然在系統(tǒng)安裝方面比過去大大方便，但仍然不能滿足現(xiàn)代需要，其安裝成本約占設備成本的 33%～ 70%。 1890 年在英國，感溫式火災探測器研制成功并應用于火災探測系統(tǒng)，標志著火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展走上正軌 [2]。 第二階段， 20世紀 40 年代末，瑞士物理學家 Emst Meili 研究的離子感煙探測器推出以后，引起了人們對離子感煙探測器的重視，隨后感煙探測器得到廣泛應用，并逐漸占據(jù)了絕大部分市場，迫使感溫式探測器退居其次；到 70 年代末，光電式感煙探測器在光電技術的基礎上發(fā)展起來，并很快得到大力發(fā)展，它的使用壽命長，抗干擾能力強，沒有離子感煙探測器的放射性問題。但是這一時期的火災報警系統(tǒng)的智能化水平不高，采用有線連接對工程要求高。這種系統(tǒng)引入了無線電通信技術，利用無線通信方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線通信方式，將大多的電器裝置通過無線連接方式進行信息傳輸與控制，適用于各類建筑和場所。由于其具有安裝簡便、對建筑物無損壞作業(yè)、靈活性好，易于擴展等優(yōu)點，適用于許多場合，如名勝古跡、體育館、博物館、展覽中心、處于施工階段的建筑物、醫(yī)院等?；馂氖鞘澜缟习l(fā)生頻率較高的一種災害，幾乎每天都有火災發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，我國 70 年代火災年平均損失不到 億元， 80 年代火災年平均損失接近 億元。 嚴峻的事實證明，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，社會財富日益增加，火災給 人類、社會和自然造成的危害范圍不斷擴大，它不僅毀壞物質(zhì)財產(chǎn)，造成社會秩序的混亂，還直接危脅生命安全，給人們的心靈造成極大的傷害?；馂陌l(fā)生的早期，會使得燃燒物質(zhì)分解，析出大量的有毒氣體 CO，人們可能在毫無察覺火情的情況下就發(fā)生了 CO中毒，從而無力逃生，火災自動報警系統(tǒng)可監(jiān)測到 CO 濃度的變化，為人們提供CO 濃度超標報警信息，通知人們及時疏散 [9]?？扇嘉镆詺鈶B(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形態(tài)存在，助燃物通常是空氣中的氧氣。在產(chǎn)生氣溶膠的同時，產(chǎn)生分子較大 (直徑 一 10μm)的液體或固體微粒，稱為煙霧。這些熱量通過可燃物的直接燃燒、熱傳導、熱輻射和熱對流，使火從起火部位向周圍蔓延，導致了火勢的擴大，形成火災。明火則是火災發(fā)生時燃燒火焰產(chǎn)生的熱量使液體或固體的表面放出可燃氣體，并形成擴散燃燒，同時 發(fā)出含有紅、紫外線的火焰。起火過程中，起初和陰燃兩個階段所占的時間比較長，雖然產(chǎn)生大量的煙霧，但是環(huán)境溫度不太高，若探測器就應該從此階段開始進行探測，就可以火災損失控制在最小限度?；馂奶綔y器通過對火災發(fā)出的物理、化學現(xiàn)象 —— 氣（燃燒氣體）、煙（煙霧粒子）、熱（溫度）、光（火焰）的探測，將探測到的火情信號轉(zhuǎn)化成火警電信號傳遞給火災報警控制器。如果發(fā)生火災，系統(tǒng)以聲光的形式