【正文】 ................................................................................................................................... 32 附錄 .......................................................................................................................................... 33 2 第 1 章 引言 研究背景 近年來(lái)，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(duì)其火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警做以更加深刻的研究。要在智能建筑中創(chuàng)造一個(gè)安全舒適的環(huán)境，消防安全是其中的一個(gè)重要的方面。 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是人們?yōu)榱嗽缙诎l(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時(shí)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(chǎng)所的一種自動(dòng)消防設(shè)施，是人類同火災(zāi)作斗爭(zhēng)的有力工具。這些建筑根據(jù)消防規(guī)范都安裝了獨(dú) 立的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。但在實(shí)際操作中，由于火警信息需經(jīng)過(guò)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(dòng)報(bào)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(guò)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(shí)，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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的可靠性和更廣泛的應(yīng)用。由于火災(zāi)探測(cè)器的安裝環(huán)境極其復(fù)雜，加之各種傳感器在探測(cè)火災(zāi)方面存在著某些先天不足，無(wú)法準(zhǔn)確地感應(yīng)各種物質(zhì)在燃燒過(guò)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(duì)火災(zāi)發(fā)生過(guò)程中所產(chǎn)生的不同粒徑和顏色的煙存在探測(cè) “ 盲區(qū) ” ，誤報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。國(guó)外已開發(fā)出適合潔凈空間高靈敏度感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，如激光式高靈敏度感煙火災(zāi)探測(cè)器，吸氣式高靈敏度感煙火災(zāi)探 測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和氣體火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，與普通火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)相比，其探測(cè)靈敏度提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，甚至更多，這些系統(tǒng)采用了激光粒子計(jì)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(lái)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(shí)或幾天內(nèi)識(shí)別潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)性，實(shí)現(xiàn)超早期火災(zāi)報(bào)警。 4 第 2 章 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)概述 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)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(guò)感溫 、 感煙和感光等火災(zāi)探測(cè)器變成電信 號(hào)，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器，并同時(shí)顯示出火災(zāi)發(fā)生的部位，記錄火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間。 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)智能化是使探測(cè)系統(tǒng)能模仿人的思維，主動(dòng)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(jì)算處理，對(duì)各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判斷，從而準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)和探測(cè)火災(zāi)，避免誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象。此外，規(guī)模龐大的建筑使用全智能型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)， 即探測(cè)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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)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(huì)變得很小，甚至對(duì)較小的報(bào)警設(shè)備安裝單位就可以不再獨(dú)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(bào)警，這樣火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)安裝、使用、管理就變得簡(jiǎn)潔、省錢、方便。隨著我國(guó) 經(jīng)濟(jì) 的不斷 發(fā)展 、人們安全意識(shí)的增強(qiáng)、 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)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(jí)住宅積極推廣應(yīng)用防盜、防火聯(lián)動(dòng)報(bào)警裝置或獨(dú)立式感煙探測(cè)器，對(duì)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(guó)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(cè)報(bào)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(dòng)報(bào)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(bào)警系統(tǒng)或集中報(bào)警系統(tǒng)，可達(dá)到對(duì)整個(gè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。安裝在保護(hù)區(qū)的探測(cè)器不斷的向所監(jiān)視的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出巡檢信號(hào)，監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的煙霧濃度、溫度等，并不斷反饋給報(bào)警控制器，控制器將接到的信號(hào)與內(nèi)存的正常整定值比較、判斷確定火災(zāi)。同時(shí)向火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出警鈴報(bào)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(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以顯示火災(zāi)區(qū)域 。 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的組成 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是由觸發(fā)器件、火災(zāi)報(bào)警裝置、火災(zāi)警報(bào)裝置以及具有其它輔助功能的裝置組成的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) ， 在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，自動(dòng)或手動(dòng)產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào)的器件稱為觸發(fā)件，主要包括火災(zāi)探測(cè)器和手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕。 它 能對(duì)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(dòng)產(chǎn)生火災(zāi)報(bào)警信號(hào) ，或向控制和指示 設(shè)備發(fā)出現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)狀態(tài)信號(hào)的裝置。 火災(zāi)探測(cè)器的分類 目前火災(zāi)探測(cè)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(diǎn)型火災(zāi)探測(cè)器。 （ 2） 線型火災(zāi)探測(cè)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(cè)器。根據(jù)復(fù)位的方式不同，又可分為以下三種： ① 自動(dòng)復(fù)位火災(zāi)探測(cè)器。 ② 遙控復(fù)位火災(zāi)探測(cè)器。 ③ 手動(dòng)復(fù)位火災(zāi)探測(cè)器。 （ 2） 不可復(fù)位火災(zāi)探測(cè)器。 火災(zāi)探測(cè)器的選擇 火災(zāi)探測(cè)器的選擇應(yīng)符合下列要求： (1) 對(duì)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(méi)有火焰輻射的，選用感煙探頭； (2) 對(duì)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(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速，有強(qiáng)烈的火焰輻射和少量煙、熱的，選用火焰探頭； (4) 對(duì)情況復(fù)雜或火災(zāi)形成特點(diǎn)不可預(yù)料的，可進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)選用適宜的探頭。 表 2 . 1 點(diǎn)型感煙、感溫火災(zāi)探測(cè)器的實(shí)用高度 [ 3 ] 房間高度( m) 感煙探測(cè) 器 感 溫 探 測(cè) 器 一 級(jí) 二 級(jí) 三 級(jí) 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(bào)警按鈕 手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕概述 7 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)有自動(dòng)和手動(dòng)兩種觸發(fā)裝置。 2 手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕的設(shè)置 每個(gè)防火分區(qū)應(yīng)至少設(shè)置一只手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕。手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕宜設(shè)置在公共活動(dòng)場(chǎng)所的出入口處。當(dāng)安裝在墻上時(shí)其底邊距地高度宜為 ~，且應(yīng)有明顯的標(biāo)志。因?yàn)榧锌刂破髟O(shè)在消防室內(nèi)，能更快采取措施，所以當(dāng)沒(méi)有集中報(bào)警器時(shí)，它才接入?yún)^(qū)域報(bào)警器，但應(yīng)單獨(dú)占用一個(gè)部位號(hào)。該設(shè)備也可用來(lái)指示著火部位和記錄有關(guān)信息。 (3) 自動(dòng)地監(jiān)視系統(tǒng)的正確運(yùn)行和對(duì)特定故障給出聲、光報(bào)警。 (1) 按控制范圍可分為： ａ 區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器：直接連接火災(zāi)探測(cè)器，處理各種報(bào)警信息。 ｃ 控制中心火災(zāi)報(bào)警控制器：它兼有區(qū)域，集中兩級(jí)或火災(zāi)報(bào)警控制 器的特點(diǎn)，即可以作區(qū)域級(jí)使用，連接控制器；又可以作集中級(jí)使用，連接區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器。 ｂ 臺(tái)式火災(zāi)報(bào)警控制器：連接探測(cè)器回路數(shù)較多，聯(lián)動(dòng)控制較復(fù)雜，集中式報(bào)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(bào)警控制器：探測(cè)器與控制器的連接采用一一對(duì)應(yīng)方式。 報(bào)警控制器的功能 (1) 火災(zāi)報(bào)警：當(dāng)收到探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)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(lái)的火警信號(hào)時(shí)，均可在報(bào)警器中報(bào)警。 (3) 火警優(yōu)先：在故障報(bào)警或已處理火警時(shí)，若發(fā)生火警則報(bào)火警，而當(dāng)火警清除后又自動(dòng)報(bào)原有的故障。 (5) 自檢功能：為了提高報(bào)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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)原理圖如圖 31所示。當(dāng)報(bào)警器檢測(cè)到火災(zāi)信息后，產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，同時(shí)打開聯(lián)動(dòng)消防裝置。探測(cè)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(cè)器是的選型問(wèn)題?；诨馂?zāi)的特殊情況，本設(shè)計(jì)選用離子感煙探測(cè)器。探測(cè)器的設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)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(jì)選用的單片機(jī)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(jì)的報(bào)警裝置聲光報(bào)警裝置：首先，起火地點(diǎn)會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警：同時(shí)，控制室會(huì)也發(fā)出聲音報(bào)警同時(shí)顯示具體的著火地點(diǎn)，報(bào)警裝置在設(shè)計(jì)的隨后章節(jié)中 10 會(huì)詳細(xì)說(shuō)明。當(dāng)單片機(jī)探測(cè)到火情時(shí)，會(huì)自動(dòng)切斷用電電路，同時(shí)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(dòng)裝置。消防聯(lián)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)見(jiàn)隨后章節(jié)。本火災(zāi)報(bào)警器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等特點(diǎn)。該系統(tǒng)的探測(cè)器選用開關(guān)量探測(cè)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(bào)警模塊， 5,6 組成聯(lián)動(dòng)消防裝置。聲光報(bào)警模塊由單片機(jī)和報(bào)警電路組成，由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)不同的聲光報(bào)警（異常報(bào)警、故障報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警）功能。 圖 41 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)硬件框圖 煙霧信號(hào)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(chǎng)煙霧濃度這一非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并以數(shù)字量的形式送個(gè)單片機(jī)。 離子感煙探測(cè)器由兩個(gè)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(cè)器的工作原理如圖 42所示。初始條件下，在 B 點(diǎn)的電位 Vb是相對(duì)穩(wěn)定的，煙霧進(jìn)入 AB之間的檢測(cè)室時(shí)，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(jué)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(diǎn)上分壓值發(fā)生相應(yīng)的變化，這一變化經(jīng)過(guò)電路放大，做為火警信號(hào)輸出從而實(shí)現(xiàn)煙信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。電離室又可分為雙極性和單極性兩種，整個(gè)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(gè)電離室內(nèi)分維兩個(gè)性質(zhì)不同的區(qū)域。我們把這個(gè)非電離區(qū)稱之為主探測(cè)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(shí)，部分正離子和負(fù)離子 被吸附到燃燒生成物和煙霧顆粒上，所以它們?cè)陔妶?chǎng)中的速度就比原來(lái)慢的多，并且在移動(dòng)還有部分正負(fù)離子中和，這樣到達(dá)正負(fù)極板的離子數(shù)量相對(duì)減少，即離子電流