漳州臺(tái)商投資區(qū)公安消防大隊(duì) 莊文卿 龔哲松

小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

漳州臺(tái)商投資區(qū)公安消防大隊(duì) 莊文卿 龔哲松

隨著城市建設(shè)密集性逐漸增加，對(duì)于火災(zāi)的防范決定著人們的生活安全，以及社會(huì)的穩(wěn)定性發(fā)展。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸研發(fā)的基礎(chǔ)上，需要設(shè)計(jì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，防患于未然，降低火災(zāi)發(fā)生幾率，并且減少經(jīng)濟(jì)損失?；诖?，在本文中，針對(duì)小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。希望相關(guān)內(nèi)容的研究，能夠?yàn)榉阑鸱罏?zāi)保護(hù)帶來(lái)幫助。

小型智能；火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；研究；分析

0 前言

當(dāng)前，火災(zāi)已經(jīng)成為了危害人們生活，且破壞性比較大的災(zāi)害。那么在防火工作中火災(zāi)報(bào)警器的應(yīng)用比較關(guān)鍵。小型火災(zāi)報(bào)警器在現(xiàn)代的建筑中應(yīng)用，對(duì)于建筑的安全提供了巨大的保障。在本文中分析小型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，分析該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要器件性能以及實(shí)際用法，以常用51單片機(jī)為核心作為報(bào)警系統(tǒng)外圍器件的控制中心。

1 小型智能火災(zāi)報(bào)警器設(shè)計(jì)原理

小型智能火災(zāi)報(bào)警器的實(shí)際設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)探測(cè)器對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生的煙霧、高溫、光亮等，判斷出火情的實(shí)際情況，并且發(fā)出報(bào)警。換言之，火災(zāi)報(bào)警器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境發(fā)生變化，來(lái)觸發(fā)探測(cè)器，使得探測(cè)器能夠感受到環(huán)境的變化，并且自身發(fā)生電流、電壓、以及機(jī)械部分的位移，通過(guò)放大器，將這些信號(hào)放大并且轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，并且發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警，預(yù)示火情。在小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包含了三大類型的傳感器，分別為感煙、感溫、感光[1]。

目前，煙霧傳感器在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，分為了離子煙霧探測(cè)器和光電煙霧探測(cè)器。其中離子煙霧探測(cè)器在實(shí)際工作中通過(guò)，在電離室中放射源镅241來(lái)感應(yīng)煙霧。當(dāng)某處發(fā)生火災(zāi)時(shí)候，有煙霧進(jìn)入到電離室中，煙霧溫度比較高，破壞了室內(nèi)的電離平衡，從而產(chǎn)生了電流。而溫度報(bào)警器同時(shí)溫度傳感器，感受到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中的溫度發(fā)生變化 ，探測(cè)器從電路斷開(kāi)的情況下，其金屬絲膨脹和拉伸，使得導(dǎo)體的電路實(shí)現(xiàn)接通，并且形成一個(gè)閉合電路。在電路接通的情況下，報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出了信號(hào)。感光探測(cè)器包含紅外線感光探測(cè)器和紫外線感光探測(cè)器。以上兩種探測(cè)器在實(shí)際應(yīng)用中通過(guò)物質(zhì)在燃燒環(huán)節(jié)中，產(chǎn)生的光閃爍，使得紅外輻射探測(cè)器發(fā)生感應(yīng)[2]。

2 小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器系統(tǒng)整體分析

在小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要對(duì)其進(jìn)行整體分析。在本文中所研究設(shè)計(jì)的小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器系統(tǒng)，通過(guò)傳感器對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行收集，將多個(gè)傳感器收集信息融合。在應(yīng)用智能識(shí)別算法來(lái)判斷火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，最終在特定的環(huán)境進(jìn)行報(bào)警。如，當(dāng)小型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警其系統(tǒng)應(yīng)用到學(xué)校走廊中，一旦發(fā)生火災(zāi)，該系統(tǒng)通信系統(tǒng)能夠通過(guò)無(wú)線通訊傳輸系統(tǒng)，聯(lián)合學(xué)?？刂浦行模鶕?jù)信息的實(shí)際情況，確定學(xué)生疏散方案。那么，在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要從多方面進(jìn)行考慮，當(dāng)系統(tǒng)自身出現(xiàn)硬件故障時(shí)，需要通過(guò)自身系統(tǒng)檢查，向控制中心發(fā)出報(bào)警。為了完善報(bào)警信號(hào)，需要采用聲光雙重報(bào)警方式[3]。

在小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，需要確定設(shè)計(jì)方案。1）選擇單片機(jī)微處理器實(shí)現(xiàn)中央控制功能，確定三個(gè)傳感器的實(shí)際功能。2）選取三個(gè)發(fā)光二極管、一個(gè)揚(yáng)聲器，數(shù)據(jù)端口與界面機(jī)進(jìn)行通信。3）在本設(shè)計(jì)中，將溫度傳感器、氣體傳感器、感光傳感器的電信號(hào)，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并且通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境的控制。4）應(yīng)用界面機(jī)監(jiān)控中心，對(duì)各個(gè)從機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取與分析。

3 小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，包含了諸多內(nèi)容，如，電源模塊設(shè)計(jì)、探測(cè)器電路設(shè)計(jì)、傳感器模塊電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)、輸入設(shè)備電路設(shè)計(jì)。

3.1 電源模塊設(shè)計(jì)

在電子設(shè)備設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較關(guān)鍵，電源模塊的性能決定著設(shè)備能夠暢銷應(yīng)用，并且發(fā)揮出其正常的功能。將小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用到樓道中，當(dāng)樓道電路比較老化，線路復(fù)雜，那么在電源模塊的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要考慮到這個(gè)問(wèn)題，保障電源模塊的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定供電。目前，小型智能自動(dòng)化報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中電源應(yīng)用主要有兩種方式，第一，通過(guò)直流電對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行供電。該種方式能夠避免系統(tǒng)停電所造成的系統(tǒng)功能喪失。第二，變壓器將高壓電轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所需要的低壓電[4]。

3.2 探測(cè)器電路設(shè)計(jì)

小型智能火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，探測(cè)器電路的設(shè)計(jì)比較關(guān)鍵。探測(cè)器的功能是能夠準(zhǔn)確講現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸給控制器，再由控制器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理傳遞給信息整理人員。探測(cè)器安裝在現(xiàn)場(chǎng)之后哦呢過(guò)，其自身需要具有自我保護(hù)、自我修復(fù)的功能。在正常情況下，探測(cè)器屬于休眠狀態(tài)，這樣的模塊功能設(shè)置是為了節(jié)約電源。當(dāng)是當(dāng)環(huán)境中發(fā)生火災(zāi)時(shí)，系統(tǒng)就需要立即蘇醒。在探測(cè)器的總線上需要包含以下信息：

1）地址信息。在探測(cè)器上所測(cè)量來(lái)的數(shù)據(jù)信息需要準(zhǔn)確無(wú)誤，因此，為了提升信號(hào)傳輸速率，能夠同時(shí)應(yīng)用到一條總線上的探測(cè)器需要保障在256個(gè)以下。反之，當(dāng)一條總線上的探測(cè)器數(shù)量比較多的情況下，探測(cè)信號(hào)將會(huì)失真，并且造成信號(hào)傳遞緩慢。

2）火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信息的傳遞上，需要保障信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，保障信號(hào)不能間斷[5]。

3.3 傳感器模塊電路設(shè)計(jì)

傳感器的模塊設(shè)計(jì)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為具有規(guī)律的信號(hào)電子器件。感應(yīng)裝置能夠直接檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)對(duì)象。在傳感器模塊電路的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，為了提升其實(shí)際的工作效率，可以從消除其實(shí)際誤差方面入手。消除傳感器模塊電路誤差的方法有：零位法、微差法、閉環(huán)技術(shù)。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，應(yīng)用微差法消除傳感器在具體應(yīng)用中所產(chǎn)生的誤差。在本文中應(yīng)用熱敏電阻電路替代感光、感煙、感溫傳感器作為單片機(jī)的數(shù)據(jù)來(lái)源。其中熱敏電阻在該系統(tǒng)中應(yīng)用，能夠有效地提升系統(tǒng)的傳感靈敏性，由于該種溫度傳感器能夠利用電阻、溫度共同變化制成溫度傳感器。在實(shí)際應(yīng)用中，溫度傳感器具備較好的抗震性，其擴(kuò)展性能以及兼容性比較好[6]。

3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在對(duì)小型智能火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行研究之后，需要對(duì)其進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，在具體的軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中需要分析該種設(shè)計(jì)的優(yōu)化，以提升其在系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。首先，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，需要保障該種報(bào)警系統(tǒng)能夠具備實(shí)時(shí)控制的功能。由于火災(zāi)報(bào)警器是一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間的要求比較高，對(duì)于所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)需要能夠?qū)?shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行迅速的處理與分析，并且得出相應(yīng)的結(jié)果，傳遞給控制中心。其次，保障系統(tǒng)軟件的靈活性。由于該系統(tǒng)應(yīng)用的環(huán)境比較復(fù)雜，要求軟件系統(tǒng)能夠具備比較高的適應(yīng)能力，保障火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)；再次，火災(zāi)系統(tǒng)的可靠性。在軟件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，軟件系統(tǒng)需具備較強(qiáng)的可靠性，保障火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)信息真實(shí)性，提升火災(zāi)救援的效率。

4 結(jié)論

綜上所述，在本文中立足于小型智能火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，火災(zāi)報(bào)警器通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境發(fā)生變化，來(lái)觸發(fā)探測(cè)器，使得探測(cè)器能夠感受到環(huán)境的變化，將系統(tǒng)中號(hào)放大并且轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，并且發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警，預(yù)示火情。 在小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，包含了諸多內(nèi)容，如，電源模塊設(shè)計(jì)、探測(cè)器電路設(shè)計(jì)、傳感器模塊電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)、輸入設(shè)備電路設(shè)計(jì)。

[1]王炳強(qiáng).小型智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].燕山大學(xué),2013.

[2]徐煬.智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的構(gòu)建[D].天津理工大學(xué),2013.

[3]張響亮.智能建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].武漢理工大學(xué),2010.

[4]符青松.智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].武漢理工大學(xué),2009.

[5]崔興文.智能火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].山東大學(xué),2008.

[6]宋中才.智能建筑中火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].重慶郵電學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004,(04):97-100.