倪金榮

（杭州威武設(shè)計(jì)安裝工程有限公司，浙江 杭州 310015）

隨著科技的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，并廣泛應(yīng)用到消防領(lǐng)域，使消防系統(tǒng)從過(guò)去的、簡(jiǎn)單被動(dòng)的消防體系演變?yōu)榻裉斓淖詣?dòng)化、智能化的消防體系。大型賓館、商場(chǎng)、娛樂(lè)場(chǎng)所，往往是火災(zāi)的重災(zāi)區(qū)。要避免盡量減少火災(zāi)發(fā)生時(shí)的造成嚴(yán)重生命財(cái)產(chǎn)損失，關(guān)鍵是在火災(zāi)發(fā)生時(shí)進(jìn)行區(qū)間隔離，把火勢(shì)限制在一個(gè)局部范圍內(nèi)。要達(dá)到這一目標(biāo)，可以采用的有效措施之一便是防火卷簾門(mén)。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火源附近的防火卷簾門(mén)感知系統(tǒng)探測(cè)到有火患，馬上自動(dòng)報(bào)警，并迅速關(guān)閉防火卷簾門(mén)，切斷火勢(shì)蔓延的通路。因此本文根據(jù)防火卷簾門(mén)在平時(shí)及火災(zāi)發(fā)生時(shí)工作流程，采用單片機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了具有一定智能的防火卷簾門(mén)控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本適中，易于系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)。

1 智能控制裝置組成及功能

該防火卷簾門(mén)智能控制裝置在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能自動(dòng)控制防火卷簾門(mén)下降，感煙探測(cè)器控制降半，感溫探測(cè)器控制降底。同時(shí)具有手動(dòng)控制上、中、下、停止等功能。主要技術(shù)指標(biāo)有：控制卷簾門(mén)的電動(dòng)機(jī)有正反轉(zhuǎn)功能，并要使用三相電壓；控制面板有聲光報(bào)警指示，有卷簾門(mén)上、中、下、停止按鈕及卷簾門(mén)位置狀態(tài)指示；有感煙、感溫探測(cè)器的開(kāi)關(guān)量輸入接口；卷簾門(mén)位置狀態(tài)來(lái)自限位開(kāi)關(guān)；消防控制接口有卷簾門(mén)位置的開(kāi)關(guān)量即無(wú)源觸頭輸出，有作為中位、底位控制的開(kāi)關(guān)量輸入。

1.1 系統(tǒng)硬件原理圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)硬件原理圖

1 為火災(zāi)探測(cè)器，包括感溫火災(zāi)探測(cè)器和感煙火災(zāi)探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)信號(hào)的采集。2 為CPU 最小控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯判斷和控制。3 為系統(tǒng)電源，提供5V、24V 直流電源，220V 交流電源，及為電動(dòng)機(jī)提供380V 三相電壓。4 為控制顯示面板，能夠準(zhǔn)確地顯示出報(bào)警的類型、防火卷簾門(mén)的位置狀態(tài)及設(shè)有控制按鈕。5 為聲光報(bào)警電路，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。6 為控制卷簾門(mén)的電動(dòng)機(jī)，用來(lái)控制卷簾門(mén)的上升和下降。

1.2 系統(tǒng)工作原理

火災(zāi)發(fā)生初期，一般都會(huì)有大量煙霧產(chǎn)生，感煙火災(zāi)探測(cè)器先檢測(cè)到火災(zāi)信號(hào)，先發(fā)出報(bào)警信號(hào)；此時(shí)，被檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度不會(huì)有異常變化，感溫火災(zāi)探測(cè)器不會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，即防火卷簾門(mén)附近的溫度還處在正常范圍內(nèi)。所以當(dāng)感煙火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警時(shí)，防火卷簾門(mén)先下降到中位，并在中位停下來(lái)，以便人員逃生?；馂?zāi)繼續(xù)發(fā)生，防火卷簾門(mén)附近的溫度上升到一定的溫度，感溫火災(zāi)探測(cè)器將會(huì)動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，防火卷簾門(mén)從中位開(kāi)始下降，降至底部，即把整個(gè)防火卷簾門(mén)關(guān)閉。因?yàn)橹挥袦囟冗_(dá)到一定的高度，才說(shuō)明火將蔓延過(guò)來(lái)，需迅速?gòu)氐钻P(guān)閉防火卷簾門(mén)。并且可通過(guò)自動(dòng)、手動(dòng)來(lái)控制防火卷簾門(mén)的動(dòng)作。在手動(dòng)時(shí)，可通過(guò)上、中、下、停按鈕控制防火卷簾門(mén)的位置狀態(tài)。報(bào)警部分是通過(guò)CPU 最小控制系統(tǒng)不斷的接收到火災(zāi)探測(cè)器發(fā)出的探測(cè)信號(hào)，經(jīng)過(guò)CPU 最小控制系統(tǒng)識(shí)別是否有異常（煙警、溫警）情況，如有異常，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

2 火災(zāi)探測(cè)器的介紹及選擇

2.1 感溫探測(cè)器

感溫探測(cè)器采用機(jī)械差定溫探測(cè)器。這種探測(cè)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活度高，適于溫度變化小的場(chǎng)合。它是膨脹系數(shù)不同的雙金屬片組成，當(dāng)溫度變化時(shí)，兩種金屬片會(huì)產(chǎn)生彎曲，因而使觸電接通。溫感探測(cè)器信號(hào)探測(cè)工作原理如圖2。

圖2 溫度探測(cè)器等效原理圖

溫度探測(cè)器K 有三個(gè)接線端子，1 是檢查線，檢查探測(cè)器是否有故障；2 是電源線；3 是信號(hào)線，如溫度探測(cè)器動(dòng)作，信號(hào)可以從此線發(fā)出。在探測(cè)周期1 端無(wú)電壓，如溫感未動(dòng)作（K未閉合），則信號(hào)線3 端也應(yīng)無(wú)電平輸出，此時(shí)為正常，當(dāng)有溫度變化時(shí)溫感動(dòng)作K 觸頭閉合，即使1 端無(wú)電平輸入，3 端信號(hào)線也有電平輸出，此電平就是電源電壓，故在探測(cè)周期可根據(jù)3 端的電壓來(lái)判斷溫感是否動(dòng)作。故根據(jù)檢查線上不同周期，信號(hào)線3 上是否輸出電平來(lái)判斷探測(cè)器是否丟失或斷線，及室內(nèi)溫度是否異常。

2.2 感煙探測(cè)器

煙感探測(cè)器采用離子式感煙傳感器。工作原理如圖3所示：1 檢查電離室，2 補(bǔ)償電離室，3信號(hào)放大電路，4 開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路，5 火災(zāi)模擬檢查電路以及6 故障自動(dòng)監(jiān)測(cè)電路等組成。當(dāng)無(wú)煙時(shí)，補(bǔ)償室和檢查室的電壓幾乎相等；而當(dāng)有煙時(shí)，煙進(jìn)入檢查室，使電離電荷遷移速度降低，電離電流減少，監(jiān)測(cè)室的等效阻抗增加，而補(bǔ)償室內(nèi)阻抗保持不變，因而引起電離室分壓比的變化，在信號(hào)放大回路輸入端產(chǎn)生電壓ΔV，此電壓增加到一定值時(shí)，開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換電路即動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)并使確認(rèn)燈亮。

圖3 感煙探測(cè)器原理圖

3 智能控制裝置芯片的選取

3.1 CPU的選取

系統(tǒng)軟件部分選用MCS-51 系列單片機(jī)，MCS-51 系列單片機(jī)是美國(guó)Intel 公司于80年代推出的一種高性能8 位單片機(jī)，本文選用8031 芯片。

3.2 時(shí)鐘電路

時(shí)鐘電路用來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)供單片機(jī)使用，單片機(jī)將時(shí)鐘信號(hào)加工成各種它所需要的工作信號(hào)。時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。外部振蕩器和單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路一起構(gòu)成了單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘方式，見(jiàn)圖4。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，引腳XTAL1 和XTAL2 分別是這個(gè)放大器的輸入端和輸出端。放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。

圖4 時(shí)鐘電路原理圖

4 電源的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的電源是采用直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐担缓笸ㄟ^(guò)整流電路將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的波紋，必須通過(guò)濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般有±10%左右的波動(dòng)）、負(fù)載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。

[1]姜文源.建筑滅火設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[2]梁延?xùn)|.建筑消防系統(tǒng)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

[3]李東明.自動(dòng)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝手冊(cè)[M].中國(guó)計(jì)劃出版社.

[4]賴麒文.8051 單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用[M].中國(guó)科學(xué)出版社.