火灾自动探测报警

来源:免费论文网http://www.100paper. 秩名 2009-6-5 03:27:21 网友评论 条 字体:[大 中 小] 收藏

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1前言 1 1.1序言 1

1.2课题来源及背景 2 1.3火灾特征 2 1.3.1火灾有随机性 2 1.3.2火灾有模糊性 2 1.3.3火灾有可探测性 2

1.4火灾自动探测报警及灭火技术的发展和概况 2 1.5研制火灾自动报警灭火控制器的意义 4 2设计整体思路和方案 5 2.1设计概述 5

2.2火灾报警灭火控制器的整体框图 5 3火灾探测器的研究（前向通道） 6 3.1火灾探测器的分类与原理 6 3.1.1离子感烟探测器 6 3.1.2感温探测器 6 3.1.3红外感烟探测器 6 3.1.4光电感烟探测器 6 3.1.5气敏探测器 7

3.2本论文中采用的探测器 7 3.2.1温度探测器设计 7 3.2.1.1 DS18B20温度传感器 7 3.2.1.2 DS18B20温度响应实验 9 3.2.2光电感烟探测器设计 10 3.2.2.1工作原理 10 3.2.2.2设计要求 12

3.2.2.3结构设计与散射角确定 12 3.2.2.4应用电路设计 14 3.2.3 CO探测器设计 15 3.2.3.1 CO传感器原理 15

3.2.3.2电阻型半导体气敏传感器的结构 16 3.2.3.3传感器的选用 17

3.2.3.4探测器CO传感器应用电路设计 18 3.4本设计采用这三种传感器的原因 19 4单片机处理器（控制器） 20 4.1 ATMEL公司产品特点 20 4.2模数转换器 24

4.3单片机与前向通道的连接 25

5火灾报警灭火器的研究（后向通道） 26 5.1声光报警系统 26 5.1.1 声光报警电路图 26 5.1.2声光报警原理 26 5.2火灾灭火系统 27 5.2.1自动喷淋工作原理 27

5.2.2自动喷淋电路图 27 5.2.3 细水雾灭火 27

5.2.3.1细水雾的起源及发展 27 5.2.3.2细水雾的定义 28

5.2.3.3细水雾的灭火机理及应用 28 5.2.3.3细水雾灭火系统的分类 28 6软件设计部分 30 6.1软件完成的任务 30

6.2火灾报警灭火控制器的软件模块设计 30 6.2.1.程序框架设计 30 6.2.2程序流程图 30 6.3火灾信号的处理 32 7结论及展望 33 7.1结论 33 7. 2展望 33

7.2.1火灾探测技术的发展方向 33 7.2.2火灾自动报警系统的发展方向 34 参考文献 35 致 谢 37

附录1：整体原理框图 38 附录2：程序清单 39

第一章 前言 1.1序言

改革开放以来，经济、社会发展迅速，现代建筑雨后春笋般地兴起，城市面貌焕然一新。随着现代建筑的不断增多，火灾隐患增加，一旦发生火灾，将对人的生命财产造成极大的危害。防火的重点应是防患于未然。现代建筑具有智能化的时代特征，火灾自动报警灭火系统探测火灾隐患，肩负安全防范重任，在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。火灾自动报警灭火系统属于智能建筑系统的一个子系统，但其又在完全脱离其它系统或网络的情况下独立正常运行和操作，完成自身所具有的防灾和灭火的功能，具有绝对的优先权。在工业和民用建筑、宾馆、图书馆、科研和商业部门，火灾自动报警灭火系统己成为必需的装置。 随着传感器技术、微处理器技术和信号处理技术的飞速发展，复合火灾探测已经成为火灾自动探测技术的发展方向。目前复合火灾探测器的主要有光电感烟和感温复合、离子感烟和感温复合以及光电感烟、离子感烟和感温三复合等形式。采用复合探测方法的主要目的是使探测器能够均衡探测各种类型的火灾，特别是散射光烟雾探测器通过温度补偿，克服了其对带温升的黑烟不敏感的缺点，有力地推动了光电烟雾探测器的应用。但是光电感烟传感器和温度传感器复合探测器对低温升的黑色烟雾相应较差，离子感烟由于其存在放射性污染的可能性而越来越难以被市场接受，而且不论是光电还是离子感烟方法，本质上还是离子探测，各种灰尘、水汽和油雾等粒子干扰同样对它们产生影响。尽管可以采用信号处理的方法抑制这些干扰，但很难做到完全消除，因此需要寻找能更加有效探测火灾和减少误报的新的火灾探测方法。

众所周知，绝大多数火灾都要产生一氧化碳（CO）气体，在燃烧不充分的火灾早期更是这样，而且CO气体比空气轻，扩散性比烟雾强，特别是许多常用感烟方法的误报源并不产生CO气体，因此将CO传感器引入火灾探测，构成复合火灾探测器是一种比较理想的火灾探测方法。

本论文的主要工作是，将温度传感器、CO传感器和烟雾传感器有机的结合起来，利用三个传感器同时捕捉火灾发生时各阶段数据，在利用单片机进行信号处理，对采集来的信号进行

智能判决，如果符合火灾报警条件就怎给出报警信号，否则忽略。各层间权值参数为事先多次实验反复训练生成的，将具有比较高的可靠性。这种探测器能有效地减少目前火灾探测器的误报率，提高火灾报警的可靠性，最大限度地保护人民的生命财产安全。

该设计的意义在于，此探测器既可以单独使用，又可以组成报警网络。单独使用是考虑到当前我国公民住宅的小区化建设还在逐步进行当中，以前老式的旧楼还普遍存在，这些旧楼大都没有安装自动火灾报警装置，需要住户自行购买可单独使用的火灾报警器，这样此探测器就可发挥其单独使用功能。而在探测器上加入编码部分就可以使多探测器组成的自动报警网络，适合现代新型的智能化小区中对火灾报警的需求。不论是单独使用还是多探测器连网，都可以发挥该传感器高准确的报警能力。 1.2课题来源及背景

火灾作为危害人类生存的大敌，越来越受到人们的重视。随着高层建筑的不断增多，火灾隐患增加。一旦发生火灾，将对人的生命财产造成极大的危害，于是人们开始寻求一种早期发现火灾的方法，并能及时控制和扑灭火灾，以便减少损失，保障生命安全。火灾自动报警灭火控制器就是为了满足这一需求而研制出来的，并越来越被人们所接受。其自身也随着人们需求的不断提高，在功能、结构、形式等方面不断地完善。 1.3火灾特征 1.3.1火灾有随机性

每起火灾都有其独自的特征，这是因为引起火灾的燃烧材料、引燃方式及燃烧环境均相同的可能性几乎为零，所以每次火灾发生的火灾参数不可能有着相同的轨迹，即使在实验室条件下严格控制材料引燃方式及燃烧环境条件也几手不可能模拟两次一模一样的火灾，即火灾的发生是随机的。 1.3.2火灾有模糊性

火灾发生有随机性，但也是有一定条件的，并不是每次燃烧都会发展成火灾，只是有发展成火灾的可能性，也就是具有模糊性。 1.3.3火灾有可探测性

火灾都伴有不同的火灾参数。在明火燃烧中，主要的火灾参数有温参数、火焰参数及烟参数等。这些参数随着火灾的发展而变化，基本呈增大的趋势，且各参数间存在着一种相辅相成的逻辑关系。根据这些火灾参数特征可以实现火灾探测报警，避免火灾发生。 1.4火灾自动探测报警及灭火技术的发展和概况

早在1847年美国牙科医生钱林(Charming)和缅因大学教授华迈尔(Farmer)研究出世界上第一台用于城镇火灾报警的发送装置，1890年英国又研制成功了感温式火灾探测器。从此人类开创了火灾自动探测报警技术的新纪元。一百五十年来，世界上科学技术取得了突飞猛进的发展，火灾探测技术也相应迅速发展，各种感温、感烟、感光等类型的火灾探测器相继问世，一并日臻完善。

从19世纪40年代至本世纪40年代，经过漫长的一百年来，感温探测器一直占主导地位，火灾自动报警系统处于初级发展阶段。定温和差温探测器有双金属型、水银接点型、易熔合金型、玻璃球膜胀型、热电偶型以及半导体型等等。由于其灵敏度比较低，探测火灾的速度也比较慢，尤其对阴燃火灾往往不响应，因此，它一直无法较好地实现火灾早期报警的要求。 直到本世纪50年代初，瑞士物理学家埃斯特。迈里(Ernst Meili)研究离子型感烟探测器获得成功，感烟火灾探测器开始登上历史舞台。火势蔓延往往始于烟，感烟探测技术使人类在实现火灾早期报警向前迈进了一大步，立刻引起了人们的重视并得到广泛应用。从此，感温探测器被排挤到次要地位。随着电子工业的发展，场效应晶体管代替了阴极射线管，使电路电压能够从220V_降低到24V，用电池也可为探测器供电。加之集成电路和微机的出现，又为离子感烟探测器的智能化提供了广阔的前景。据统计，至1970年，整个欧洲已安装了近百万只。迄今，它在全世界范围内仍占己安装探测器的90%左右。可以说，它以绝对优势占据中心地位长达三十年之久。

70年代末，因高寿命的光电元器件技术取得突破，光电感烟探测器才应运而生，使离子感烟探测器面临新的挑战。十多年来，尽管人们对两种探测器性能上差异的评价众说纷纭，但国外却一直在大力研制和发展光电感烟探测器，并取得长足的进展、如在日本、瑞士它的销售量己上升到90%以上，欧洲也在大幅度减少离子感烟探测器。同样，我国也开始出现类

似的倾向。现在这两种探测器每年的销售量大约平分秋色了。

80年代中期，在总线制火灾自动报警系统出现后不久，随着微处理器、计算机及智能技术的最新发展，又推出了智能化模拟量报警系统。90年代初，我国的智能化系统也取得较大进展，各种智能型系列产品相继问世。

灭火系统最常用的有喷水灭火和泡沫灭火两种。泡沫灭火主要用在针对性强的灭火过程，即手动灭火，而且泡沫产生后不适合远距离传送，所以泡沫发生装置也要在火灾现场，再则，泡沫灭火的泡沫发生装置和原料成本都比较贵，所以泡沫灭火不太适合用于只能控制，而且在任何场合我们设置火灾报警灭火系统都是为了以防不测，也不可能大量堆积泡沫发生装置的，所以论文中我们不采用该灭火方法。喷水灭火主要是在火灾安全隐患出或者灭火的关键点处设置喷水喷头，当检测到火灾发生后，控制器会向灭火系统发送喷水命令进行喷水灭火。喷水系统是和蓄水池连接，所以不用担心会像泡沫发生器一样在火灾扑灭前穷尽。本论文中才用的是喷水灭火。

1.5研制火灾自动报警灭火控制器的意义

火灾报警控制器是一种能向火灾探测器供电、接收、显示和传递火灾报警等信号，并能对自动消防装置发出控制信号的报警装置。它是火灾自动报警系统的重要组成部分。在火灾自动报警系统中，火灾探测器随时监视着周围环境的情况，是系统的“感觉器官”。火灾报警控制器则是该系统的“躯体”、“大脑”，是系统的核心。火灾灭火系统是整个系统的“手脚”，当收到控制器发送来的灭火命令时开始执行。火灾报警控制器担负着为火灾探测器提供稳定的工作电源；监视探测器及系统自身的工作状态：接受、转换、处理火灾探测器输出的报警信号：进行声光报警；指示报警的具体部位及时间；同时向灭火系统发送灭火信号。

火灾报警控制器按其用途不同，可分为区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器和通用火灾报警控制器三种基本类型。近年来，随着火灾探测报警技术的发展和模拟量、总线制、智能化火灾探测报警系统的逐渐应用，在许多场合，火灾报警控制器已不再分为区域、集中和通用三种类型，而统称为火灾报警控制器。

火灾报警灭火控制器能及早发现火灾，及时发出报警，并自动灭火，在更大程度上保障了人

们的生命安全，减少或避免了财产损失。所以研究和探索更高级的火灾报警灭火控制器显的日益重要。