火灾报警器设计机电一体化Word下载.docx

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8．参考文献———————————————————————

9．谢辞————————————————————————-

作者:

安徽工业经济职业技术学院机电工程系尹二猛

指导老师:

刘征宇曾亿山指导单位：

合肥市工业大学

摘要：

介绍一种应用于智能楼宇中的防火报警系统。

利用AT89S52单片机为主控制器,DS18B20检测温度,数码管显示温度,实现火灾报警。

步进电机作为反应器件,对被保护物品实施保。

并剖析我国火灾自动报警系统的应用现状，推测火灾自动报警系统的发展趋势和发展方向。

关键词：

AT89S52。

温度传感器。

ZLG7290。

步进电机。

火灾自动报警系统；

火灾应用现状。

发展趋势。

英文摘要：

Abstract:

Introducedinonekindofintelligentbuildingthefireprotectionalarmsystem,usestheAT89S52monolithicintegratedcircuitprimarilycontroller,theDS18B20examinationtemperature,thedigitaltubedemonstrated,therealizationreportstothepolice。

Steppingmotorachievementrespondsthecomponent,toisprotectedthegoodsimplementationprotection.

Keywords:

Temperaturesensor。

ZLG7290。

Steppingmotorsystemofauto-alarmandcoordinatedcontrolaboutfire。

divisionaboutregionoffireprotection。

0绪论

多少年来，火灾一直是人们所遭遇的最主要灾害之一，曾对人类的文明造成了重大破坏，许多著名的建筑大都毁于火灾。

例如：

我国的南宋在杭州建都后，先后发生火灾20次，其中5次使全城为之一空。

公元1201年3月（农历）的一场大火烧了数天，蔓延到城内外10余里，烧毁宫室、军营、仓库、民宅等58000余间，受灾达186300余人，成为我国灾害火灾之最。

世界上其它国家的火灾问题也同样十分严重，例如1666年9月2日，英国伦敦失火，大火整整烧了5天，市内83.26%的面积成为瓦砾,其中包括古老的圣保罗大教堂,财产损失达1200万英镑,20多万人无家可归,又如1871年10月8号美国芝加哥西区发生了火灾,大火27小时后才被雨水浇灭,致使250人死亡,10多万人无家可归,1.73万多间房屋被毁,

现在,火灾仍然不断对人类社会造成巨大损失伤害,根据世界火灾统计中心的统计,近年来全球范围内,每年发生的火灾有600-700万起,死亡人数为65000-75000人.大多数国家的火灾直接损失都占国民经济总值的0.2%以上.实际上,发生火灾后,除了直接经济人亡财产损失外还有相当大的间接损失,所以要发展加强火灾防范,加强火灾方便的研究,

火灾已成为我国常发性和破坏性以及影响力最强的灾害之一。

随着经济和城市建设的快速发展,城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多,火灾隐患也大大增加,火灾的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。

在工业和民用建筑、宾馆、酒店、图书馆、科研和商业部门及大型工厂,火灾报警系统已成为笔要的装置。

火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用。

火灾报警控制器是火灾报警系统的核心。

本文对火灾报警控制器和探测器做了深入的研究,并全面阐述了火灾报警控制器和探测器硬件和软件设计。

以下是本文完成的主要工作:

1.火灾报警系统的控制器采用AT89S52单片机的火灾自动报警系统,AT89S52是一个低功耗,高性能的CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP（In-systemprogramma2ble）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,该器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。

在控制器中采用LCD显示器进行报警系统所需各种信息显示，2火灾报警控制器选用了以西门子PLC为核心部件进行设计.所设计的控制器具有较高的性价比,还具有操作人员管理、报告信息查询、探测器管理、预报警、火警处理、通讯等功能,它实现了对火灾信息的检测和传送。

为提高系统的适应性与扩展性,进行了写码器设计。

3.控制器与探测器之间的通讯采用无线高频通讯方式进行,运用KB8825双频合成器进行了无线通讯电路设计,具有抗干扰能力强、..

第一章浅谈火灾自动报警技术的应用现状

1.1适用范围过小

在我国，火灾自动报警系统的研究、生产、应用相对美、英等发达国家起步较晚，安装范围主要是《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》规定的场所和部位，如大型电子计算机中心、高层建筑、高级旅馆、重要仓库和大型公共建筑等，而在易造成群死群伤的中小型公众聚集场所和社区居民家庭甚至部分高层住宅都没有规定安装火灾自动报警系统，适用范围过小，防范措施不到位。

1.2智能化程度低

目前我国使用的火灾探测器虽然都进行了智能化设计，但由于传感器件探测

的参数较少、支持系统的软件开发不成熟、各种算法的准确性缺乏足够验证、火灾现场参数数据库不健全等原因，加之火灾探测器安装环境中的气流、灰尘、电磁场、静电、天气情况、人为干扰等因素，使得火灾自动报警系统难以准确判定粒子（烟气）的浓度、现场温度、光波的强度以及可燃气体的浓度、电磁辐射等指标，造成迟报、误报、漏报情况较多。

此外，我国目前使用的智能化火灾自动报警系统主要以集中智能系统为主，巡检速度低，稳定性和可靠性差，不适用于规模庞大的建筑。

1.3网络化程度低

我国目前应用的火灾自动报警系统形式基本上以区域火灾自动报警系统、集

中火灾自动报警系统和控制中心火灾自动报警系统为主，安装形式主要是集散控

制方式，自成体系，自我封闭，尚未形成区域性网络化火灾自动报警系统。

由于各系统间的资源和服务不能共享，发生火灾时系统不能自动向城市“119”火警受理中心报告，特别是对具体的起火部位、火势大小等火场情况难以用语言来详细表述，这就使消防队不能准确、合理、及时调动兵力处置火情，以至造成不必要的损失。

此外，还造成一些硬件的重复投资和人力投资浪费。

第二章浅谈火灾自动报警系统应用技术的发展趋势

2.1网络化

火灾自动报警系统网络化是用计算机技术将控制器之间、探测器之间、系统

内部、各个系统之间以及城市“119”报警中心等通过一定的网络协议进行相互连接，实现远程数据的调用，对火灾自动报警系统实行网络监控管理，使各个独

立的系统组成一个大的网络，实现网络内部各系统之间的资源和信息共享，使城市“119”报警中心的人员能及时、准确掌握各单位的有关信息，对各系统进行宏观管理，对各系统出现的问题能及时发现并及时责成有关单位进行处理，从而弥补现在部分火灾自动报警系统擅自停用，值班管理人员责任心不强、业务素质低、对出现的问题处置不及时、不果断等方面的不足。

2.2智能化

火灾自动报警系统智能化是使探测系统能模仿人的思维，主动采集环境温度、湿度、灰尘、光波等数据模拟量并充分采用模糊逻辑和人工神经网络技术等

进行计算处理，对各项环境数据进行对比判断，从而准确地预报和探测火灾，避免误报和漏报现象。

发生火灾时，能依据探测到的各种信息对火场的范围、火势的大小、烟的浓度以及火的蔓延方向等给出详细的描述，甚至可配合电子地图进行形象显示、对出动力量和扑救方法等给出合理化建议，以实现各方面快速准确反应联动，最大限度地降低人员伤亡和财产损失，而且火灾中探测到的各种数据可作为准确判定起火原因、调查火灾事故责任的科学依据。

此外，规模庞大的建筑使用全智能型火灾自动报警系统，即探测器和控制器均为智能型，分别承担不同的职能，可提高系统巡检速度、稳定性和可靠性。

2.3火灾探测技术的多样化。

我国目前应用的火灾探测器按其响应和工作原理基本可分为感烟、感温、火焰、可燃气体探测器以及两种或几种探测器的组合等，其中，感烟探测器一枝独秀，但光纤线性感温探测技术、火焰自动探测技术、气体探测技术、静电探测技术、燃烧声波探测技术、复合式探测技术代表了火灾探测技术发展和开发应用研究的方向。

此外，利用纳M粒子化学活性强、化学反应选择性好的特性，将纳M材料制成气体探测器或离子感烟探测器，用来探测有毒气体、易燃易爆气体、蒸气及烟雾的浓度并进行预警，具有反映快、准确性高的特点，目前已列为我国消

防科研工作者的重点研究开发课题。

以火灾自动报警系统为代表的消防安全系统与防盗安全系统联动，以实现对生命财产的安全保护，是国外火灾自动报警系统的最新发展趋势，目前最现实的技术是体型探测技术，它能很好地兼容防火与防盗两个方面，很有发展前景。

2.4小型化

火灾自动报警系统的小型化是指探测部分或者说网络中的“子系统”小型化如果火灾自动报警系统实现网络化，那么系统中的中心控制器等设备就会变得很小甚至对较小的报警设备安装单位就可以不再独立设置，而依靠网络中的设备服务资源进行判断、控制、报警，这样火灾自动报警系统安装、使用、管理就变得简单省钱、方便。

2.5无线化

与有线火灾自动报警系统相比，无线火灾自动报警系统具有施工简单、安装容易、组网方便、调试省时省力等特点，而且对建筑结构损坏小，便于与原有系统集成且容易扩展，系统设计简单且可完全寻址，便于网络化设计，可广泛应用于医院、文物古建筑、机场、综合建筑和不便联网、建筑物分散、规模较大、干扰较小的建筑。

对正在施工或正在进行重新装修的场所，在未安装有线火灾自动报警系统前，这种临时系统可以充分保障建筑物的防火安全，一旦施工结束，无线系统可以很容易转移到别的场所。

2.6高灵敏性

以早期火灾智能预警系统为代表。

该系统除采用先进的激光探测技术和独特

的主动式空气采样技术以外，还采用了“人工神经网络”算法，具有很强的适

应能力、学习能力、容错能力和并行处理能力，近乎于人类的神经思维。

此外，该系统的子机与主机可以进行双向智能信息交流，使整个系统的响应速度及运行能力空前提高，误报率几乎接近零，灵敏度比传统探测器高1000倍以上，能探测到物质高热分解出的微粒子，并在火灾发生前的30min到120min预警，确保了系统的高灵敏性和高可靠性。

第三章火灾自动报警系统的总体设计

设计要求：

火灾自动报警系统的设计，必须遵循国家有关法律、法规、针对保护对象的特点进行，做到安全适用、技术先进经济合理的系统设计。

3.1.火灾探测器的选择及联动系统

根据火灾的特点选择探测器。

火灾探测器是消防自动报警的眼睛。

它将火灾信号快速传到报警控制器,发出警报信号。

在设计时除按照《火灾自动报警系统设计规范》的规定外,还须着重考虑以下方面:

（1）设计中尽可能选用光电感烟探测器,不用或少用污染环境的离子感烟探测器（欧洲国家已禁用）。

（2）探测器与控制器选用同一个生产厂家的产品。

（3）选用经国家检测部门鉴定的产品,尤其要重视用户的质量反馈意见。

（4）针对不同保护对象火灾危险性分析,选用不同类型的火灾探测器。

本工程被保护区域探测器配置如下:

电缆楼道、电气室地下室、电缆夹层、民房内架空电缆桥架、电缆竖井对于电缆楼道、电气室地下室、电缆夹层、民房内架空电缆桥架、电缆竖井采用最新技术的金属屏蔽模拟量线型差定温探测器进行火灾探测,线型差定温探测器采用正弦波接触式敷设在每层电缆桥架上,每个回路长度不超过150M。

油库、液压站、稀油润滑站对于设置了自动灭火系统的油库、液压站、稀油润滑站采用金属屏蔽模拟量线型差温探测器与多频双波段红外火焰探测器组合的探测方式。

如图1所示,火灾探测器通过对火灾发出的物理、化学现象———气（燃烧气体）、烟（烟雾粒子）、热（温升）、光（火焰）的探测,将探测到的火情信号转化为火警电信号,现场人员发现火情后应立即按动手动报警按钮或消火栓按钮,发出火警电信号。

火灾报警控制器接到火警电信号后,经处理,一方面发出预警、火警声光报警信号,同时显示并记录火警地址和时间,告诉消防控制室（中心）的值班人员。

另一方面将火警电信号传送至各楼层（防火分区）所设置的火灾显示盘显示火警发生的地址,通知楼层（防火分区）值班人员立即察看火情并采取相应的扑灭措施。

在消防控制室（中心）还可能通过火灾报警控制器的通讯接口,将火警信号在CRT微机彩显系统显示屏上更直观地显示出来.。

（火灾探测器接线实物图）

联动控制器则从火灾报警控制器读取火警数据,经预先编程设置好的控制逻辑（“或”、“与”、“片”、“总报”等控制逻辑）处理后,向相应的控制点发出联动控制信号,并发出提示声光信号,经过中继执行件去控制相应的外控消防设备,如:

排烟阀、排烟风机等防烟排烟设备,防火阀、防火卷帘门等防火设备,广播、警笛、声光报警器等报警设备,关闭空调、电梯迫降、打开人员疏散指示灯等,启动消防泵、喷淋泵等消防灭火设备,等等。

外控消防设备的启停状态应反馈给联动控制器主机并以光信号形式显示出来,使消防控制室（中心）值班人员了解外控设备的实际运行情况,消防内部电话、消防内部广播起到通讯联络、对人员疏散和防火灭火的调度指挥作用。

3.2火灾报警控制器原理及选择

火灾报警控制器是火灾自动报警系统的重要组成部分。

在火灾自动报警系统中，火灾探测器是系统的感觉器官，随时监视着周围环境中的火灾情况。

而火灾报警控制器是系统的“躯体”和“大脑”，是系统的核心，它可以供给火灾探测器稳定的直流电源，监测连接的各类火灾探测器有无故障。

保证火灾探测器长期、稳定、有效地工作。

当火灾探测器探测到火灾情况后。

接受火灾探测器发来的报警，迅速、正确地进行转换和数据处理，指示报警具体部位和时间，同时执行相应的辅助控制等诸多任务。

因此火灾报警控制器除了具有控制、记忆、识别和报警功能外，还具有自动检测、联动控制、打印输出、图象显示、图形显示、通信广播等功能。

火灾报警控制器功能的多少反映出火灾自动报警系统的技术构成，可靠性、稳定性和性能价格比等因素是评价火灾自动报警系统先进性的一向重要指标。

火灾报警控制器的的基本工作原理如下图2，在图所示中，对输入单元而言，集中报警控制器与区域报警控制器有所不同。

区域报警报警控制器处理的探测信号可以是各种火灾探测器，手动报警按钮或其他探测单元的输出信号。

而集中报警控制器处理的是区域报警控制器输出的信号。

由于两者的传输特性不同，相应输出单元的接口电路也不同，通常，采用总线传输方式的接口电路工作原理是、通过监控单元将待巡检（待巡检）的地址（部位）信号发送到总线上，经过一定时序。

监控单元从总线上读回信息，执行响应报警处理功能，一般时序要求严格，每个时序都有其固定含义。

火灾报警控制器工作时的基本顺序要求为：

发地址——等待---读信息---等待。

控制器周而复始地执行上述时序，完成对整个信号源的检测。

对于输出单元而言，集中火灾报警控制器与区域火灾报警器大同小异，只是集中火灾报警控制器的功能比较复杂。

区域报警系统：

图2区域报警系统

由区域火灾报警控制器和火灾探测器组成，系统比较简单，操作方便，易于维护，应用广泛。

他既可以单独用于面积比较小的建筑也可以作为集中报警系统和控制中心报警系统的基本组成设备。

1一个报警区域应设置一台区域火灾报警控制器。

2系统能够设置一些功能简单的消防联动控制设备。

3区域火灾报警控制机应设置在有人值班的房间里，以方便检查操作。

4当该系统用于警戒多个搂层时，应在每层楼的楼梯口和消防电梯前等明显部位设置，识别报警楼层的灯光显示报警

5区域火灾报警控制器的安装应符合规范：

安装墙壁上时，其底边距地面的高度为1.3M`-1.5M，其靠正门轴的侧面应不小于0.5M。

正面操作距离不小于1.2M。

微机控制的区域火灾报警控制器一般由中央处理器（或称为中央处理单元），火灾信息采集电路，接口电路（包括总线驱动，数据通信，CRT显示，打印机打印等接口），火灾报警电路联动控制输出电路及电源等组成，实现火灾探测器编码与巡检,火灾信号处理与报警显示，联动控制与信号输出等功能。

区域火灾报警控制器电路原理图如下

图

在图中，中央处理器单元是火灾报警控制器的核心，由CPU、EPROM、RAM等组成、中央处理单元产生编码信号与巡监PT，经总线驱动接口发往监测，被总线上连接的所有设备同时接收；

总线中所有设备的编码地址由编码开关设定，根据设备终身编码不同以及巡检信号指令的状态不同，与编码信号相符的相应设备接受中央处理单元发出的信号并相应发出自身的状态信号S，经S总线进入信号信号采集与传送电路，每一条S总线C见图所示，（Sa.Sb.Sc.Sd.）对应相应的信号采集电路A、B、C、D。

这些信号在火灾信号火灾信号读取软件的控制下，进入中央处理单元进行分析，处理后，完成下列的功能操作。

1.通过声光报警电路，发出火灾、故障报警或联动控制信号。

2.通过地址显示电路以数码显示，显示报警与联动地址的编码或相应部位号。

3.通过打印机接口电路，驱动打印机并打印输出报警时间和报警装置的编码地址。

4.通过CRT显示接口电路，CRT显示报警区域的建筑平面图，并在平面图上显示相应的火灾报警地点。

5.通过联动接口电路，按照时序要求顺序驱动现场联动设备或接受控制器面版指令实现各种操作

6.通过通信接口电路，在通信控制软件的作用下，将区域火灾报警控制器的各种状态信息发往集中火灾报警控制器。

第四章火灾报警控制系统功能模块设计

4.1手动报警按钮

按规范要求,手动报警按钮安装设计在明显和便于操作的地方的公共场所,即各楼层的电梯间,电梯前室、主要通道等经常有人通过的地方；

大厅、过厅、主要公共活动场所的出入口；

餐厅、多功能厅等处的出入口。

手动报警装置安装在墙上时，其底边距地面（楼）高度宜为1.3到1.5M，且应具有明显的标志和防误操作的保护措施。

手动报警按钮应在火灾报警控制器上显示部位号，当确认火灾时,按下按钮上有机玻璃片,可向消防控制室发出火灾报警信号,控制器接受到报警信号后,显示出报警按钮的编码或位置并发出报警音响,报警时有一组无源动合触点输出,可同时驱动声光报警器或其它报警器件.

另外,带电话插槽孔的手动报警按钮,可用作消防栓报警按钮,即具有报警功能,又可以直接启动消防栓.消防栓启动后,其启动状态可以在消防栓报警按钮上指示消火栓按钮与手动火灾报警按钮它们的外形基本一样,但功能不完全相同。

消火栓按钮既能向消防控制室报警,同时又能直接启动消防水泵。

每个消火栓箱处设置一个消火栓按钮。

每个防火分区至少要设置一个手动报警按钮或消防栓报警按钮,且分区任何一个位置到手动报警按钮或消防栓按钮的位置均不超过30M.

4.2联动控制模块

为了满足消防联动控制标准，总线联动模块通过接收火灾报警控制器的指令，可以对现场的消防联动设备（如：

警铃、排烟阀、送风阀、防火卷帘门、消防泵、风机等）进行控制，还可以将消防联动设备动作的信号反馈回火灾报警控制器，

通过控制器设备设置，控制模块的输出可以为连续输出或脉冲，可向现场消防联动设备提供一个动\合断续电器无源触点，（CA\DC24V），当外还接收设备动作状态的反馈信号。

图2为控制模块接线示意图需要联动设备的驱动线圈连接在控制模块的继电器的动合触点上，当控制模块动作后，消防联动设各动作。

并且将为作后的状态返回到控制模块。

终端电阻提供一个电流回路给消防设备和控制模块的连接线路，于监视是否断线。

4.3信号输入模块

输入模块主要用于接收外部各种开关信号,如水流指示器、压力开关、带输出的防盗报警器等设备输出的无源开关量信号。

设备动作后，动合点闭合。

由输入模块向火灾报警控制器发出报警信号，同时，火灾报警控制器是对应位置或编码，并联动相关设备，图3为典型的输入模块接线示意图，外部设备的东合无源触电连接在输入模块上输入模块通过终端电阻对连接线路形成一个电流回路，正常状态下，可以监视连接线是否断开。

4.4．总线接口模块

总线接线模块将各种开关量，火灾探测器或其它探测器（防盗、燃气泄漏等），接入智能总线报警控制系统。

典型应用在走廊上，大厅大面积环境中，连接多只开关量探测器，扩大了监视面积，节省了造价及系统中地址资源。

总线联动模块与火灾报警控制器间连线除了回路总线外，应增加电源总线（DC24V）。

一般总线接口模块最多可以并联25只开关探测器，所有并联接入同以接口模块的开关量探测器共用同一地址，图4为总线接口模块示意图

4.5声光报警器

声光报警器一般用于火灾自动报警系统中的楼层或者是防火区域内，在发生火灾时，提醒各个楼层或防火分区的人员。

声光报警器能同时发出声和光信号，它内嵌微处理器，通过微处理器用两总线实现与控制器通信、电源总线掉电检测、5鸣器通断产生报警声，控制超高超亮发出闪亮的光信号。

当发生火灾时，控制器按逻辑要求向其发出命令启动报警器，由24V联动电源提供能源将命令转换为声光报警声通断及闪光的频率，以提醒人员疏散。

声光信号启动等功能。

当通过外控触点直接启动声光信号时，定时振荡电路控制由于一般声光报警器的功耗比较大和控制器间连线除了回路总线外，应增加电源总线（DC24V）

声光讯响器通常安装在公共走廊,各层楼梯口、消防电梯前室口等处。

声光讯响器采用壁挂式安装，在普通高度空间下，以距顶棚0.2M处为宜。

图5为总线声光报警器接线图。

4.6火灾警报装置

火灾警报装置（包括警灯、警笛、警铃等）是当火灾发生时发出警报信号的装置。

按标准规定，未设置火灾应急广播的火灾自动报警系统，应设置自动报警系统。

在报警区域内，每个防火分区应至少安装一个火灾报警装置，其位置宜设在各楼层走道靠近楼梯口处。

为了保证安全，火灾报警装置应确定火灾后，由消防中心按疏散顺序统一向有关区域发出警报，在环境噪声大于60DB的场所设置火灾报警装置时，其声压级应高于背景噪声15DB。

火灾报警系统的作用是：

当现场发生火灾并确认后，安置在现场的火灾报警装置可由消防中心的火灾报警控制器启动。

发出强烈的声、光信号，以达到提醒人员注意的目的。

但是值得注意的是火灾警报装置发出强烈的声、光信号容易引起人员的恐慌。

因此，在目前的高层建筑设计中，以及有条件的地方，多采用火灾应急广播代替火灾警报装置。

4.7火灾显示盘

火灾显示盘是显示报警区域内的各种报警设备火警及故障信息的设备，不仅可以显示自身在回路故障及火灾信息，也可以显示其他回路的故障及火灾信息；

甚至整个控制器的信息可以用于异地监视中控制报警器的全部火灾及故障信息。

火灾显示盘信息来自