【文章內(nèi)容簡介】 步入智能化時代，智能化火災(zāi)報警系統(tǒng)迅速發(fā)展起來，各種智能型的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)相繼出現(xiàn)。模擬量可尋址技術(shù)的應(yīng)用使得 火災(zāi)報警系統(tǒng)的安全性、精準(zhǔn)性和智能性有了很大提高，在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)展史上具有里程碑的意義。 近年來，采用無線通信方式的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在國外悄然興起。這種系統(tǒng)引入了無線電通信技術(shù)，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(jìn)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(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計報告 3 火災(zāi)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(jìn)步和元器件成本的降低，無線火災(zāi)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(zāi)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?zāi)自動報警系統(tǒng)的智能性主要體現(xiàn)在火災(zāi)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(zāi)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(gòu)成，探測節(jié)點僅將火災(zāi)參量傳送給控制器，由控制器智能地判斷火災(zāi)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(zāi)自動報警系統(tǒng)的發(fā)展方向。 火災(zāi)報警技術(shù)的發(fā)展趨勢 在我國，采用的無線通信方式的火災(zāi)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?zāi)自動報警系統(tǒng)的智能性主要體現(xiàn)在火災(zāi)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(zāi)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(gòu) 成，探測節(jié)點僅將火災(zāi)參量傳送給控制器，由控制器智能地判斷火災(zāi)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(zāi)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(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(yīng)用到任何電子系統(tǒng)中去，同樣，它也可以廣泛應(yīng)用于報警技術(shù)領(lǐng)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(zāi)報警器系統(tǒng)總 體方案設(shè)計 火災(zāi)探測器是消防自動報警的眼睛。它將火災(zāi)信號快速傳到報警控制器 ,發(fā)出警報信號。 火災(zāi)報警器要 根據(jù)火災(zāi)的特點 、 針對保護(hù)對象的特點進(jìn)行 選擇探測器 ，四川師范大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計報告 4 做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)經(jīng)濟(jì)合理的系統(tǒng)設(shè)計。 火災(zāi)產(chǎn)生的原理 火災(zāi)是一種失去人為控制的由燃燒造成的災(zāi)害，產(chǎn)生火災(zāi)的基本要素是可燃物、助燃物和點火源。可燃物以氣態(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(chǎn)生燃燒氣體，繼而產(chǎn)生煙霧，在氧氣充足的條件下就會完全燃燒而產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)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(yù)防和撤離，這樣就可以把火災(zāi)損失控制在最小限度。等到火焰燃燒后，它會快速蔓延，產(chǎn)生大量的熱而導(dǎo)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(zāi)。若以此硬件設(shè)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(zāi) 時溫度和煙霧 隨時間變化曲線 系統(tǒng)設(shè)計要求 根據(jù)以上火災(zāi)發(fā)生過程的分析，對火災(zāi)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(dāng)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(xué)成都學(xué)院課程設(shè)計報告 5 出異常報警信號，引起人們注意，盡可能避免火災(zāi)的發(fā)生。 (3)火災(zāi)報警功能。一旦真出現(xiàn)火災(zāi) (煙霧和溫度同時出現(xiàn)異常 )時，能立即發(fā)出聲光火災(zāi)警報。 3 系統(tǒng) 硬件設(shè)計 此次設(shè)計是 根據(jù)火災(zāi)發(fā)生過程的特點 針對于單片機原理及其應(yīng)用展開的。 根據(jù)方案設(shè)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(qū)動聲光報警模塊組成 。圖 31 為系統(tǒng)框架圖。 圖 31 火災(zāi)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(fù)離子，使原來不導(dǎo)電的空氣帶電。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，正離子和負(fù)離子被吸附到煙霧粒子上，使正、負(fù)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(zāi)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(nèi)含 有少量 放射性物質(zhì) （镅241），可使電離室內(nèi)空氣成為導(dǎo)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(dǎo)電性。當(dāng)煙粒子進(jìn)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(dǎo)電性，形成離子移動的減弱。當(dāng)導(dǎo)電性低于預(yù)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(nèi)電離室 KR、外電室 KM 及電子線路或編碼線路構(gòu)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(zāi)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(jìn)入，另一個是封閉電離室，稱為參考電離室（或內(nèi)電離室），煙無法進(jìn)入僅能與外界溫度四川師范大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)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(nèi)、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(zāi)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(zāi)發(fā)生的早期，但可在火災(zāi)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(dǎo)體公司繼DS1820 之后最新推出的一種改進(jìn)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(dǎo)體公司繼 DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器 ，其實物圖如圖 。 四川師范大學(xué)成都學(xué)院課程設(shè)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(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量 ,并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?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 DS