智能火灾自动报警系统.pdf

发布时间：2022-06-07 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.44M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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四川师范大学成都学院本科毕业设计目目目目录录录录一一一一前言前言前言前言................................................................................................................................................................................................................................................................................---- 1111 ---- ((((一)火灾报警器经济发展与市场需求…………………………………………………… …………………………………………………… ……………………………………………………---- 1111 ---- …………………………………………………… (二)市场竞争与产品的技术发展趋势.....................................................................................- 1 - (三)智能总线火灾自动报警系统综述.....................................................................................- 3 - (四) GBl6806—97 的颁布与消防联动控制设备简介............................................................- 4 - (五)本论文的内容及研究意义.................................................................................................- 6 - 二二二二总体方案设计总体方案设计总体方案设计................................................................................................................................................................................................................................................---- 7777 ---- 总体方案设计 (一)方案设计.............................................................................................................................- 7 - (二)方案比较.............................................................................................................................- 9 - 单元模块电路设计三三三三单元模块电路设计单元模块电路设计............................................................................................................................................................................................................................---- 10101010 ---- 单元模块电路设计 (一)信号采集及前置放大电路...............................................................................................- 10 - 1 感烟传感电路...................................................... - 10 - 2 感光传感电路...................................................... - 11 - 3 气敏传感电路...................................................... - 11 - (二)电源设计...........................................................................................................................- 13 - (三)单片机及 A/D 转换电路..................................................................................................- 14 - (四)按键、报警、实时烟雾浓度显示电路...........................................................................- 15 - 1 按键电路.......................................................... - 15 - 2 报警电路.......................................................... - 16 - 3 实时烟雾浓度显示电路.............................................. - 16 - (五) 继电器保护与风扇排烟电路.........................................................................................- 17 - 特殊器件介绍............................................................................................................................................................................................................................................---- 18181818 ---- 特殊器件介绍四四四四特殊器件介绍特殊器件介绍 (一) QM-N10 型气体传感器..................................................................................................- 18 - (二)UD-02 型离子烟雾传感器...............................................................................................- 18 - (三) LM317 集成稳压电路.....................................................................................................- 19 - (四)光敏电阻 GL5528............................................................................................................ - 21 - (五) ADC0809......................................................................................................................... - 21 - (六)中央控制芯片 AT89S52...................................................................................................- 22 - (七)继电器 DJ-100..................................................................................................................- 27 - 五五五五软件设计软件设计软件设计软件设计............................................................................................................................................................................................................................................................---- 28282828 ---- (一)设计工具...........................................................................................................................- 28 - (二)主程序设计及流程图.......................................................................................................- 28 - (三)插值程序设计原理...........................................................................................................- 30 - I

四川师范大学成都学院本科毕业设计六六六六总结总结总结总结............................................................................................................................................................................................................................................................................---- 32323232 ---- 设计心得与体会....................................................................................................................................................................................................................................---- 33333333 ---- 设计心得与体会七七七七设计心得与体会设计心得与体会八八八八致谢词致谢词致谢词致谢词....................................................................................................................................................................................................................................................................---- 34343434 ---- 九九九九参考文献参考文献参考文献参考文献............................................................................................................................................................................................................................................................---- 35353535 ---- ：电路原理图附录附录附录附录 1111：电路原理图：电路原理图................................................................................................................................................................................................................................ ---- 36363636 ---- ：电路原理图附录附录附录附录 2222：源程序：源程序：源程序：源程序................................................................................................................................................................................................................................................ ---- 38383838 ---- ：外文资料........................................................................................................................................................................................................................................ ---- 43434343 ---- ：外文资料附录附录附录附录 3333：外文资料：外文资料 II

四川师范大学成都学院本科毕业设计一.前言 (一)火灾报警器经济发展与市场需求随着经济与技术的高速发展，全国各地高层、超高层建筑如雨后春笋，而且楼层愈来愈高，内部装修越来越豪华，在高层建筑内部又有许多楼梯、电梯和直通上下楼层的各类管线竖井，这就好象是在建筑物内部埋藏了许多拔火筒。建筑物内通风、空调设备所产生的强大气流又会在高层建筑发生火灾时起到煽风助燃的作用。加上楼内大功率空调设备、纵横交叉的照明、动力、通讯、监控、报警、联动线路等，不仅增加了发生火灾的几率，而且大大增加了疏散、灭火的难度。因此高层建筑一旦失火，如果没有现代化的自动消防报警设备提早发现火情和和及时扑救，火灾蔓延的速度和生命财产的损失都是难于估量的。中国乃至世界上众所周知的大型火灾案例给人们留下了严重而惨痛的教训!由此可见，伴随着经济与技术的发展，在人类物质财富与技术成果积累越来越多的同时，整个社会尤其是高层建筑和工业厂房对现代消防技术和高技术、高可靠性的消防报警产品的需求量越来越大。也正是由于这种急剧增长的市场需求导致了中外厂商在中国市场上的激烈竞争。而产品技术的先进性，质量的可靠性，供货的及时性，服务的周到性和价格的合理性则构成了竞争取胜的决定因素。中国经济和技术的高速发展，急剧增长的市场需求为国内外厂商提供了一个公平的大容量的竞争市场，而高技术和高可靠性则是产品在竞争中取胜和占领市场的钥匙。无情的市场竞争最终的结论是：谁拥有了先进技术和高质量的产品，谁就可以赢得用户的信任而占领市场。从这种意义上来讲，不断发展新技术，推出新产品就成为摆在国内厂商面前的当务之急！ (二)市场竞争与产品的技术发展趋势与世界上先进工业国相比，我国火灾报警产品起步较晚，大约在 20 世纪 70 年代末才刚开始研制并投入市场，最初产品大多数为多线制 (n+1)和电位信号传输方式。消防联动基本上是多线制的硬件组合。另外，无灾误报几乎成为当时国内厂商的共同难题。80 年代我国有些厂家采用了技术引进，联合研制，使产品在技术、质量方面有了改进与提高。90 年代一方面出现了国内外联合建厂、技术引进和外商在中国独资办厂，另一方面许多著名国际厂商和分包商带着先进产品大量闯入了中国市场。据公安部统计：国内生产厂商到 1999 年底共有 108 家。诸如：西安 262 厂、上海松江厂、营口、中安、西安莱科思、日环、海湾、利达、狮岛、福安、无锡、中策、404 厂、南京盛华、哈尔滨、北京 401、天津 105 厂、长沙、中原等。国外厂商大约有 36 家，诸如：美国：盛赛尔、辛普勒斯、霍尼威尔、江森、特灵(FCI)， NOTIFIER(新加坡分部)；日本：能美、松下、日探、报智机；英国：GENT、EITTON、 - 1 -

四川师范大学成都学院本科毕业设计科艺、WORMAIN、CHUBB、阿波罗等；瑞士：西伯乐斯；德国：安福、安舍、西门子；加拿大：爱德华等。国外产品在中国生产的有：西安盛赛尔(中美合资)；北京西伯乐斯(中瑞合资)；天津安福(独资)；上海能美(独资)；哈尔滨阿波罗(技术引进)；北京西门子(技术引进)。由于在中国市场上国内外生产厂商共有一百多家，因此便形成了包括技术、质量、供货、服务、价格在内的全方位的竞争，竞争的焦点集中于： 1. 产品技术的先进性 1994 年以后所有的国际厂商将产品都升级，为全总线智能火灾报警系统如：西伯乐斯公司从 CSl00 升级为 S11；美国辛普勒斯从 2120 升级为 4000；日本能美公司从 R12 升级为 R21Z；日本日探公司从 F—1 升级为 F—3。以及江森公司的 2020，霍尼威尔公司的 FS90，英国 GENT 的 3400。英国 ZITTON 的 ZP—5，德国安舍的 8007 ／8，西门子公司的西格玛系统，而中国的生产厂商到 90 年代末也将原有产品不同程度的升级为智能产品。可见智能化是国内外厂商产品技术升级的主要标志。 2. 产品质量的可靠性国内 80 多个生产厂商业已通过 ISO9000 质量体系认证。产品质量有了明显的提高。而 GBl6806—97 的贯彻执行又为消防联动系统标准化和质量监督奠定了技术基础。 3. 产品供货的及时性国外厂商通过合资、引进，在中国建立基地就地生产。国内主要厂商通过增设先进生产设备和产品标准化提高生产效率，使产品供货更为及时。 4. 服务的周到性国内外生产厂商在全国各地普遍建立办事处、代理商，力争产品就地服务。 5. 价格的合理性产品的市场价在不断下降，厂家的优惠幅度不断加大。综合分析国内外火灾报警产品可明确地看到火灾报警产品技术发展的特点是： (1)智能化：从传统型走向全总线智能型，从根本上解决火灾报警系统的误报和漏报。 (2)线制：从多线制走向全总线制，便于设计、施工、布线管理。 (3)联动：从多线制的硬件组合走向全总线软件编程，便于设计、施工、管理和现场修改。 (4)标准化接口：从多品种的接口走向标准化接口，只用控制、监视两种模块便可实现全部消防联动。 (5)大屏幕汉显：主机对所有报警事件的类型、地址全部用汉字显示和提示。 (6)联动标准化：为适应新颁布实施的消防联动设备新规范 GBl6806—97，所有的火灾报警控制器均要向“火灾报警控制器(联动型)”方向发展。 - 2 -

四川师范大学成都学院本科毕业设计纵观国内外火灾报警产品的特点，可以明确认为，智能化和采用检索查询技术，使报警控制器走向联动型，是消防报警控制系统技术发展的必然趋势。 (三)智能总线火灾自动报警系统综述无论从当前的市场竞争，还是从国外产品的发展动向来看，智能总线火灾自动报警系统必将成为产品技术发展的必然趋势。其实对于火灾报警系统来讲，如何解决“误报”和“漏报”问题一直是该系统采取各种技术措施所要解决的一个中心问题。智能系统也不例外，其目的也在于如何从技术和方法上进一步识别报警的真伪。为了解决“无灾误报”和“有灾不报”问题，过去人们把注意力几乎全部集中于提高探测器的设计、制造的可靠性上，虽然这样也为解决问题做出了一些贡献，并且提高硬件的可靠性也是十分必要的。但是由于火灾探测器无论是离子感烟、光电感烟或其他感烟探测器其原理都是基于对被监视空间空气中烟粒子浓度的测量，而在探测器安装的场所往往还有许多其他颗粒状的物质存在，诸如湿度过大引起的水蒸汽颗粒、灰尘颗粒以及环境温度变化引起的漂移，电磁干扰引起的测量误差等，其中有些非火灾因素如水汽、灰尘等在物理特性与几何尺寸上与烟粒子很难区别，过去系统误报或漏报并不是探测器灵敏度低探测不到，根本问题在于系统对所获得的信息无法判断和区别。智能火灾报警系统的问世对人们有极大的吸引力，这并不仅是当今世界已经把“智能化”当作一种时尚，而是由于智能系统的问世为进一步解决误报和漏报问题提供了新的方法和手段。什么是智能呢?智能的基本要素是“信息”和“信息处理”。人类的各种智能活动(感知、思维、行为)实际上都是基于对信息的获取和利用过程。各种智能特性(自寻优、自适应、自学习、自组织)也都体现了系统在信息获取、传送、处理过程中的灵活性、有效性和创造性。因此从这种意义上来讲所谓智能也可以被定义为：系统灵活地、有效地、创造性地进行信息获取、传送、处理利用的能力。什么是智能火灾报警系统呢?英国消防协会(BFPSA)给智能火灾系统所下的定义是：使用探测元件将其探测到的烟浓度或者温度以模拟量方式连同用于判断发生或未发生火灾的参数一起传送给报警器，报警器再根据获取的数据及内部存储的数据利用火灾判据来判断火灾是否存在的系统叫做智能火灾报警系统。由此可见智能的关键就在于它能将从探测器上获取的代表环境变化的信息与报警器中已存储的真实火灾特性参数、误报的模拟量参数和不同的干扰参数加以对比，并利用火灾判据判断火灾的真伪。基于这种想法，有人把智能化做了三个种类的划分：即抗干扰“智能”、监视“智能”和火灾探测与报警“智能”。抗干扰“智能”是指利用软件和硬件抗干扰措施，使系统处于最佳运行状态。监视“智能”是指为了保证火灾报警系统处于最佳运行状态，必须对火灾探测器的信息传送、信息处理等正常工作进行有效监视，这既有利于及时发现探测器损 - 3 -

四川师范大学成都学院本科毕业设计坏、污染，又可发现环境变化引起的工作点漂移，以便用软件进行自动补偿。所谓探测“智能”实际上是在探测器制造和探测方法上实现创新。诸如无阈值探测器是在报警器中用软件设置阈值，它传送给报警器的是一个代表环境变化的连续模拟量，它采用数字一模拟混合通讯方式，这既和传统型探测器有很大的区别而且在探测器制造上创新，又为报警器利用绝对值法、上升速率法甚至用模型法进行对比，为判断和识别火灾真、伪创造了条件，同时也为系统对湿度、温度和灰尘污染等非火灾因素的影响进行自动补偿奠定了技术基础。正是由于智能火灾报警系统在抗干扰、系统监视和探测与判断的方法上都与传统方式不同，它在对信息的处理、分析、判断和对非火灾因素进行补偿等方面采用了全新的方案，因此对解决“误报”和“漏报”问题和进一步提高报警准确度方面都做出了创造性的贡献，因此智能火灾报警系统是产品技术发展的必然趋势。 (四) GBl6806—97 的颁布与消防联动控制设备简介 1. GBl6806—97 消防联动控制设备通用技术条件的颁布与实施面对人类社会经济与技术急速发展的时代——2l 世纪，伴随着电子、计算机、通讯和现代控制技术的迅速发展，现代火灾报警控制器这一高技术产品正向着全总线制、软件编程、智能化、网络化和综合化方向发展。火灾报警及消防联动系统已发展成为由报警、灭火、疏散诱导、综合联动等子系统组成的现代自动消防控制体系。为适应这一发展趋势，国家技术监督局已颁布并实施了 GBl6806—97 消防联动控制设备通用技术条件，为产品的生产、检验和质量监督提供了技术依据。 2. 消防联动控制设备的分类为适应 GBl6806—97 规范的要求，国内外火灾报警厂商提供了各种消防联动控制设备，按其使用方法可分为两类： (1)火灾探测报警型消防联动控制设备——集报警与联动为一体的报警控制器。 (2)非火灾探测报警型消防联动控制设备——报警与联动硬件分离，但两设备之间有软件和通讯联系。实际工程中除简单的小型工程只设报警没有联动外，现在绝大多数工程都是报警与联动共存的。基于火灾探测型消防联动控制设备可硬件资源共享，设备体积小、造价低，绝大多数厂商都采用了火灾探测型消防联动控制设备方案。如江森公司的 2020 系统，爱德华公司的 IRC—3 系统及国内二六二厂 6800 系统、西安莱科思公司的 LK800 系统等。 3. 总线联动操作盘简介为满足 GB16806—97 规范 4．2．6 节要求：消防联动控制设备应能以手动或自动两种方式完成对各种消防联动设备的联动输出和显示功能，并要求该设备应具有对单路受控设备手动操作功能。绝大多数火灾探测型消防联动控制设备上都配有总 - 4 -

四川师范大学成都学院本科毕业设计线联动操作盘，国内外厂家也都提供了容量大小不等的各类手动盘(24 路、32 路、40 路、48 路、64 路等)。采用各型总线联动操作盘与相应报警控制器配套，既可借助于 LCD 显示联动输出及受控设备状态，又可按规范要求对受控设备实施单路手动操作。由于选用了总线联动方案，因此利用原有的现场回路总线上的控制模块实现对受控设备的手动操作，而相应的监视模块通过总线实现回授显示而无需增加新的布线。当工程不大而操作的执行机构不很多时，利用总线联动操作盘无疑是一种最佳方案。但当工程较大，联动点很多时，由于一个盘的容量有限，因此随着控制操作点的增多，往往造成盘的数量增多，设备体积和造价都会随之增大，同时在众多按键中找出本次的操作键或根据工程要求在现场增补或修改键的数量也都十分麻烦。由此可见采用总线联动操作盘方案对于联动点不太多(一般在几十个点)的中小型工程比较适用，而面对控制操作点很多的大中型工程寻求新的方案便成为厂家的当务之急。而软件编程的检索查询技术又为多点联动的大型工程找到了最佳方案。 4. 软件编程检索查询方案简介对于联动点多的大中型工程选用硬件组合式的总线联动操作盘方案，由于盘数量多、设备体积和造价高，同时在多点中查询和修改显得很不方便，所以市场推出了新的以软件编程检索查询技术为基础的超大屏幕智能火灾报警控制器 (联动型)。其特点是： (1)LCD 超大屏幕分区显示。报警显示区：用以显示各种火灾探测器、手动报警按钮的故障和火灾报警，并用汉字确切描述现场的报警部位(##层、##号、什么房间等)。联动显示区：用以显示各种联动设备的启动和动作状态。如排烟阀、防火阀、送风阀、防火卷帘、水流指示器、压力开关、消火栓及风机、水泵等的启停状态和其他联动事件。操作提示区：用以显示当前查询的同类型 8 个执行机构的状态(如隔离、故障、请求、控制、回授)和与这 8 个执行机构相对应的控制模块的地址和位置。 (2)检索查询方便。值班人员执行操作命令的操作程序如下： A 按检索键立即找到要操作的联动设备的类别(在操作提示区显示)； B 用翻屏键迅速找到操作的部位(在操作提示区显示) C 按下与操作提示区部位所对应的操作键(1—8 号)即可完成本次操作命令。 (3)修改的方便性。工程现场往往因联动设备的类型或数量增减而要求修改操作内容，利用检索查询方案只需修改编程软件而无需对硬件作任何修改。 (4)联动设备完全标准化。 - 5 -

四川师范大学成都学院本科毕业设计无论工程大小，只要联动点不超过一定范围，主机硬件都不变，这为消防联动设备彻底实现标准化奠定了技术基础。 (5)价格低廉。由于采用了检索查询方案而省去了很多总线联动操作盘，这样对于联动点多的大型消防工程不仅设备体积小，而且造价低，直接减轻了用户的经济负担。 (五)本论文的内容及研究意义火灾自动报警系统的基本形式有三种，即：区域报警系统、集中报警系统的控制中心报警系统。高层建筑和大型建筑主要采用控制中心报警系统，这是一种复杂的火灾自动报警系统，主要由触发器件、火灾报警装置、消防控制设备及电源组成。该系统从通报火灾到启动灭火系统和控制各种消防设备，基本实现自动化。设计中消防控制设备主要设置在消防控制中心，便于实行集中统一控制，有些消防控制设备可设在消防设备现场，而动作信号必须返回消防控制中心，实行集中与分散相结合的控制方式。但该探测器有误报现象、控制器容量较小。若应用单片机则可实现智能火灾报警控制系统。在单片机技术日益成熟的今天，其灵活的硬件电路的设计和软件的设计，让单片机得到了广泛的应用，几乎是从小的电子产品，到大的工业控制，单片机都起到了举足轻重的作用。单片机小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件的一个缩影，单片机的学习和研究是对微机系统学习和研究的简捷途径。本文设计的就是基于单片机控制的较简单的火灾报警控制系统，主要是来研究火灾报警系统的组成及其工作电路。本文设计就是由感光、感烟、气敏传感器检测火灾信号并经 A/D 转换送入单片机，编写程序软件使单片机判断是否有火灾发生，从而控制后续报警、排烟等电路的启动运作。本设计系统可以应用在固定单一场合。[2] - 6 -

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