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

        2017-11-08 11:54:25
        環(huán)境技術(shù) 2017年4期
        關(guān)鍵詞:單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        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)

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        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。

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