季 璽

（上海質(zhì)檢院，上海 201100）

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的軟硬件研究與設(shè)計(jì)

季 璽

（上海質(zhì)檢院，上海 201100）

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是一項(xiàng)很有社會(huì)意義的安全項(xiàng)目，包涵了眾多的設(shè)備選型，與軟硬件連接。本文對(duì)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的組成，設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析總結(jié)，對(duì)相關(guān)軟硬件進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，給出了實(shí)現(xiàn)原理與方案。

火災(zāi)探測(cè)器；單片機(jī)；Protel

引言

火災(zāi)是國(guó)內(nèi)外普遍關(guān)注的災(zāi)難性問(wèn)題。它的發(fā)生頻率較高，是一種隨時(shí)隨地都有可能發(fā)生的災(zāi)害. 現(xiàn)代社會(huì)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，人們生活環(huán)境，生活方式與以前有了較大的不同，可燃材料也逐漸增多，火災(zāi)發(fā)生的可能性日益增加，發(fā)生事故后造成的人員死傷和經(jīng)濟(jì)損失也越來(lái)越大，對(duì)社會(huì)危害嚴(yán)重。而現(xiàn)今世界，隨著電力電子技術(shù)、電氣控制技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的迅猛發(fā)展，有力地促進(jìn)了消防系統(tǒng)的發(fā)展。因此研究設(shè)計(jì)合理的自動(dòng)化消防系統(tǒng)，對(duì)火災(zāi)隱患的高效控制，其意義深遠(yuǎn)。本文主要針對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行研究。

1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)介

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的組成類型很多，包括智能型、全總線型以及綜合型等等，這些系統(tǒng)都可對(duì)整個(gè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)監(jiān)視。[1]在目前的工程實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，傳統(tǒng)型的區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)、集中報(bào)警系統(tǒng)和控制中心報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用的比較廣泛。

2 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先必須符合GB 50116-98《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，同時(shí)也要適應(yīng)現(xiàn)代建筑的特點(diǎn)，本文主要針對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)與研究 。

圖1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的一般工作原理圖

2．1 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)組成

1） 火災(zāi)探測(cè)器的選擇

2）火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)置要點(diǎn)

3）火災(zāi)報(bào)警器的軟硬件設(shè)計(jì)。

2.1.1 火災(zāi)探測(cè)器的選擇

火災(zāi)探測(cè)器根據(jù)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)象可分為感煙、感溫、感光型火災(zāi)探測(cè)器及煙溫復(fù)合式火災(zāi)探測(cè)器，氣體火災(zāi)探測(cè)器 等等，本文以工廠為防護(hù)對(duì)象，因工廠內(nèi)通常有使用工業(yè)氣體（可燃?xì)庠?），為防止氣體泄漏造成火災(zāi)，所以選用氣體型火災(zāi)探測(cè)器，因此對(duì)該類傳感器做一下簡(jiǎn)單介紹。

1）氣體傳感器工作原理

2）氣體傳感器按工作原理劃分一般如表1。

3）MQ-2型可燃?xì)怏w傳感器簡(jiǎn)介

本文選用的是MQ-2型可燃?xì)怏w傳感器，該型傳感器適用于工廠范圍，可靠性高，價(jià)格實(shí)惠，器件說(shuō)明詳見(jiàn)表2。

MQ-2型傳感器工作原理：通過(guò)氣敏材料的阻值變化，來(lái)獲得不同的電壓信號(hào)輸出，經(jīng)單片機(jī)處理后，即可判斷氣體的濃度值。

氣敏電阻與負(fù)載電阻間的公式關(guān)系： RS/ RL=（UCURL）/ URL

2.1.2 探測(cè)區(qū)域探測(cè)器設(shè)置要點(diǎn)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定: 可燃?xì)怏w探測(cè)器室內(nèi)布置要點(diǎn)如圖5所示。

2.1.3 探測(cè)器總數(shù)確定[2]

確定一個(gè)探測(cè)區(qū)域所需設(shè)置的探測(cè)器數(shù)量，其計(jì)算公式為：

表1 氣體傳感器的劃分

表2 MQ-2型元器件說(shuō)明表

圖2 氣體傳感器工作原理圖

圖3 MQ-2型氣體傳感器靈敏度特性曲線圖

圖4 MQ-2型傳感器工作原理

L的取值范圍：

特級(jí)保護(hù)對(duì)象取 0.7～0.8 ；

1級(jí)保護(hù)對(duì)象取0.8～0.9 ；

2級(jí)保護(hù)對(duì)象取0.9～1.0。

2.1.4 火災(zāi)報(bào)警器的軟硬件設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)思路：系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，配合外圍電路共同完成信號(hào)采集、聲音報(bào)瞀等功能。通過(guò)預(yù)設(shè)氣體濃度，MQ-2傳感器進(jìn)行檢測(cè)，假如超過(guò)預(yù)設(shè)氣體濃度，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

1）火災(zāi)報(bào)警器硬件總體設(shè)計(jì)框圖

采用單片機(jī)作為控制中心，配有煙霧探測(cè)傳感器，A/ D轉(zhuǎn)換，液晶LCD顯示 ，鍵盤(pán)輸入電路，聲光報(bào)警電路。

2）火災(zāi)報(bào)警器硬件電路原理圖

煙霧探測(cè)器選用MQ-2氣體傳感器，適用于一般辦公場(chǎng)所，工廠的氣體泄漏監(jiān)測(cè)裝置，其靈敏度可由電位器調(diào)節(jié)，輸出信號(hào)連接A/D轉(zhuǎn)換電路，根據(jù)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行必要的聲光報(bào)警，液晶LCD用于實(shí)時(shí)顯示煙霧檢測(cè)值。

按鍵主要有S1，S2，S3，S4。S1為報(bào)警值設(shè)定鍵，S2為報(bào)警值+1鍵，S3為報(bào)警值-1鍵，S4為報(bào)警功能開(kāi)關(guān)鍵。

3）單片機(jī)程序設(shè)計(jì)流程圖，如圖8所示。

圖5 火災(zāi)探測(cè)器布置要點(diǎn)

圖6 火災(zāi)報(bào)警器系統(tǒng)框圖

圖7 火災(zāi)報(bào)警器硬件實(shí)現(xiàn)原理圖

圖8 火災(zāi)報(bào)警器軟件設(shè)計(jì)流程圖

4）主要程序：

main()

{

init1();

while(1)

{

if(biao==0) //若打開(kāi)報(bào)警功能

zx(); //調(diào)報(bào)警函數(shù)

key_scan();

key_do();//調(diào)按鍵處理函數(shù)，進(jìn)行報(bào)警值設(shè)定

if(t1==0) //定時(shí)時(shí)間到0.2s

{

zh(); //調(diào)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換， 啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換

t1=1; //關(guān)閉數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換

}

}

}

void as() interrupt 3 //定時(shí)器T1中斷函數(shù) ，定時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換，并根據(jù)情況進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警

{

TH1=(65536-50000)/256;//重賦初值

TL1=(65535-50000)%256;

t++; //時(shí)間計(jì)數(shù)加1

if(t==4) //50ms*4=0.2s，0.2s時(shí)間到

{

t=0; //時(shí)間計(jì)數(shù)清0

t1=!t1; //啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換

if(biao2==1)

beep=!beep; //蜂鳴器報(bào)警

}

}

5）實(shí)物圖，如圖9所示。

圖9 實(shí)物圖

3 總結(jié)

本文對(duì)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的組成原理，方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的的說(shuō)明與闡述，以單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了一種火災(zāi)報(bào)警器的軟硬件系統(tǒng)，可以有效應(yīng)用于工廠的火災(zāi)預(yù)防與探測(cè)。

[1]夏凌,魏金城,胡杰. 智能消防探測(cè)系統(tǒng)綜述[J].電訊技術(shù),1999.

[2] GB 500116-98.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版.

The Research and Design of the Hardware and Software about Fire Alarm System

JI Xi
(Shanghai institute of quality inspection and technical research, Shanghai 201100)

The automatic fire alarm system is a safety project and is significant to the society,including a wide range of the equipment selection and the software and hardware connection, In this paper, the composition and design of fire detection system, is analyzed and summarized, the related hardware and software are studied and designed, the principle and scheme of implementation is given.

fire detector；single chip microcomputer；Protel

TP216, TM93 , TP368.2

A

1004-7204(2017)04-0086-04

季璽（1985- ）， 男，工程師，上海質(zhì)檢院，從事設(shè)備管理，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)工作。