【正文】 ............................................................................................................. 31 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................... 32 附錄 .......................................................................................................................................... 33 2 第 1 章 引言 研究背景 近年來，隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，生產(chǎn)力水平達(dá)到了前所未有的高度。所以我們要對其火災(zāi)自動報警做以更加深刻的研究。要在智能建筑中創(chuàng)造一個安全舒適的環(huán)境，消防安全是其中的一個重要的方面。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是人們?yōu)榱嗽缙诎l(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時采取有效措施，控制和撲滅火災(zāi)，而設(shè)置在建筑物中或其他場所的一種自動消防設(shè)施，是人類同火災(zāi)作斗爭的有力工具。這些建筑根據(jù)消防規(guī)范都安裝了獨立的火災(zāi)報警系統(tǒng)。但在實際操作中，由于火警信息需經(jīng)過保安值班人員的處理，人為的因素起到了關(guān)鍵的作用。 以火災(zāi)自動報警技術(shù)為核心的建筑消防系統(tǒng)，是預(yù)防和遏制建筑火災(zāi)的重要保障。 ① 適用范圍過小。 ② 智能化程度低。 ③ 網(wǎng)絡(luò)化程度低。 ④ 組件連接方式有待改善。同時，銅導(dǎo)線耐高溫性能差、易磨損，系統(tǒng)施工維修復(fù)雜，影 響了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的可靠性和更廣泛的應(yīng)用。由于火災(zāi)探測器的安裝環(huán)境極其復(fù)雜，加之各種傳感器在探測火災(zāi)方面存在著某些先天不足，無法準(zhǔn)確地感應(yīng)各種物質(zhì)在燃燒過程中所特有的聲波、光譜、輻射、氣味等諸多方面發(fā)生的微妙變化，對火災(zāi)發(fā)生過程中所產(chǎn)生的不同粒徑和顏色的煙存在探測 “ 盲區(qū) ” ，誤報、漏報現(xiàn)象時有發(fā)生。國外已開發(fā)出適合潔凈空間高靈敏度感煙火災(zāi)探測報警系統(tǒng)，如激光式高靈敏度感煙火災(zāi)探測器，吸氣式高靈敏度感煙火災(zāi)探測報警系統(tǒng)和氣體火災(zāi) 探測報警系統(tǒng)，與普通火災(zāi)探測報警系統(tǒng)相比，其探測靈敏度提高了兩個數(shù)量級，甚至更多，這些系統(tǒng)采用了激光粒子計數(shù)、激光散射等原理監(jiān)視被保護(hù)空間，以單位體積內(nèi)粒子增加的多少來判斷是否發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)可在火災(zāi)發(fā)生前幾小時或幾天內(nèi)識別潛在的火災(zāi)危險性，實現(xiàn)超早期火災(zāi)報警。 4 第 2 章 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)簡介 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)概述 火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 能夠在火災(zāi)初期，將燃燒產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過感溫 、 感煙和感光等火災(zāi)探測器變成電信號，傳輸?shù)交馂?zāi)報警控 制器，并同時顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位，記錄火災(zāi)發(fā)生的時間。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)智能化是使探測系統(tǒng)能模仿人的思維，主動采集環(huán)境溫度、濕度、灰塵、光波等數(shù)據(jù)模擬量并充分采用模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行計算處理，對各項環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行對比判斷，從而準(zhǔn)確地預(yù)報和探測火災(zāi)，避免誤報和漏報現(xiàn)象。此外，規(guī)模龐大的建筑使用全智能型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)， 即探測器和控制器均為智能型，分別承擔(dān)不同的職能，可提高系統(tǒng)巡檢速度、穩(wěn)定性和 可靠性。如果火災(zāi)自動報警系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，那么系統(tǒng)中的中心控制器等設(shè)備就會變得很小，甚至對較小的報警設(shè)備安裝單位就可以不再獨立設(shè)置，而依靠網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備、服務(wù)資源進(jìn)行判斷、控制、報警，這樣火災(zāi)自動報警系統(tǒng)安裝、使用、管理就變得簡潔、省錢、方便。隨著我國 經(jīng)濟(jì) 的不斷 發(fā)展 、人們安全意識的增強、 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的進(jìn)一步完善以及智能化程度的提高，在社區(qū)家庭特 別 是高級住宅積極推廣應(yīng)用防盜、防火聯(lián)動報警裝置或獨立式感煙探測器，對干預(yù)防居民家庭火災(zāi)是非常必要和行之有效的措施。這是第一代產(chǎn)品，目前國內(nèi)極少數(shù)廠家生產(chǎn)外，它基本上已處于被淘汰狀態(tài)。這是第二代產(chǎn)品，尤其式二總線制開關(guān)量式探測報警系統(tǒng)目前正被大量使用。這是第三代產(chǎn)品。 目前火災(zāi)自動報警系統(tǒng)有智能型、全總線型以及綜合型等，這些系統(tǒng)不分區(qū)域報警系統(tǒng)或集中報警系統(tǒng)，可 達(dá)到對整個火災(zāi)自動報警系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。安裝在保護(hù)區(qū)的探測器不斷的向所監(jiān)視的現(xiàn)場發(fā)出巡檢信號，監(jiān)視現(xiàn)場的煙霧濃度、溫度等，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(zāi)。同時向火災(zāi)現(xiàn)場發(fā)出警鈴報警，在火災(zāi)發(fā)生樓層的上下相鄰層或火災(zāi)區(qū)域的相鄰區(qū)域也同時發(fā)出報警信號，以顯示火災(zāi)區(qū)域。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的組成 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是由觸發(fā)器件、火災(zāi)報警裝置、火災(zāi)警報裝置以及具有其它輔助功能的裝置組成的火災(zāi)報警系統(tǒng) ， 在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中，自動或手動產(chǎn)生火災(zāi)報警信號的器件稱為觸發(fā)件，主要包括火災(zāi)探測器和手動火災(zāi)報警按鈕。 它 能對火災(zāi)參數(shù) (如煙、溫度、火焰輻射、氣體濃度等 )響應(yīng)，并自動產(chǎn)生火災(zāi)報警信號 ，或向控制和指示設(shè)備發(fā)出現(xiàn)場火災(zāi)狀態(tài) 信號的裝置。 火災(zāi)探測器的分類 目前火災(zāi)探測器的種類很多，按照不同的方式有不同的分類方法 [2]。 2 根據(jù)感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)不同，可分為： 6 （ 1） 點型火災(zāi)探測器。 （ 2） 線型火災(zāi)探測器。 3 根據(jù)操作后是否能復(fù)位，可分為： （ 1） 可復(fù)位火災(zāi)探測器。根據(jù)復(fù)位的方式不同，又可分為以下三種： ① 自動復(fù)位火災(zāi)探測器。 ② 遙控復(fù)位火災(zāi)探測器。 ③ 手動復(fù)位火災(zāi)探測器。 （ 2） 不可復(fù)位火災(zāi)探測器。 火災(zāi)探測器的選擇 火災(zāi)探測器的選擇應(yīng)符合下列要求： (1) 對火災(zāi)初期有陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙和少量的熱，很少或沒有火焰輻射的，選用感煙探頭； (2) 對火災(zāi)發(fā)展迅速，產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射的，選用感煙探頭、感溫探頭、火焰探頭或它們的組合； (3) 對火災(zāi)發(fā)展迅速，有強烈的火焰輻射和少量煙、熱的，選用火焰探頭； (4) 對情況復(fù)雜或火災(zāi)形成特點不可預(yù)料的，可進(jìn)行模擬實驗，根據(jù)實驗選用適宜的探頭。 表 點型感煙、感溫火災(zāi)探測器的實用高度 [ 3] 房 間 高 度(m) 感 煙 探 測 器 感 溫 探 測 器 一 級 二 級 三 級 12h ?20 不適合 不適合 不適合 不適合 8h ? 12 適 合 不適合 不適合 不適合 6h ? 8 適 合 適 合 不適合 不適合 4h ? 6 適 合 適 合 適 合 不適合 h ? 4 適 合 適 合 適 合 適 合 火災(zāi)報警按鈕 手動火災(zāi)報警按鈕概述 7 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)應(yīng)有自動和手動兩種觸發(fā)裝置。 2 手動火災(zāi)報警按鈕的設(shè)置 每個防火分區(qū)應(yīng)至少設(shè)置一只手動火災(zāi)報警按鈕。手動火災(zāi)報警按鈕宜設(shè)置在公共活動場所的出入口處。當(dāng)安裝在墻上時其底邊距地高度宜為 ~，且應(yīng)有明顯的標(biāo)志。因為集中控制器設(shè)在消防室內(nèi)，能更快采取措施，所以當(dāng)沒有集中報警器時，它才接入?yún)^(qū)域報警器，但應(yīng)單獨占用一個部位號。該設(shè)備也可用來指示著火部位和記錄有關(guān)信息。 (3) 自動地監(jiān)視系統(tǒng)的正確運行和對特定故障給出聲、光報警。 (1) 按控制范圍可分為： ａ 區(qū)域火災(zāi)報警控制器：直接連接火災(zāi)探測器，處理各種報警信息。 ｃ 控制中心火災(zāi)報警控制器：它兼有區(qū)域，集中兩級或火災(zāi)報警控制器的特點，即可以作區(qū) 域級使用，連接控制器；又可以作集中級使用，連接區(qū)域火災(zāi)報警控制器。 ｂ 臺式火災(zāi)報警控制器：連接探測器回路數(shù)較多，聯(lián)動控制較復(fù)雜，集中式報警 8 器常采用這種方式。 (3) 按系統(tǒng)布線方式分為： ａ 多線制火災(zāi)報警控制器：探測器與控制器的連接采用一一對應(yīng)方式。 報警控制器的功能 (1) 火災(zāi)報警：當(dāng)收到探測器、手動報警開關(guān)、消火栓開關(guān)及輸入模塊所配接的設(shè)備所發(fā)來的火警信號時，均可在報警器中報警。 (3) 火警優(yōu)先：在故障報警或已處理火警時，若發(fā)生火警則報火警，而當(dāng)火警清除后又自動報原有的故障。 (5) 自檢功能：為了提高 報警系統(tǒng)的可靠性，控制器設(shè)置了檢查功能，可定期或不定期的進(jìn)行模擬火警檢查。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)原理圖如圖 31所示。當(dāng)報警器檢測到火災(zāi)信息后，產(chǎn)生相應(yīng)的報警信號，同時打開聯(lián)動消防裝置。探測器的作業(yè) 環(huán)境是非常重要的，這決定了在具體環(huán)境中探測器是的選型問題?；诨馂?zāi)的特殊情況，本設(shè)計選用離子感煙探測器。探測器的設(shè)計是本設(shè)計的中心任務(wù)，具體情況將在隨后的章節(jié)中進(jìn)行闡述。根據(jù)要求，本設(shè)計選用的單片機是 AT89C51。 第三，接口芯片。有關(guān) 8243 的資料將在隨后的章節(jié)中談到。本設(shè)計的報警裝置聲光報警裝置：首先，起火地點會發(fā)出聲音報警：同時，控制室會也發(fā)出聲音報警同時顯示具體的著火地點，報警裝置在設(shè)計的隨后章節(jié)中 10 會詳細(xì)說明。當(dāng)單片機探測到火情時，會自動切斷用電電路，同時在不影響正常工作前提下轉(zhuǎn)換為備用電源供電。 第六，消防聯(lián)動裝置。消防聯(lián)動裝置的設(shè)計見隨后章節(jié)。本火災(zāi)報警器具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等特點。該系統(tǒng)的探測器選用開關(guān)量探測器。硬件電路圖如圖 32所示。圖中 1,2,3 組成數(shù)據(jù)采集模塊， 4,5 組成聲光報警模塊， 5,6 組成聯(lián)動消防裝置。聲光報警模塊由單片機和報警電路組成，由單片機控制實現(xiàn)不同的聲光報警（異常報警、故障報警、火災(zāi)報警）功能。 圖 41 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)硬件框圖 煙霧信號采集模塊 圖 41 中 1， 2， 3 組成煙霧數(shù)據(jù)采集模塊，將現(xiàn)場煙霧濃度這一非電信號轉(zhuǎn)化為電信號，并以數(shù)字量的形式送個單片機。 離子感煙探測器由兩個電離室組成，外電離室有空與外界相通，煙霧可進(jìn)入電離室，而內(nèi)電離室是封閉的，煙霧不能進(jìn)入。 離子 煙霧探測器的工作原理如圖 42 所示。初始條件下，在 B點的電位 Vb 是相對穩(wěn)定的，煙霧進(jìn)入 AB 之間的檢測室時，電離狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致 AB 之間的電阻阻值變化，而 BC 間組成的參照室因不感覺煙的存在，基本保持阻值初始狀態(tài)不變，根據(jù)歐姆定律，在 B點上分壓值發(fā)生相應(yīng)的變化，這一變化經(jīng)過電路放大，做為火警信號輸出從而實現(xiàn)煙信號到電信號的轉(zhuǎn)變。電離室又可分為雙極性和單極性兩種，整個電離室全部 a 射線所照射電離室內(nèi)的空氣都被電離，我們把這種電離室稱之為雙極性電離室。這樣在同一個電離室內(nèi)分維兩個性質(zhì)不同的區(qū)域。我們把這個非電離區(qū)稱之為主探測區(qū) 13 圖 43 單極性電離室工作原理 當(dāng)外電離室進(jìn)入燃燒生成物或者煙霧時，部分正離子和負(fù)離子 被吸