【文章內容簡介】 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。無線四川師范大學成都學院課程設計報告 3 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。隨著科技進步和元器件成本的降低，無線火災自動報警系統(tǒng)的研發(fā)和生成成本也隨之降低，它在性能和價格上都具有很強的競爭力。 在我國，采用的無線通信方式的火災自動報警系統(tǒng)日益受 到重視。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 ； 集中式系統(tǒng)由智能型控制器和若干非智能探測節(jié)點構成，探測節(jié)點僅將火災參量傳送給控制器，由控制器智能地判斷火災狀態(tài)；分布式系統(tǒng)的控制器和探測節(jié)點均為智能型，也是今后火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展方 向。 火災報警技術的發(fā)展趨勢 在我國，采用的無線通信方式的火災自動報警系統(tǒng)日益受到重視。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；集中式系統(tǒng)由智能型控制器和若干非智能探測節(jié)點構成，探測節(jié)點僅將火災參量傳送給控制器，由控制器智能 地判斷火災狀態(tài)；分布式系統(tǒng)的控制器和探測節(jié)點均為智能型，也是今后火災自動報警系統(tǒng)的發(fā)展方向。 近幾年來，單片機已逐步深入應用到工農業(yè)生產各部門及人們生活的各個方面。各種類型的單片機也根據(jù)社會的需求而開發(fā)出來。單片機是器件級計算機系統(tǒng)，實際上它是一個微控制器或微處理器。由于它功能齊全，體積小，成本低，因此它可以應用到任何電子系統(tǒng)中去，同樣，它也可以廣泛應用于報警技術領域，使各類報警裝置的功能更加完善，可靠性大大提高，以滿足社會發(fā)展的需求。 2 火災報警器系統(tǒng)總體方案設計 火災探測器是消防自動報警的眼睛 。它將火災信號快速傳到報警控制器 ,發(fā)出警報信號。 火災報警器要 根據(jù)火災的特點 、 針對保護對象的特點進行 選擇探測器 ，四川師范大學成都學院課程設計報告 4 做到安全適用、技術先進經(jīng)濟合理的系統(tǒng)設計。 火災產生的原理 火災是一種失去人為控制的由燃燒造成的災害，產生火災的基本要素是可燃物、助燃物和點火源?？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。 一般可燃物在燃燒時先產生燃燒氣體，繼而產生煙霧，在氧氣充足的條件下就會完全燃燒而產生 火焰，發(fā)出可見光和不可見光，并散發(fā)出大量的熱，使環(huán)境溫度升高，其過程如圖 中曲線所示。 起火過程 中，剛開始會產生大量的煙霧且持續(xù)的時間相對較長，而此時現(xiàn)場的環(huán)境溫度還不是太高沒有驟變，若此時煙感傳感器感應到了煙霧就可以及時報警并在火勢沒擴大之前讓人們提前預防和撤離，這樣就可以把火災損失控制在最小限度。等到火焰燃燒后，它會快速蔓延，產生大量的熱而導致環(huán)境溫度的升高，若能感受到溫度的變化而報警提醒人們就可以比較及時地控制火災。若以此硬件設計中我會加入溫度傳感器和煙感傳感器配合工作 ,互補各自的不足，大大的降低了報警器的誤報率 。 圖 火災 時溫度和煙霧隨時間變化曲線 系統(tǒng)設計要求 根據(jù)以上火災 發(fā)生過程的分析，對火災報警器作以下要求： (1)聲、光雙重報警功能。 (2)異常報警功能。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)四川師范大學成都學院課程設計報告 5 出異常報警信號，引起人們注意，盡可能避免火災的發(fā)生。 (3)火災報警功能。一旦真出現(xiàn)火災 (煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常 )時，能立即發(fā)出聲光火災警報。 3 系統(tǒng) 硬件設計 此次設計是 根據(jù)火災發(fā)生過程的特點 針對于單片機原理及其應用展開的。 根據(jù)方案設計要求， 系統(tǒng)主要由煙感數(shù)據(jù)采集模塊、單片機控制模塊、驅動聲光報警模塊組成 。圖 31 為系統(tǒng)框架圖。 圖 31 火災報警器系統(tǒng)框架圖 煙感傳感器 煙感傳感器 選擇 煙感探測器可以分為離子感煙探測器和光電感煙探測器 ，本系統(tǒng)采用的是離子感煙探測器。 離子感煙傳感器對于煙霧氣顆粒檢測很有效，它會使兩極板間空氣分子電離為正、負離子，使原來不導電的空氣帶電。當火災發(fā)生時，正離子和負離子被吸附到煙霧粒子上，使正、負離子相互中和的概率增加，這樣煙霧粒子濃度大小可以以電流變化量大小表示出來，實現(xiàn)對火災參數(shù)的檢測。 離子式感煙探測器介紹 離子感煙式探測器是典型探測器，它是在電離室內含有少量 放射性物質 （镅241），可使電離室內空氣成為導體，允許一定電流在兩個電極之間的空氣中通過，射線使局部空氣成電離狀態(tài)，經(jīng)電壓作用形成離子流，這就給電離室一個有效的導電性。當煙粒子進入電離化區(qū)域時，它們由于與離子相接合而降低了空氣的導電性，形成離子移動的減弱。當導電性低于預定值時，探測器發(fā)出警報。 圖 為離子式感煙探測器。 離子感煙探測器有雙源雙室和單源雙室之分，它利用放射源制成敏感元件，并由內電離室 KR、外電 室 KM 及電子線路或編碼線路構成。雙源雙室探測器是由兩塊性能一致的放射源片（配對）制成互相串聯(lián)的兩個電室及電子線路組成的火災探測裝置。一個電室開孔稱為采樣電離室（或稱為外電室），煙可以順利進入，另一個是封閉電離室，稱為參考電離室（或內電離室），煙無法進入僅能與外界溫度四川師范大學成都學院課程設計報告 6 相通。在串聯(lián)的兩個電離室兩端直接接入直流電源，兩電離室形成一個分壓室。兩電離室電壓之和等于工作電壓 ， 流過兩個電離室電流相同。采用內、外電離室串聯(lián)的方法，是為了減少環(huán)境溫度、濕度、氣壓等自然條件對電離電流的影響，提高穩(wěn)定性，防止誤報。 圖 離子式感煙探測器 溫度傳感器 溫度傳感器選擇 溫度傳感器一般分為定溫式和差溫式。溫度傳感器只有在溫度發(fā)生較為大的變化時才能檢測到，而溫度突然升高時火災已經(jīng)發(fā)生，火苗已經(jīng)出現(xiàn)，所以溫度傳感器檢測不適用于火災發(fā)生的早期，但可在火災發(fā)生時煙霧較少時再次報警，它往往感測的范圍較小，一般安裝在不宜安裝感煙探測器的區(qū)域。 本文選擇的溫度傳感器是 DS18B20。 DS18B20 是美國 DALLAS 半導體公司繼DS1820 之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器 。 DS18B20 可用數(shù)據(jù)線供電 ，電壓范圍 為 V，其 測溫范圍： 55 ℃ 125 ℃，固有測溫分辨率為 ℃。 DS18B20 工作原理 DS18B20是美國 DALLAS半導體公司繼 DS1820之后最新推出的一種改進型智能溫度傳感器 ，其實物圖如圖 。 四川師范大學成都學院課程設計報告 7 圖 DS18B20實物圖 與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它 能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn) 9～ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式，可以分別在 ms 和 750 ms 內完成 9 位和 12 位的數(shù)字量 ,并且從 DS18B20 讀出的信息或寫入 DS18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫， 其原理圖如圖 所示。 溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線 ,總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源。 因而使 DS18B20 可使系統(tǒng)結構更趨簡單，可靠性更高。他在測溫精度、轉換時間、 傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820 有了很大的改進 ,給用戶帶來了更方便的 使用和更令人滿意的效果。 圖 DS18B20工作原理圖 DS18B20