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1、-商场火灾检测与自动报警控制系统的设计摘要：介绍了一种基于单片机控制的火灾报警系统，它选用温度烟雾传感器作为敏感元件，一旦出现异常，系统将显示出具体的事故位置，并启动报警装置。是集预防、检测、报警于一体的智能化火灾自动报警系统。系统软件由构造化模块组成，整个系统具有可靠性高，准确，使用灵活方便等优点。关键词：单片机；温度烟雾传感器；A/D转换器；多路模拟转换开关；中图资料法：TP273Design of fire e*amine and automatic control system of giving an alarm in marketplaceYang Ming (Department
2、 of electric engineering, Henan university of science and technology，Jiaozuo 454000,Henan)Abstract: A control system of giving an alarm based on single chip microputer is designedIt choose temperature and fog sensor as sensitivity ponent, once finding urgent case, system will show e*act accident loc
3、ation and startup installation of giving an alarmIt is a intelligentized fire e*amine and automatic control system. The system soft ware includes of some structured modules. Key words: single chip microputer; temperature and fog sensor; A/D transition; simulation switch of routes;1前言目前，随着国经济开展的需要，各大
4、中城市都侧重于兴建大型豪华宾馆酒店、办公楼、购物商场等公共场所，在一定程度上，就加大了防火灭火的困难，迫切需要在智能建筑中设计一套火灾自动报警系统。火灾自动报警系统探测火灾隐患，肩负平安防重任，是智能建筑中建筑设备自动化系统CBS的重要组成局部。智能建筑中的火灾自动报警系统设计首先必须符合GB50116-98火灾自动报警系统设计规的要求，同时也要适应智能建筑的特点，合理选配产品，做到平安适用、技术先进、经济合理。火灾自动报警系统有区域报警系统，集中报警系统和控制中心报警系统三种根本形式，具体采用何种报警，可根据工程建立规模，保护对象的性质，区域划分和消防管理机构等因素综合分析后确定。本设计采用
5、集中报警系统，将所监视的假设干区域的传感器输入的电压信号，以声、光形式显现出来，将着火区域和该区域的具体着火部位显示在屏幕上。随着人们对火灾初期特征研究和火灾探测技术研究的不断深入，一些兴旺国家对早期火灾探测报警技术的研究与产品开发十分重视。早在20世纪80年代，日本、美国、英国、瑞士、德国、澳大利亚等国家就开场投入大量的科研经费、科技力量进展技术研究和产品开发。对于易燃、易爆场所，一旦爆炸起火，火势蔓延速度之快，难以控制等特点，人们开发研制了在火灾爆炸事故之前，从可燃气体浓度方面进展故障和火灾爆炸危险性等方面预测的线型可燃气体探测报警系统。它采用光学原理利用不同气体在光谱特性的差异进展气体浓
6、度探测,从根本上解决了点型可燃气体传感元件中毒、稳定性差、寿命短等缺陷,用于大面积可燃气体探测报警时,性能价格比拟高,其原理可扩展用于其他场所气体泄漏的监测。火灾探测报警系统可靠性的提高表达在用智能技术处理传感器提供的火灾信息。人们建立了多种火灾探测算法、模糊逻辑、神经网络模式，也有从事研究非火灾探测的模式。而各种单一传感器提供的火灾信息均混杂非火灾信息,给从传感器提供的火灾信息上判别火灾增加了难度。于是人们开场探索新型探测原理的传感器件(如气体气味传感器等)和复合探测器，取得显著成效的是对火灾过程的多参数进展监测的复合传感器。它对火灾产生的多种参数进展多种信息的分析，排除干扰，确定火灾，从而
7、提高了判断火灾的准确性。而与之配套的硬件则采用复合多传感等传感方式，为判断火灾提供更加充分的火灾信息。成熟的产品有温、烟复合型智能火灾探测报警系统，并已用于实际工程。我国的火灾报警器控制系统经历了从无到有、从简单到复杂的开展过程，其智能化速度也越来越高。目前国厂家多偏重于大型仓库，商场，高级写字楼，宾馆等场所大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域控制方式，其系统复杂、本钱较高。火灾的发生和开展过程是一个复杂的物理化学过程,而且与环境的相关性很强。一个火灾过程一般都伴随着烟气、温、光等信号的产生。基于不同环境及不同燃烧物成分的火灾的生成气成分、烟雾的粒径构成、温度分布及光谱均有不同，因此，火灾
8、过程涉及多个物理和化学参数，而且特征性比拟强，与一般的扰动有着本质的区别。基于这种特性，多元复合探测技术在火灾探测领域得到广泛采用，如采用物复合的双波段火焰探测器等。近年来，CO传感技术有了一定的突破，功耗显著理参数复合的温烟复合探测器，采用不同波段光传感器降低,灵敏度有了一定的提高，寿命也有所增加。众所周知CO是几乎所有燃烧过程的生成物,CO传感器的引入对提高火灾探测器的可靠性具有深远的意义。目前,许多厂家及科研机构都在进展包含CO传感器的复合型探测器的研制工作，并取得了一定的进展。随着传感技术及火灾特征性研究的开展,复合探测技术将逐渐成熟,从而从根本上解决由于特征分析无法辨识火灾与非火灾参
9、数而引起的误报问题。我国自1985年以来，单片机的开发和应用取得了一定的进展，尤其进入90年代以后，在自动控制、智能仪表、自动测试、家电、通讯得到了很好的应用，其中用单片机开发的火灾自动报警器就是很好的一例火灾自动报警器最初是以晶体管继电器为分立元件的产品，80年代末，90年代初随着微型计算机的开发应用，出现了以微机为核心的通用火灾报警器。他的应用使人们对火灾的控制能力大大增强，使危害大大降低。通用火灾报警器的主要心脏部件就是单片机，通过他来接收来自火灾探测器的报警信号，经过确认后，发出声光报警，显示报警位置，并能发出控制信号启动消防设备，迅速灭火。可见，从信号的接收处理到报警消防，完全实现了
10、自动控制，单片机在其中起到了关键的作用。2系统的硬件设计本系统的硬件电路由温度烟雾传感器、多路模拟转换开关、A/D转换、单片机、显示及报警电路等组成。系统硬件构造原理框图如图1所示2.1输入通道 在单片机测控应用系统中，数据采集系统是其核心局部，它的作用就是把物理量世界与数字处理和控制的逻辑世界联系起来。模拟输入系统或称数据采集系统见图2。主要包括电压形成回路，模拟滤波ALF回路、采样保持S/H、多路转换MP*以及模/数转换，完成将模拟输入量准确地转换为所需要的数字量。模拟输入数据采集系统设计原则；一满足系统功能和性能指标要求，并保证系统的可靠性单片机应用系统都是根据具体的应用对象和不同目的而
11、设计的，其模拟量输入数据采集系统设计首先必须满足整个系统的功能要求和技术性指标，并且要把稳定性和可靠性作为出发点。从一开场就要考虑到应用现场的环境情况，宁可估计得恶劣一些，按可能出现的最坏状况设计。因为搭试、组装、调试通常先在实验室进展，而应用现场环境与实验室多有不同，在实验室经长时间考验能可靠运行的系统不一定能适应于工业现场环境的考验，最初考虑不周，就会给现场调试带来困难。二硬件参数选择要恰当对系统误差估计时，要对系统各个环节的误差情况有根本的了解。因为A/D转换器芯片比其他芯片要贵，因此常以A/D转换器芯片为主决定其他芯片，要求其他元器件的误差应比A/D转换器要小，以充分利用A/D转换器本
12、身的性能参数。在能保证系统精度的情况下，应尽量选择位数底、转换精度低一些的器件；转换速率也不要选那些比需求高得多的芯片。因为高分辨率、高速芯片的价格比低分辨率、低速的要贵得多，如选用高分辨率的A/D转换器，势必又要配以高精度、高性能的运放、采样保持器等，使整个系统造价大为增加。如局部硬件芯片选用高性能的，而另一局部芯片采用一般性能的，系统总误差总是与大误差期间的误差相近，高性能硬件参数不能得到充分利用，无端造成浪费。(三)性能价格比要高系统构成可有很多不同方案,如何使系统到达最优,这是系统工程方法所要解决的问题.有时各个部件都是采用高性能元器件,但由于个部件之间未能匹配协调好,整个系统未必是高
13、性能.高速A/D芯片可能是低速芯片价格的几十倍.特别是对于*些批量产品的研制,优选出一种最优方案是非常值得的。(四) 实现起来要相对容易,开发周期尽可能短对于那些特定对象,要用单片机实现数据采集,有时为了赶时间,尽量缩短开发周期,就不能把高性能价格比作首要追求的目标,就应尽可能采用相对成熟的芯片和技术,而不要去试用*些无把握的新器件和新技术,以免耽误时间. 如图3，输入通道由温度烟雾传感器、多路模拟转换开关、A/D转换等电路组成。ADC0809的8路模拟输入分别接多路模拟转换开关AD7501的OUT端，AD7501的S1到S8分别接温度烟雾传感器各种控制线路未画，将在以后加以分析。 温度烟雾传
14、感器1探测区域传感器设置要点标准规定:火灾探测区域一般以独立的房间划分探测区域的每个房间至少设置一只传感器.在敞开或者封闭的楼梯室、走道、坡道、管道井、夹层等场所都应单独划分的探测区域，设置相应传感器、部空间开阔且门口有灯光显示装置的大面积房间可划分一个的探测区域，但其最大面积不能超过1000m2。传感器的设置一般按保护面积确定，每只传感器保护面积和保护半径确定，要考虑房间高度、房屋顶坡度、探测器自身灵敏度三个主要因素的影响，但在有梁的顶棚上设置传感器时必须考虑到梁突出顶棚影响，如下所示：梁突出顶棚高度和净距对传感器设置的影响梁的高度和净距影响程度：高度小于200mm时不考虑；高度 200mm
15、600mm 时按房间高度和梁隔断的梁间区域面积确定传感器保护面积和一只传感器保护的梁间区域个数 ；高度大于600mm时被梁隔断的每个梁间区域至少设置1只传感器，梁间净距时小于1m时不考虑。另外，在设置火灾传感器时，还要考虑智能建筑部走道宽度至墙端的距离，至墙壁梁边距离，空调通风口距离以及房间隔情况等的影响。2传感器总数确定首先确定一个探测区域所需设置的传感器数量，其计算公式为：N=S/KA式中；N-传感器数量只，取整数；S-该探测区域的面积m2；A-传感器的保护面积m2；K-修正系数 特级保护对象取0.700.8，一级保护对象取0.80.9，二级保护对象取0.91.0：注：感烟和感温传感器均以
16、此式计算。3火灾传感器按其构造和作用原理不同，可分为感温探测器，感烟探测器，感光探测器，可燃气体探测器等，它们分别适用于不同场合。为了准确的进展火灾报警，针对商场，选用适宜的温度和烟雾传感器是准确报警的前提，综合考虑各种因素，本系统选择集成温度传感器AD590和气体传感器TGS202用作采集系统的敏感元件。AD590是美国Analog Devices公司生产的一种电流型二端温度传感器。电路如图4所示。AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。AD590是一种电流型温度传感器。它的主要特性如下：1. 流过器件的电流mA等于器件所处环境的热力学温度开尔文度数，即：mA
