《智能多功能煤气灶安全防护系统设计-毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《智能多功能煤气灶安全防护系统设计-毕业设计（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 绪论1.1 研究背景及课题意义 煤气作为现代家庭的炊用燃料，已得到广泛运用。它的快捷、低污染的优点，给人们的生活带来了舒适和方便，但随着煤气燃具的普及，煤气燃具安全使用问题日益突出。煤气属易燃、易爆、易中毒物质，使用不当或一时疏忽，极易发生事故，且事故一旦发生，往往造成财产的巨大损失。防止煤气漏出，一定要引起足够的重视。因煤气漏出而引起火灾，造成人身伤亡，屡有发生，要引以为戒。造成事故的原因有三：1.管道泄漏；2.灶火被风吹灭；3.灶具在燃，用户却遗忘外出等。随着我国经济建设的发展，各种现代化住宅对煤气泄漏报警系统和自动关闭气源系统提出了更高的要求。大型酒店、饭店、厨房、学生食堂等，智能多
2、功能煤气灶安全防护系统己成为必不可少的装置。设置功能完善的智能多功能煤气灶安全防护系统，对保障人民生命财产的安全，无疑是极为重要的。一般的煤气报警器功能单一或是必须手动复位阀门系统，性能稳定性低；而大型的监控系统又价格不菲，需专门的技术人员来管理，不适用于中小企业和家庭。为此，本人毕业时决定开发了一种用单片机控制的智能煤气监控系统，使它具有结构简单、价格低廉、易于操作等特点。智能多功能煤气灶安全防护系统是将报警与关闭气源联动并加以控制的系统。为了及时发现煤气泄漏隐患和关闭气源，工业和民用厨房、餐厅、学生食堂以及现代智能建筑都已采用智能多功能煤气灶安全防护系统。智能多功能煤气灶安全防护报警系统用
3、于探测可燃气体并给出声响警示信号和关闭气源，具体由煤气灶的探测器、传输线路、控制器和驱动器组成。探测器感受煤气灶安放现场的各种物理参数，将判断结果或模拟量值通过现场总线传回控制器，控制器做进一步处理后给出报警信号并关闭气源，同时也获取来自驱动模块的运行状态信息。1.2 智能多功能煤气灶的发展过程智能多功能煤气灶安全防护系统从发展过程来看，大体可分为三个阶段:第一阶段为多线型煤气自动报警系统，每个传感器除需提供两根电源线外，还需要提供一根报警信号线，传感器电源由报警系统提供，传感器的信号线均连接到报警显示盘上，报警时点亮相应的指示灯。此类系统的功能一般以报警为主，辅以一些简单的联动功能，如驱动警
4、报灯等，其报警器对传感器，无故障检测功能，只会对电源线的断线做出故障反应，安装此类系统比较繁锁，工作量较大1。第二阶段为总线型智能多功能煤气灶安全防护系统，已采用微处理器控制。其线制一般为四线制、三线制、二线制。传感器和模块通过总线与控制器实现信号传送。其传感器的输出形式为开关量，它的灵敏度在制造时，通过硬件决定，不可调整。此类系统可通过各种模块对各联动设备实行较复杂的控制2。此类系统已具有系统自检测以及对外围器件的故障检验等功能，但对故障类型不能区分。目前国内生产的煤气灶安全防护系统大多数为此类产品.由于此类产品具有先进的报警和控制功能，安装较为方便，且价格较低，已被大量使用。第三阶段为智能
5、多功能煤气灶安全防护系统，由于采用了先进的计算机控制技术，对传感器输出信号的调理具有智能性，其智能化程度大大提高。传感器的输出形式采用模拟量，并可通过软件对其灵敏度根据使用场合、时间进行设定和调整，如可设定白天、夜间、休息日不同灵敏度。对探测器的使用环境参数变化较大的场所，灵敏度设定相对低一些，对环境较稳定或一些重要的场所，灵敏度设定相对高一些，这一功能可提高系统的稳定性及可靠性，减少误报。1.3 智能多功能煤气灶安全防护系统的组成简介智能多功能煤气灶安全防护系统是由煤气手动控制阀、同步开关、单片机、既能敏感煤气又可敏感烟雾的新型气敏检测电路、按键、显示、声响电路、输出控制电路、报警单元、安全
6、阀等组成，其特征是具有安全控制装置，以及具有其它辅助功能的装置组成。当煤气外泄或灶具在燃而用户遗忘导致食物烧焦散发出烟雾时,既能敏感煤气又可敏感烟雾的新型气敏检测电路将煤气等物理量变成电信号，传给单片机,单片机控制安全阀的启闭动作,从而实现煤气灶的安全防护并同时记录煤气泄漏发生的时间。一般智能煤气灶安全防护系统和自动喷水灭火系统、室内消火栓系统、排烟系统、通风系统、空调系统、防火门、防火卷帘等相关设备联动，可自动或手动发出指令，启动相应的防火装置3。触发器件:指在智能多功能煤气灶安全防护系统中，自动或手动产生煤气报警信号的器件称为触发器件，主要包括可燃气体探测器和手动报警按钮。可燃气体探测器是
7、能对气体参数（烟、煤气浓度等）做出响应，并自动产生报警信号的器件，按照响应煤气浓度等物理参数的不同，煤气探测器分成感烟火灾探测器、可燃气体探测器等基本类型。不同类型的煤气探测器适用于不同类型的煤气灶和不同的场所。手动煤气报警按钮是手动方式产生煤气泄漏报警信号从而启动煤气泄漏自动报警系统的器件，也是煤气自动报警系统中不可缺少的组成部分之一。煤气外泄报警装置:在智能多功能煤气灶安全防护系统中，用以接收、显示和传递煤气报警信号，并能发出控制信号和具有其它辅助功能的控制指示设备称为煤气报警装置。煤气外泄报警控制器就是其中最基本的一种。煤气外泄报警控制器担负着为煤气探测器提供稳定的工作电源；监视探测器及
8、系统自身的工作状态；接受、转换、处理煤气探测器输出的报警信号；进行报警；指示报警的时间，同时执行相应辅助控制等任务，是智能多功能煤气灶安全防护系统中的核心组成部分。煤气警报装置:在智能多功能煤气灶安全防护系统中，用以发出区别于环境声、光的警报信号的装置称为煤气外泄警报装置，煤气外泄警报器是一种最基本的煤气外泄警报装置，通常与煤气外泄报警控制器组合在一起，它以声、光音响方式向报警区域发出煤气外泄警报信号，以警示人们采取安全疏散、关闭气源、防火等措施。警铃是一种警报装置，用于将报警信号进行声音中继的一种电气设备，警铃大部分安装于建筑物的公共空间部分，如走廊、大厅等。安全防护控制设备:在智能多功能煤
9、气灶安全防护系统中，当接收到来自触发器件的煤气报警信号后， 能自动或手动启动相关安全防护设备并显示其状态的设备，称为安全控制设备。主要包括煤气外泄报警控制器，自动关闭煤气的控制装置，室内防火系统的控制装置，防烟排烟系统及空调通风系统的控制装置，常开防火门、防火卷帘的控制装置，煤气警报装置、通信设备、疏散指示标志装置等控制装置中的部分或全部。电源: 智能多功能煤气灶安全防护系统属于安全防护用电设备，其主电源应当采用消防的电源，备用电源采用蓄电池。系统电源除为煤气报警控制器供电外，还为与系统相关的安全防护控制设备等供电。1.4 研究智能多功能煤气灶安全防护系统的意义煤气作为现代家庭的炊用燃料,已得
10、到广泛运用。但在使用过程中,引发的事故较多,且事故一旦发生,往往造成财产的巨大损失。造成事故的原因有: (1) 管道泄漏；(2) 煤气灶火被风吹灭；(3) 灶具在燃,用户却遗忘外出等。目前,市面上已有能防火被风吹灭的灶具,但管道泄漏、灶具在燃,用户却遗忘外出等问题尚未解决。针对这一问题,本文提出一种“智能多功能煤气灶安全防护器”的设计。随着社会经济的发展，建筑物、构筑物应用材料的多样性，科学技术的发展，易燃材料增多，加之人们生活环境和生活方式的变革，煤气使用引发的事故日益增加，特别是引起火灾等事故，火灾造成的人员伤亡和经济损失逐渐增多。尤其是近几年来，高层建筑人量增加，一旦发生火灾，灭火的难度
11、更大。随着我国经济建设的发展，各种现代化居民楼对煤气报警、自动防火和自动灭火系统提出了更高的要求。大型宾馆、酒店、食堂、厨房等，智能多功能煤气灶安全防护系统己成为必不可少的安全防护装置。设置功能完善的安全防护设施，对保障人民生命财产的安全，无疑是极为重要的。“可燃气体防护”已逐渐形成一门独立的学科，专门研究如何预防和控制可燃物燃烧的发生和蔓延。当今世界，由于电子技术、自动控制技术及计算机技术的高速发展，有力地促进了智能多功能煤气灶安全防护系统的发展。现代安全防护系统，无论在结构上还是在功能上，都已达到很高的水平。现代安全防护系统中采用了先进的煤气探测器、烟雾探测器和火灾探测器，自动确认煤气泄漏
12、、烟雾和火灾并发出相应的报警信号，自动安全阀、防火、排烟和灭火等设备。智能多功能煤气灶安全防护系统的设计，涉及到许多领域和学科，如化学、微电子、信息科学、通讯、网络、信号处理、电气等，并且己经大量融入计算机技术、电子技术、传感器技术以及现代自动控制技术。总之，现代智能多功能煤气灶安全防护系统适应了各种居民楼的需要，是人们高度的安全意识的体现，又是现代科技发展的高度结晶。智能多功能煤气灶安全防护系统结构复杂，技术要求较高，再加上部分生产厂家对自身技术实施保密措施，使得系统的维护管理难度增大。1.5 本设计研究内容及本文概况本设计的工作是研发设计一种用于厨房的智能多功能煤气灶安全防护系统。该安全防
13、护系统是以89C5l单片机作为控制中心，接受、处理可燃气体探测器输出的报警信号并进行声光报警，同时执行相应的辅助控制等任务;监视探测器及系统自身的工作状态并能为可燃气体探测器提供稳定的工作电源。论文一共分为四部分介绍。第一部分是绪论，介绍了国内外智能煤气灶安全防护系统的研究背景,课题意义,发展过程，简要说明了研制智能煤气灶安全防护系统的意义和硬件部分的研制过程；第二部分是智能多功能煤气灶安全防护系统硬件组成及原理；第三部分是智能煤气灶安全防护系统的软件设计；第四部分是系统可靠性分析。该设计的样机实现了煤气泄漏报警及切断煤气等功能，有效防止了因煤气使用引起的意外灾害的发生，大大提高了广大煤气用户
14、的安全，对减灾防灾具有十分重要的意义。设计中有些技术我甚至都还没有接触过，因此这次毕业设计对我来说是一个难度相当大的挑战。但我觉得这次设计如果我认真做的话，将会让我对以前所学的一些单片机和传感器有了更深刻的理解和把握，如果能够熟练的进行单片机和传感器设计的话，将会为自己以后的生活道路铺上一层更牢固的奠基石！2 智能多功能煤气灶安全防护系统硬件组成及原理2.1 系统功能及总体框图 2.1.1 系统基本功能智能多功能煤气灶安全防护系统的基本功能如下：(1)实现对煤气管道泄漏的实时监测； (2)根据监测情况自动报警;(3)根据报警状况自动关闭煤气管道电磁阀并开启排气装置；2.1.2 系统硬件总体框图
15、本系统硬件部分主要由传感器单元，单片机单元，驱动单元，报警单元四部分组成,其系统硬件总体框图如图2.1所示。图2.1 智能多功能煤气灶安全防护系统硬件总体框图传感器单元主要由既能敏感煤气又可敏感烟雾的新型气敏检测电路组成。为了提高系统可靠性，减少误报和漏报，本系统采用了高精度的新型传感器，能根据具体情况发出煤气管道泄漏信号。以89C51单片机为核心，接收并处理煤气管道泄漏信号，输出报警信号、驱动步进电机关闭安全阀信号等。电机驱动单元为电机驱动电路，由单片机发出控制信号从而控制电机相应的正反转动从而实现安全阀的关闭操作。2.2 设计所用系列单片机的介绍图2.2 89c51芯片2.2.1 MCS-
16、51系列单片机的特点单片机因其功能丰富、软件设计灵活、体积小且价格低廉，而在家电产品中得到广泛的应用。MCS-51是INTEL公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的7，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS-51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51与传统的单片机相比指令执行速度有很大的提高，这也是本
