摘 要：工程中使用的防火報(bào)警器多數(shù)由單一溫度信息或單一煙霧信息控制，為避免該種報(bào)警器易發(fā)生誤報(bào)警以及報(bào)警延時(shí)的情況，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的多傳感器集成的防火防盜報(bào)警器。該報(bào)警器融合了NTC9D11溫度傳感器、MQ-2煙霧傳感器以及RE200B熱釋電傳感器采集的信號(hào)，把三種傳感器組成一個(gè)模塊，通過STC89C51單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理與控制，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場語音報(bào)警、時(shí)間顯示、報(bào)警限設(shè)置等功能，并在防火報(bào)警的基礎(chǔ)上增加了防盜報(bào)警功能。該報(bào)警器具有可靠性高、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：防火防盜 單片機(jī) 溫度傳感器 煙霧傳感器 熱釋電傳感器

中圖分類號(hào)：TH89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（b）-0072-02

Abstract：Most fire alarms are controlled by single temperature or smoke information in engineering. In order to avoid 1 alarm or delay alarm what are very easy to create with this fire alarm， a fireproof and burglar alarm based on multi-sensor and MCU is designed. The signal fusion from NTC9D11 temperature sensor， MQ-2 smoke transducer， and RE200B pyroelectric sensor is composed of a module. The signal is sent to STC89C51 micro-computer unit （MCU）. After processing and control， voice alarm， time display， alarm limit settings are given out. This alarm also has anti-theft function. The alarm has the advantages of high reliability， and high cost performance.

Key Words： Fireproof and Burglar； MCU； Temperature Sensor； Smoke Sensor； Pyroelectric Sensor

國內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料表明，火災(zāi)時(shí)80%以上的人員死亡是因煙和有毒氣體引起的[1]。在火災(zāi)的初始階段即陰燃階段，此時(shí)溫度較低，但煙霧已經(jīng)產(chǎn)生，當(dāng)溫度上升至起火階段時(shí)，會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生大量煙霧[2]。由此可見火災(zāi)中的溫度和煙霧并不是獨(dú)立的，兩者相互影響[3]。

該文設(shè)計(jì)了一種報(bào)警器。該報(bào)警器綜合考慮溫度與煙霧兩個(gè)發(fā)生火災(zāi)的重要參數(shù)，避免了由單一的溫度或煙霧信號(hào)控制可能發(fā)生的誤報(bào)警或報(bào)警延時(shí)的問題，及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)火災(zāi)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。同時(shí)考慮到給人們提供安全舒適的工作和生活環(huán)境，該報(bào)警器還融合了防盜功能，減少了獨(dú)立的防火報(bào)警器與防盜報(bào)警器的成本，并降低了安裝的復(fù)雜程度[4]。

1 總體設(shè)計(jì)方案

如圖1所示，該報(bào)警器由多傳感器集成模塊以及單片機(jī)模塊兩大模塊組成。

多傳感器模塊分別通過溫度、煙霧、熱釋電傳感器采集相應(yīng)的信號(hào)，通過繼電器對(duì)三種信號(hào)進(jìn)行選擇，單片機(jī)模塊對(duì)融合后的信息進(jìn)行處理，并按設(shè)置的限值控制現(xiàn)場報(bào)警器報(bào)警。

1.1 多傳感器模塊

多傳感器模塊包括的主要器件及其作用如下：NTC9D11為熱敏電阻，其主要作用是測量現(xiàn)場溫度；MQ-2為煙霧傳感器，其主要作用是采集現(xiàn)場煙霧信號(hào)[4]；RE200B為熱釋電傳感器，其主要作用是在測量范圍內(nèi)檢測是否有熱源如人在移動(dòng)。繼電器在這里的作用是選擇性開關(guān)，融合了三種傳感器所采集的信息。溫度傳感器控制了繼電器的工作，分以下三種工作情況。工況一：當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的溫度值T1后，判定火災(zāi)發(fā)生；工況二：如果溫度未達(dá)到T1，而達(dá)到了設(shè)定值T2，同時(shí)煙霧傳感器也檢測出有煙霧產(chǎn)生，判定火災(zāi)發(fā)生；工況三：如果溫度沒有達(dá)到設(shè)定值T2，但熱釋電傳感器檢測到有熱源移動(dòng)時(shí)，判定有盜賊。

1.2 單片機(jī)模塊

單片機(jī)根據(jù)多傳感器集成模塊的三種工況進(jìn)行分析并控制相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行報(bào)警，工況一：如果溫度超過T1時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)的引腳上采集的信號(hào)是溫度傳感器的信號(hào)，單片機(jī)就會(huì)立即控制火災(zāi)報(bào)警；工況二：如果溫度小于T1大于T2時(shí)，單片機(jī)相應(yīng)的引腳上采集的信號(hào)是煙霧傳感器信號(hào)，當(dāng)煙霧傳感器采集的信號(hào)是煙霧增加時(shí)，單片機(jī)立即控制現(xiàn)場火災(zāi)報(bào)警；工況三：如果溫度小于T2時(shí)，此時(shí)單片機(jī)相應(yīng)的引腳采集的信號(hào)是熱釋電傳感器采集的信號(hào)，當(dāng)此信號(hào)是發(fā)現(xiàn)有熱源移動(dòng)的情況時(shí)，單片機(jī)立即控制現(xiàn)場防盜報(bào)警。

單片機(jī)除完成上述工作外，還通過DS1302以及LCD1602液晶顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、年月日，通過DS18B20測量現(xiàn)場溫度并顯示。

溫度T1與T2可根據(jù)不同的報(bào)警器使用場合來設(shè)定相應(yīng)的值[5] [6]。

2 軟件設(shè)計(jì)思路

模塊化程序設(shè)計(jì)方法有利于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)充，更能直觀的讀懂程序，調(diào)用子程序可以間接實(shí)現(xiàn)各個(gè)子模塊的具體功能。

該報(bào)警器主要包括數(shù)據(jù)采集子程序、盜竊和火災(zāi)判斷子程序、自動(dòng)語音報(bào)警子程序、LCD液晶顯示子程序、時(shí)間顯示子程序和發(fā)送英文短信子程序等，整體程序流程框圖如圖2所示。

單片機(jī)初始化完成后，進(jìn)入檢測周期。首先判斷的是溫度傳感器采集的信息，是否達(dá)到T1，達(dá)到則進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警；若沒有達(dá)到TI，判斷溫度是否達(dá)到T2，當(dāng)溫度大于等于T2時(shí)，單片機(jī)讀取的是繼電器的信息。通過電路設(shè)計(jì)，使煙霧傳感器采集到有煙霧時(shí)開關(guān)量為零，使熱釋電傳感器采集到有熱源移動(dòng)時(shí)開關(guān)量不為零。所以當(dāng)溫度在大于T2小于T1時(shí)，開關(guān)量為零，即有煙霧進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，若開關(guān)量不為零，即有移動(dòng)熱源則進(jìn)行盜竊報(bào)警。

3 電路設(shè)計(jì)仿真

主控部分采用STC89C51單片機(jī)對(duì)溫度傳感器以及繼電器采集到的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測查詢，并按照本文介紹的三種工況進(jìn)行報(bào)警。

本設(shè)計(jì)通過PROTEUS軟件仿真，實(shí)現(xiàn)了三種工況的報(bào)警以及LCD1602液晶顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、年月日、現(xiàn)場溫度等。

單片機(jī)工作電路圖如圖3所示。

4 結(jié)論

該報(bào)警器對(duì)多傳感器采集的布測點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行判別，根據(jù)不同工況確認(rèn)盜賊或火災(zāi)后，分別完成對(duì)現(xiàn)場語音自動(dòng)報(bào)警。該集成式防火防盜報(bào)警器降低了由單一溫度或煙霧信號(hào)控制的防火報(bào)警器的誤報(bào)率，并具有防盜功能，集成度較高、結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高。

參考文獻(xiàn)

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[5]公安部沈陽消防研究所.GB4716-2005.點(diǎn)型感溫火災(zāi)探測器[S].

[6]公安部沈陽消防研究所.GB16280-2014線型感溫火災(zāi)探測器[S].

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