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1、第一章 绪 论1.1 选题背景近年来全国火灾事故频繁发生，造成人、财、物的巨大损失。用户对火灾报警以至自动消防系统的要求越来越高。针对多起火灾事故的分析，排除水压不足等因素外，现有的消防隔断未能起到应有的作用，是造成重大损失的关键。本文基于上述考虑，通过研发全自动智能防火卷闸门电气控制系统，满足了防火卷闸门的各种动作状态要求，也满足了用户的不同使用环境的需要。其主要功能是在火灾发生时，控制防火卷闸门可靠、准确地运行，实现防火卷闸门的一步降或二步降，达到分区防火，控制火势蔓延，减少火灾损失的目的防火卷闸门控制方式主要分为手动调整自动与联动等各种控制方式同时预留和上位机的通讯接口，为自动消防系统作
2、好前期准备。同时，通过温度传感器和烟雾传感器检测出信号，通过控制电路使电话自动拨号（119），并报告现场地址。这对有效、快速扑救具有积极意义。本系统适用于各种消防环境，尤其适合于不能用水做灭火介质的地方，如图书馆、档案馆、计算机房等处。因单片机集成度高，故该装置具有结构简单，可靠性高，成本低等优点。1.2 智能火灾报警系统火灾自动报警系统属于楼宇自动化范畴，是当前楼宇自动化的一个主要构成系统。其设置目的是为了防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全。火灾报警技术是预防火灾的一项基础工作，应用范围广泛。报警早，损失少，不仅对发生火灾的单位和个人具有重要作用，而且对公安消防监督机构及时扑灭火灾、减少
3、人员伤亡和财产损失同样具有十分重要的现实意义。火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置及具有其他辅助功能的装置组成。随着电子技术和计算机技术的迅速发展，火灾自动报警系统的结构、形式越来越灵活多样，很难精确划分为几种固定的模式。火灾自动报警技术趋向于智能化系统，这种系统可组合成任何形式的火灾自动报警网络形式，既可以是区域报警系统，又可以是集中报警系统或控制中心报警系统形式。所谓智能火灾自动报警系统，应当是：使用探测器件将火灾发生期间所产生的烟、温、光等信号以模拟量形式，连同外界相关的环境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大量数据，利用火灾模型判据来判断火灾是否
4、存在，这样的系统称为智能火灾自动报警系统。由于该系统为解决火灾报警系统存在的两个难题（误报、漏报）提供了新的方法和手段，并在处理火灾真伪方面表现出明显的有效性和创新性，这是火灾自动报警系统在技术上的飞跃。从传统型走向智能型，是国内外火灾自动报警系统技术发展的必然趋势。智能火灾自动报警控制系统具有如下特点：（1）为全面有效地反映被监视环境的各种细微变化，智能系统采用了设有专用芯片的模拟量探测器，对湿度和灰尘等影响实施自动补偿，对电干扰及线路分布参数的影响进行自动处理，从而为实现各种智能特性、解决无灾误报和准确报警奠定了技术基础；（2）系统采用主从式网络结构，解决了对不同工程的适应性，又提高了运行
5、的可靠性；（3）利用全总线计算机通信技术，既完成了总线报警，又实现了总线联动控制，彻底避免了控制输出与执行机构之间的长距离穿线布管，大大方便了系统布线设计和现场施工；（4）系统采用大容量的控制矩阵和交叉查寻软件包，以软件编程代替了硬件组合，提高了消防联动的灵活性和可修改性；（5）具有丰富的自诊断功能，为系统维护及正常运行提供了有利条件。1.3 火灾探测器1.3.1 火灾探测器简介火灾探测器是火灾探测系统最重要的组成部分之一，它至少含有一个能连续或以一定频率周期探测物质燃烧过程中所产生的各种物理、化学现象的传感器，并且至少能向控制和指示设备提供一个适合的信号。其基本功能就是对物质燃烧过程中产生的
6、各种气、烟、热、光（火焰）等表征火灾信号的物理、化学参量做出有效响应，并转化为计算机可接收的电信号，供计算机分析处理。火灾探测器一般由敏感元件传感器、处理单元和判断及指示电路组成，其中敏感元件U传感器可以对一个或几个火灾参量起监视作用，做出有效响应，然后经过电子或机械方式进行处理，并转化为电信号。（1）衡量火灾探测器产品质量的主要技术指标灵敏度，既响应火灾参量的敏感程度、可靠性、稳定性和抗干扰能力。国家技术监督局颁布了国家标准：如GB4715-93点型感烟火灾探测器技术要求及试验方法，GB4716-93点型感温火灾探测器技术要求及试验方法等，国际标准如ISO7240-1火灾探测和报警系统等。（
7、2）火灾探测器的分类根据监测的火灾特性不同，火灾探测器可分为感烟、感温、感光、复合和可燃气体等五种类型。感烟探测器可分为离子型、光电型、激光型和红外线束型四种。感温探测器根据其感热效果和结构型式可分为定温式、差温式及差定温式三种。目前，大多数消防系统中使用的是离子感烟探测器、光电感烟探测器及感温探测器。（3）火灾探测器的工作原理下面就几种常用探测器的工作原理做简要介绍：感烟探测器：该种探测器主要响应燃烧或热解产生的固体、液体微粒即烟雾粒子，主要用来探测可见或不可见的燃烧产物及起火速度缓慢的初期火灾。离子型主要是利用烟雾粒子改变电离室电流原理而设计的，探测器内部装有!放射源的电离室为传感器件；光
8、电型主要是应用烟雾粒子对光线产生散射及折射、吸收或遮挡的原理而设计，有减光型和散射型，探测器内部有光学系统和红外线光源作探测器件；红外光束型应用烟雾粒子吸收或散射红外光束的原理而设计，主要包括一个光源，一套光线照准装置和一个接收装置。感温探测器：该种探测器主要是利用热敏元件来探测火灾。在火灾初始阶段，除有大量烟雾产生外，物质在燃烧过程中会释放出大量的热量，周围环境温度急剧上升。该种类探测器中热敏元件的阻值随温差发生变化，从而将温度信号转变成电信号，并进行报警处理。1.3.2 火灾探测器发展特点随着应用领域的不断扩大，应用需求不断提高，普通类型的感温、感烟火灾探测报警系统已不能满足需要，运用高新
9、技术的新型探测器在不断研发，其特点是：（1）功能更新现代火灾探测器的最大特征之一就是判别功能和判定决定权不仅从观念上分离，而且在实际应用中已经分别执行。早期的判别功能和判定决定权合二为一，由设置在探测器中的传感器件实现，因而处理问题死板且易受干扰。而现代火灾探测传感器的判别功能和判定决定权由软件控制，能滤除干扰，识别真假火灾，实现火灾智能判断。（2）可靠性提高火灾探测报警系统可靠性的提高首先体现在用智能技术处理传感器提供的火灾信息。人们采用多种火灾探测算法和复合多传感等传感方式，为判断火灾提供了更加充分可靠的信息。模糊逻辑、神经网络等高新技术用于火灾的判别，大大提高火灾探测的可靠性。（3）报警
10、时间提前新型火灾探测器已不局限于对已发生的火灾及时报警，可以在火灾发生之前的几小时或几天内，识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。1.3.3 火灾探测器新技术（1）高灵敏度探测技术应用目前已研究开发出激光式高灵敏度感烟火灾探测器、吸气式高灵敏度火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统等超早期火灾探测报警产品。这些系统采用激光粒子计数原理、激光散射原理监视被保护空间，以单位体积内粒子增加的多少来判断是否可能发生火灾。与普通感烟火灾探测报警系统相比，这种系统的探测灵敏度提高了两个数量级甚至更多。但目前，这种技术还仅限于对烟粒子的探测，在应用中不同程度地受到了应用场所环境的限制。（2）气体浓度探测
11、技术应用利用气体和气体成分对火灾早期阶段生成物或构成火灾的要素进行探测的火灾探测技术，也能够实现超早期火灾探测。易燃易爆场所一旦爆炸起火，火势蔓延速度极快，难以控制，人们为此专门开发研制了在火灾爆炸事故之前，从可燃气体浓度方面进行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，利用不同气体光谱特性的差别进行气体浓度探测，从根本上解决了点型可燃气体传感元件稳定性差、寿命短等缺陷，用于大面积可燃气体探测报警时，性能价格比较高，其原理还可扩展用于其他场所气体泄漏的监测。（3）多信息技术应用早期的火灾探测器对于火灾信息的反应是输出信息“0”或“1”即开关量，其他信息仅围绕反映
12、开关是否正常、能否动作等。而现代火灾探测器是对火灾过程进行监测，有些探测器实质上只起传感器的作用。因此，其火灾信息量明显增加。另一方面，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，人们于是开始研究基于新型探测原理的传感器件（如气体传感器等）和复合探测器，对火灾过程的多参数进行监测，配以智能判别技术，以达到减少误报，提高可靠性的目的。细微特征的辨识也是从提供信息角度识别火灾的一种方法。采用单片机的智能火灾探测器，可以打破采样受控制器控制的被动局面，主动获取对于识别真假火灾参数非常重要的细微信息。第二章 总体设计及方案论证火灾智能监测及防火卷帘门自动
13、控制系统是有传感器，信号变换，单片机及相应的信号显示、输出部分组成。通过温度和烟雾传感器采集信号，经过单片机与其设定值进行比较后，根据差值和内部的软件设计来对温度高低和烟雾浓度进行检测及控制，及时准确的报警和灭火，实现物资损失降低到最小。2.1 工艺技术要求由于本系统是为直接应用于工厂，所以所有参数必须与相关产品相匹配，下面我们就以硅钢片退火的相关参数为例来进行设计：1、利用单片机结合各类传感器，实现楼宇（库房） 现场温度、烟气信号的实时动态监测，实时显示监测数据。2、当火灾发生时，由计算机控制系统发生把盆景及控制信号。3、报警信号包括声、光报警和电话语音报警，并通过通讯接口给相关部门发送火灾
14、位置信号。4、控制信号用于卷帘门的自动控制（温感一步降、烟感两步降，同时具有手动控制功能）和自动喷淋、排风换气装置的启动，要求系统控制精度高，响应速度快 ，动作时间小于5秒，工作可靠。5、本设计可以独立单元房间（面积100平方米）设计，要求系统可以方便地实现扩展。2.2 系统设计思想系统硬件及信号由AT89C51单片机内部有非易失性Flash存储器分别包含128 字节RAM 、32 条I/O 口线、3 个16 位定时/计数器、6 输入4 优先级嵌套中断结构、1 个串行I/O口（可用于多机通信、I/O扩展或全双工UART）以及片内振荡器和时钟电路。使用AT89C51芯片，能够满足需要，还可以使外
15、围器件尽可能少，另外价格也便宜，所以选用它。防火门及相应的控制、动力机构安装完毕后，首先要确定时间。通过传送信号给单片机，通知单片机要开始设置时间。有3个时间要设置：防火门的全程上升时间和全程下降时间及从顶下降到中位所需的时间。所确定的时间被存在EEPROM中。上述3个时间存入EEPROM后，就可以随意按动“上”、“下”、“停”3个按钮中的任何一个，使防火门运行或停止。通常使防火门停在最高处，当火灾发生时，防火门向下运行，切断火势曼延的通路。发生火灾时，防火门的工作模式有如下几种，我们可以预先做以下设置。1）烟雾二步降。发生火灾，一般都是烟先窜到防火门，火后一步到。防火门的传感器感知到烟信号后
16、，防火门立即开始下降，并发出声光报警信号。防火门下降到中位（通常门已关闭一半，下面一半开着，让人逃生）停止下降，延时一段时间，以便让里面的人逃生，而后继续下降（称作第二步下降），直到防火门完全关闭为止。在第二步下降过程中，只要有人按动“上”、“下”、“停”3个按钮中的任何一个，门就会自动上升到中位，以便人逃离火场。2）烟温二步降。火灾发生，烟雾先到达，这时防火门附近的温度还处在正常范围。防火门感知此烟，立即下降到中位，并在中位停下来，以便人员逃生。在防火门附近的温度上升到一定的高度以前，防火门将一直停在中位。当防火门的感应系统感知到防火门附近的温度达到比较高的程度后，防火门开始第二步下降，从中位下降到把整个门关闭。因为只有温度达到一定的
