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1、基于PLC的自动灭火器的设计1、前言1.1 序言随着经济的发展城市化得到进一步的深化城市防火也变得越来越重要，再加上国家工业的发展导致了全球气温的的上升火灾发生的频率则更加频繁，同时；科技的发展大大提高了人们的生活水平，也带给人们更加方便的生活但在这科技发达的社会里仍然还隐藏着许多的危险，火灾就是其中的一种，说到火大家可能都会想到，它是人类文明的象征，但火在给人类带来文明的同时也毁灭我们的文明。因此，我们的先辈们花了很多时间去寻求预防火带给我们的灾难。但是由于当时科技水平的限制先辈们所研制出来的器械并没起到多大的作用，当时对火灾的预防还是以人为主，这样并没有做到对火灾的真正的防御，一直到19世
2、纪末期，欧洲人才发明使用探测器监测火情并使之灭火的设备，这种设备在预防火灾上远远超出以前的各种机械，同时在体积上也有所减小，随着科技的进步，人们对这一设备进行了改进，但改进的大多是该设备的体积其依然在以前的基础上发展改进的设备虽然在功能上有所增加，但还是采用电气控制这样就加大了设备的体积，同时也增加了设备的成本。当代社会消费设备种类繁多，但大多数的消费设备都是将报警放于首位而对火灾主动控制的则很少其都是在报警后再由报警装置将信号传输给灭火装置和设备的其他装置，这样不仅耽误了有效的灭火时间而且也会给社会带来不可估量的损失，而且这些设备是由一级一级的将信号传输给设备的各个机构，这样很不容易保障信号
3、输入的成功与否，如果信号一旦不能得到保障则不能及时启动相应装置，特别是是在紧急情况之下，如果不能准确、迅速启动相应的装置那么后果是可想而知的。由此为了进一步提高对火灾的预警与主动控制我则在现存的消费设备的基础上对这些设备进行了一些改进和技术上的提升。目前，世界上很多国家研制出了各种自动灭火控制设备，而且生产相当普遍。在智能化建筑中设置自动控制灭火系统，首先要满足我国现有的规范、规程要求。我国已颁布、等，及其它规定。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
4、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）火灾的随机性 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。（2）火灾的模糊性 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
5、成火灾的可能性，也就是具有模糊性。（3）火灾的可探测性 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。（4）火灾的危害性“火灾”，是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。在各种灾害中，火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。火，给人类带来文明进步、光明和温暖。但是，失去控制的火，就会给人类造成灾难。所以说人类使用火的历史与同火灾作斗争的
6、历史是相伴相生的，人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害。对于火灾，在我国古代，人们就总结出“防为上，救次之，戒为下”的经验。随着社会的不断发展，在社会财富日益增多的同时，导致发生火灾的危险性也在增多， 火灾的危害性也越来越大。据统计， 我国70年代火灾年平均损失不到2.5亿元，80年代火灾年平均损失不到3.2亿元。进90年代， 特别是1993年以来，火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元，年均死亡 2000 多人。实践证明，随着社会和经济的发展，消防工作的重要性就越来越突出。“预防火灾和减少火灾的危害”是对消防立法意义的总体概括，包括了两层含义: 一
7、是做好预防火灾的各项工作， 防止发生火灾； 二是火灾绝对不发生是不可能的，而一旦发生火灾，就应当及时、有效地进行扑救，减少火灾的危害。 火灾不仅毁坏物质财产，造成社会秩序的混乱，还直接或间接危害生命，给人们的心灵造成极大的危害。每年都有许多儿童被火灾夺去生命。同时因儿童用火不慎引起的火灾也不在少数。 在社会生活中，火灾是威胁公共安全，危害人们生命财产的灾害之一。俗话说：“水火无情”；“贼偷一半，火烧全光”。当今，火灾是世界各国人民所面临的一个共同的灾难性问题。它给人类社会造成过不少生命、财产的严重损失。随着社会生产力的发展，社会财富日益增加，火灾损失上升及火灾危害范围扩大的总趋势是客观规律。据
8、联合国“世界火灾统计中心”提供的资料介绍，发生火灾的损失，美国不到7年翻一番，日本平均16年翻一番，中国平均12年翻一番。全世界每天发生火灾1万多起，造成数百人死亡。近几年来，我国每年发生火灾约4万起，死2000多人，伤30004000人，每年火灾造成的直接财产损失10多亿元，尤其是造成几十人、几百人死亡的特大恶性火灾时有发生，给国家和人民群众的生命财产造成了巨大的损失。严峻的现实证明，火灾是当今世界上多发性灾害中发生频率较高的一种灾害，也是时空跨度最大的一种灾害。火灾的危害性具体体现在以下五个方面。火灾会造成惨重的直接财产损失1993年8月5日，深圳市安贸危险品储运公司清水河仓库，因化学危险
9、物品混存而发生反应，引起火灾爆炸事故，大火燃烧了16小时，有15人死亡，8人失踪，873人受伤，在抢险中仅公安干警就有54人伤亡，2名公安局副局长殉职，烧毁建筑面积39000平方米，火灾直接财产损失15.2亿元，每天有460万元财产被烧毁。灾难发生时的场面如图1-1所示： 图1-1清水河仓库爆炸图火灾造成的间接财产损失更为严重现代社会各行各业密切联系，牵一发而动全身。一旦发生重、特大火灾，造成的间接财产损失之大，往往是直接财产损失的数十倍。1990年7月3 日，四川省梨子园铁路隧道因油罐车外溢的油气遇到电火花导致爆炸起火。参加灭火抢险战斗的有解放军第13集团军、二炮集团、成都军区、达县军分区预
10、备师以及武警达县支队、四支队、四川省消防总队。这起火灾直接财产损失仅500万元，但致使铁路运输中断23天，26日全线通车，造成成千上万旅客滞留和许多单位停工待料，间接财产损失难以估算。火灾会造成大量的人员伤亡据统计，2000年全国火灾中烧死3021人，烧伤4404人，平均每天有8.3人在火中被烧死。2000年四川共发生火灾5718起，死102人，伤243人。2000年12月25日河南洛阳东都商厦因电焊工违章操作引起火灾，造成309人死亡，7人受伤。国际消防技术委员会对全球火灾调查统计表明，近几年全球每年发生600700万起火灾，大约有67万人在火灾中丧命；火灾会造成生态平衡的破坏1987年5月
11、6日到6月2日几乎长达一个月的大兴安岭森林特大火灾，起火直接原因是林场工人在野外吸烟引起，间接原因是气候条件有利燃烧，可燃物多。人民解放军、森林警察、公安消防人员、广大职工近10万军民经过近一个月的殊死搏斗，才将大火扑灭。这场大火致使193人丧生，226人受伤，火灾破坏了1000多万亩林业资源，大火殃及1个县城3个镇，破坏的生态平衡需80年才能恢复，经济损失高达69.13亿元。据资料统计，我国年均森林火灾毁林面积达100万公顷（我国森林覆盖率仅为13%，日本60%），森林大面积减少，造成洪水泛滥。当时火灾的情形如下图1-2所示：图1-2 大兴安岭森林特大火灾图火灾会造成不良的社会政治影响如火灾
12、发生在首脑机关，通信枢纽、涉外单位、古建筑、风景区等都会造成严重的政治影响，甚至波及全国乃至全世界。1994年11月15日，吉林市银都夜总会因纵火发生火灾，殃及在同一建筑物内的市博物馆，烧毁建筑面积6800平方米，不仅造成直接财产损失671万多元，而且将无法用金钱计算的博物馆内藏文物7千余件和黑龙江在该馆巡展的1具7000多万年以前的恐龙化石（长11米，高6.5米）被烧毁，以及堪称世界级瑰宝、被列入吉尼斯世界大全的吉林陨石雨中最大的1号陨石（重1775千克）也在大火中分为两半，还有2人被烧死，既造成了难以计算的经济损失，更造成了不良的政治影响。由此可见，火灾危害性是相当惨重的。我们必须认真贯彻
13、执行“预防为主，防消结合”的消防工作方针，在做好防火工作。1.4 火灾自动灭火技术及探测报警的发展和概况早在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
14、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
15、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
16、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
