【正文】 .................. 26 ............................................................................................... 26 ................................................................................................................ 26 ............................................................................................................. 27 IV ....................................................................................................................... 27 第 5 章．總結(jié)與展望 .............................................................................................................. 28 ....................................................................................................................... 28 ....................................................................................................................... 30 致 謝 ........................................................................................................................................ 32 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 33 附 錄 ........................................................................................................................................ 34 基于單片機(jī)的火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 1 第 1 章 ．緒論 概述 火災(zāi)是世界上發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，幾乎每天都有火災(zāi)發(fā)生。隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，我國的火災(zāi)發(fā)生次數(shù)、造成的損失呈上升趨勢。于是人們開始尋求一種早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的方法 ，以便控制和撲滅火災(zāi)，減少損失 。 目前國內(nèi)廠家多偏重用于大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災(zāi)報警系統(tǒng)的研發(fā) , 他們采用集中區(qū)域報警控制方式 , 其系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高。 發(fā)展趨勢 火災(zāi)報警系統(tǒng)從發(fā)展過程來看，大體可分 為三個階段。每個探測器除需要提供兩根電源線外，還需提供一根報警信號線，探測器電源由報警器提供，探測器的信號線均連接到報警顯示盤上，報警時點亮相應(yīng)的指示燈。 此系統(tǒng)已采用微處理器控制，一般有四線制、三線制、二線制，探測器和模塊均采用地址編碼形式，通過總線與控制器實現(xiàn)信號傳送，其探測器的報警形式為開關(guān)量，它的靈敏度在制造時，通過硬件決定，不可調(diào)整，此類系統(tǒng)可進(jìn)行現(xiàn)場編程，并通過各種模塊對各聯(lián)動設(shè)備實行較復(fù)雜的控制，此類系統(tǒng)已具有系統(tǒng)自檢以及對 外圍器件的故障檢驗等功能，但對故障類型不能區(qū)分，目前國內(nèi)生產(chǎn)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)大多為此類產(chǎn)品，由于此類產(chǎn)品具有報警和控制功能，它的施工、安裝較為方便，且價格較低，已被大量使用。 由于采用了先進(jìn)的計算機(jī)控制技術(shù)，智能化程度大大提高，探測器的報警形式采用數(shù)字量，并可通過軟件對基靈敏度根據(jù)使用場合、時間進(jìn)行設(shè)定和調(diào)整，如可設(shè)定白天、夜間、休息日不同靈敏度。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文 2 我國火災(zāi)報警系統(tǒng)起步較發(fā)達(dá)國家晚幾十年，從上世紀(jì) 70 年代才開始研制生產(chǎn)火災(zāi)報警系統(tǒng)產(chǎn)品。國外的產(chǎn)品和品牌一統(tǒng)天下，占領(lǐng)中國的大部分市場。 當(dāng)然目前而言，我們基本占據(jù)的是國內(nèi)市場，對外還剛啟動。 現(xiàn)狀及特點 國外一些較發(fā)達(dá)的國家，具有火災(zāi)預(yù)防、報警、撲救、善后處理等比較完善的消防體系。 我國生產(chǎn)火災(zāi)報警產(chǎn)品的企業(yè)也得到了快速發(fā)展，部分企業(yè)進(jìn)行了合資生產(chǎn)、技術(shù)合作，取得了不菲的成績，也造就了現(xiàn)今市場上許多有實 力的商家，部分技術(shù)已接近或趕上了國際水平。依托中國多年的基本建設(shè)的發(fā)展，這個行業(yè)也得到發(fā)展，具備了和國外知名企業(yè)抗衡的能力。 本章小結(jié) 通過以上論述可以看出， 我國火災(zāi)自動報警裝置具有很大發(fā)展空間，而且也越來越受到重視。 基于單片機(jī)的火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 3 第 2 章． 火災(zāi)探測器的簡介 火災(zāi)探測器通常又叫做探頭，是我們監(jiān)視保護(hù)區(qū)域發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的第一線感覺器官。嚴(yán)格說來，這種系統(tǒng)還是一個初步智能系統(tǒng)，它的智能是單向性的。盡管目前火災(zāi)探測器的實報與誤報比例在 10:1 以下，但是隨著火災(zāi)自動探測系統(tǒng)應(yīng)用的日益普遍，其絕對數(shù)量不斷增加，經(jīng)常產(chǎn)生誤報會降低自動探測系統(tǒng)的可信度，造成不必要的損失，影響它的應(yīng)用。 火災(zāi)探測器 的分類 物質(zhì)燃燒時會釋放出熱量、光、燃燒氣體、還有懸浮在空氣中較大的分子團(tuán)、灰燼和未燃燒的物質(zhì)顆粒。如果要把火災(zāi)損失控制在最小限度，保證人身不受傷亡，那么火災(zāi)的探測器就應(yīng)該從此階段開始進(jìn)行為宜。 l)感溫式火災(zāi) 探測器 ： 火災(zāi)時物質(zhì)的燃燒產(chǎn)生大量的熱量，使周圍溫度發(fā)生變化。它是將溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號以達(dá)到報警目的。感溫探測器對火災(zāi)發(fā)生時溫度參數(shù)的敏感，其關(guān)鍵是由組成探測器核心部件 —— 熱敏元件決定。 2)感煙式火災(zāi)探測器 ： 火災(zāi)的起火過程一般都伴有煙 、熱、光三種燃燒產(chǎn)物。煙霧是早期火災(zāi)的重要特征之一，感煙式火災(zāi)探測器是能對可見的或不可見的煙霧粒子響應(yīng)的火災(zāi)探測器。感煙式火災(zāi)探測器有離子感煙式、光電感煙式、激光感煙式等幾種型式。 3)感光式火災(zāi)探測器 ： 物質(zhì)燃燒時，在產(chǎn)生煙霧和放出熱量的同時，也產(chǎn)可見或不可見的光輻射。即擴(kuò)散火焰燃燒的光照強(qiáng)度和火焰的閃爍頻率的一種火災(zāi)探測器。紫外火焰探測器是敏感高強(qiáng)度火焰發(fā)射紫外光譜的一種探測器，它使用一種固態(tài)物質(zhì)作為敏感元件，如碳化硅或硝酸鋁，也可使用一種充氣管作為敏感元件。感光 式火災(zāi)探測器宜安裝在有瞬間產(chǎn)生爆炸的場所 ， 如石油、炸藥等化工制造的生產(chǎn)存放場所 。 5)可燃?xì)怏w探測器 ： 可燃?xì)怏w探測器是對單一或多種可燃?xì)怏w濃度響應(yīng)的探測器。催化型可燃?xì)怏w探測器是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃 氣體濃度。半導(dǎo)體可燃?xì)怏w探測器要用靈敏度較高的氣敏半導(dǎo)體元件，它在工作狀態(tài)時，遇到可燃?xì)怏w，半導(dǎo)體電阻下降，下降值與可燃?xì)怏w濃度有對應(yīng)關(guān)系。 火災(zāi)探測器的選擇 1)根據(jù)火災(zāi)的特點選擇探測器 ： 基于單片機(jī)的火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 5 a)火災(zāi)初期有陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙和少量熱，很小或沒有火焰輻射，應(yīng) 選用感煙探測器。 c)火災(zāi)發(fā)展迅速、有強(qiáng)烈的火焰輻射和少量煙和熱、應(yīng)選用火焰探測器。 2)根據(jù)安裝場所環(huán)境特征選擇探測器 ： a)相對濕度長期大于 95%，氣流速度大于 5m/s，有大量粉塵、水霧滯留，可能產(chǎn)生腐蝕性氣體，在正常情況下有煙滯留，產(chǎn)生醇類、醚類、酮類等有機(jī)物質(zhì)的場所，不宜選用離子感煙探測器。 c)有下列情形的場所，不宜選用火焰探測器： ① 可能發(fā)生無焰火災(zāi)； ② 在火焰出現(xiàn)前有濃煙擴(kuò)散； ③ 探測器的鏡頭易被污染； ④ 探測器的 “ 視線 ” 易被遮擋； ⑤ 探測器易被陽光或其他光源直接或間接照射； ⑥ 在正常情況下，有明火作業(yè)以及 X射線、弧光等影響。 綜合考慮使用場所、成本等因素，選擇感煙式火災(zāi)探測器 和 感溫探測器 DS18B20。 2) 感煙探測器、感溫探測器的保護(hù)面積和保護(hù)半徑應(yīng)該滿足表 22 的規(guī)定 ： 表 22 感煙、感溫探測器的保護(hù)面積和保護(hù)半徑 火 災(zāi) 探測 器 的 種類 地面 面積 S（ m2 ） 房間高度h(m) 一只探測器的保護(hù)面積 A和保護(hù)半徑 R 房 間 坡 度 θ 15?? 15 30??? 30?? A（ 2m ） R(m ) A（ 2m ） R(m ) A（ 2m ） R(m ) 感 煙 探測器 S≤80 h≤12 80 80 80 S80 6h≤12 80 100 120 h≤6 60 80 100 感 溫 探測器 S≤30 h≤8 30 30 30 S30 h≤8 20 30 40 3) 一個探測區(qū)域內(nèi)所需設(shè)置的探測器數(shù)量，應(yīng)由下式計算： N ASK? ? (21) 式中： N— 一個探測區(qū)域所需設(shè)置的探測器數(shù)量 (只 )， N? 1(取整數(shù) )； S— 一個探測區(qū)域的面積 (m2)； A— 一個探測器的保護(hù)面積； K— 修正系數(shù)，重點保護(hù)建筑 K 取 ～ ，普通保護(hù)建筑 K 取 。感溫探測器的安裝間距 L 不應(yīng)超過 10m，感煙探測器的安裝間距 L 不應(yīng)超過 15m，探測器至端墻的距離不應(yīng)大于探測器間距的 1/2。 基于單片機(jī)的火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 7 6) 房間被書架、隔斷、設(shè)備等分隔且至頂棚或梁的距離小于房間凈高 5％時，則每個被格開的部分至少安裝一只探測器。 當(dāng)屋頂坡度θ大于 45176。 煙霧傳感器的選型 煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣 電變換器，它將可燃性氣 體在空氣中的含量 (即濃度 )轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號，通過 A/D 轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機(jī)，進(jìn)而由單片機(jī) 完成數(shù)據(jù)處理、濃度 處理及報警控制等工作。由此可見，傳感器的選型是非常重要的。 b)利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器、光干涉煙霧傳 感器、紅外傳感器等。 2)煙霧傳感器應(yīng)滿 足的基本條件 一個煙霧傳感器可以是單功能的，也可以是多功能的；可以是單一的實體，也可以是由多個不同功能傳感器組成的陣列。 3)常見煙霧傳感器簡介 下面對工業(yè)上常用的幾種煙霧傳感器作簡單介紹 ： a)半導(dǎo)體煙霧傳感器 半導(dǎo)體煙霧傳感器包括用氧化物半導(dǎo)體陶瓷材料作為敏感體制作的煙霧傳感器，以及用單晶半導(dǎo)體器件制作的煙霧傳感器。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的煙霧傳感器之一。 b)固體電解質(zhì)煙霧傳感器 固體電解質(zhì)煙霧傳感器使用固體電解質(zhì)氣敏材料作為氣敏元件，其原理是利用氣敏材料在通過煙霧時產(chǎn)生電阻，測量其形成電動 勢從而測量氣體濃度。但這種傳感器制造成本高，檢測煙霧范圍有限，在檢測環(huán)境污染領(lǐng)域中有優(yōu)勢。接觸燃燒式煙霧傳感器的檢測元件一般為鉑金屬絲 (也可表面涂鉑、鈀等稀有金屬催化層 )，使用時將鉑絲通電，保持 300℃ ~400℃ 的高溫，此時若與煙霧接觸，煙霧就會在 稀有金屬催化層上燃燒，因此鉑絲的溫度會上升，鉑絲的電阻值也上升；通過測量鉑絲的電阻值變化的大小，就知道煙霧的濃度。高分子氣敏材料在遇到特定煙霧時，其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速 度和頻率、材料重量等物理性能發(fā)生變化。高分子煙霧傳感器具有對特定煙霧分子靈敏度高，選擇性好， 且結(jié)構(gòu)簡單，能在常溫下使用，可以彌補(bǔ)其它煙霧傳感器的不足。煙霧濃度信號將電解液分解成陰陽帶電離子，通過電極將信號傳出。它主要適用于毒性煙霧檢測。 f)熱傳導(dǎo)傳感器 熱傳導(dǎo)傳感器與接觸燃燒式傳感器具有類似的結(jié)構(gòu)形式，但是測量原理不同。溫度的變化情況是目標(biāo)煙霧熱傳導(dǎo)率的函數(shù)，而對于一種給定的煙霧或汽化物，熱傳導(dǎo)率是它固有的物理特性。在測量和比較元件中，紅外射線被煙霧有選擇地吸收了。非擴(kuò)散式紅外探測器 NDIR (nondispersive IR )是其中的一種，所有的未吸收光全部以最小的擴(kuò)散和損耗被記 錄下來。由于非碳?xì)浠衔镆兹紵熿F (如氫 )不吸收電磁譜中 IR 部分的能量，所以這種傳感器可以精確地測量碳?xì)浠衔?，并具有最小的交叉靈敏度，而且不受其它煙霧的腐蝕以及高濃度目標(biāo)煙霧的影響。例如氧化物半導(dǎo)體煙霧傳感器主要檢測各種還原性煙霧，如 CO、 H C2H5OH、 CH3OH 等。表 23 簡要列舉出已經(jīng)研究、開發(fā)的各類煙霧傳感器及其可檢測的氣體種類。 使用接觸燃燒式傳感器，其探頭的阻緩及中毒，是不可避免的問題。雖然將阻緩的傳感器再放回新鮮空氣環(huán)境中有得到某種程度的恢復(fù)的可能，但是