毕业设计----火灾自动报警控制系统的设计

毕业设计----火灾自动报警控制系统的设计内容摘要：

统的组成 火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能的装置组成的火灾报警系统 ， 在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。 火灾探测器 火灾探测器是火灾自动报警系统的传感部分， 是组成各种火灾自动报警系统的重要组件，是 火灾自动 报警系统的 “ 感觉器官 ”。 它 能对火灾参数 (如烟、温度、火焰辐射、气体浓度等 )响应，并自动产生火灾报警信号 ，或向控制和指示 设备发出现场火灾状态信号的装置。 火灾探测器是系统中的关键元件，他的稳定性、可靠性和灵敏度等技术指标会受到诸多因素的影响，因此火灾探测器的选择和布置应该严格按照规范进行。 火灾探测器的分类 目前火灾探测器的种类很多，按照不同的方式有不同的分类方法 [2]。 1 根据监测的火灾特性不同，火灾探测器可分为感烟、感温、感光、复合和可燃气体等五种类型，每个类型又根据其工作原理的不同而分为若干种。 2 根据感应元件的结构不同，可分为： 6 （ 1） 点型火灾探测器。 对警戒范围中某一点周围的火灾参数作出响应。 （ 2） 线型火灾探测器。 对警戒范围中某一线路周围的火灾参数作出响应。 3 根据操作后是否能复位，可分为： （ 1） 可复位火灾探测器。 在产生火灾报警信号的条件不再存在的情况下，不需要更换组件即能从报警状态恢复到监视状态。 根据复位的方式不同，又可分为以下三种： ① 自动复位火灾探测器。 能自动地恢复到监视状态。 ② 遥控复位火灾探测器。 通过遥控操作能恢复到监视状态。 ③ 手动复位火灾探测器。 通过手动调节能恢复到监视状态。 （ 2） 不可复位火灾探测器。 在产生火灾报警信号的条件不再存在的情况下，需调换组件才能从报警 状态恢复到监视状态或动作后不能恢复到监视状态。 火灾探测器的选择 火灾探测器的选择应符合下列要求： (1) 对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的，选用感烟探头； (2) 对火灾发展迅速，产生大量热、烟和火焰辐射的，选用感烟探头、感温探头、火焰探头或它们的组合； (3) 对火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量烟、热的，选用火焰探头； (4) 对情况复杂或火灾形成特点不可预料的，可进行模拟实验，根据实验选用适宜的探头。 (5) 在不同高度的房间设置火灾探测器时可参照 表 的规定。 表 2 . 1 点型感烟、感温火灾探测器的实用高度 [ 3 ] 房间高度( m) 感烟探测 器 感 温 探 测 器 一 级 二 级 三 级 12h 20 不适合 不适合 不适合 不适合 8h  12 适 合 不适合 不适合 不适合 6h  8 适 合 适 合 不适合 不适合 4h  6 适 合 适 合 适 合 不适合 h  4 适 合 适 合 适 合 适 合 火灾报警按钮 手动火灾报警按钮概述 7 火灾自动报警系统应有自动和手动两种触发装置。 各种类型的火灾探测器是自动触发装置，而在防火分区疏散通道、楼梯口等处设置的手动火灾报警按钮是手动触发装置，它应具有应急情况下，人工手动通报火警的功能。 2 手动火灾报警按钮的设置 每个防火分区应至少设置一只手动火灾报警按钮。 从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离，不应大于 30m。 手动火灾报警按钮宜设置在公共活动场所的出入口处。 手动火灾报警按钮应设置在明显的和便于操作的部位。 当安装在墙上时其底边距地高度宜为 ~，且应有明显的标志。 手动火灾报警按钮宜与集中报警器连接，且应单独占用一个部位号。 因为集中控制器设在消防室内，能更快采取措施，所以当没有集中报警器时，它才接入区域报警器，但应单独占用一个部位号。 火灾报警控制器 火灾报警控制器是火灾自动报警系统心脏，具有下述功能： (1) 用来接受火灾信号并启动火灾警报装置。 该设备也可用来指示着火部位和记录有关信息。 (2) 能通过火警发送装置启动火灾 报警信号或通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制器。 (3) 自动地监视系统的正确运行和对特定故障给出声、光报警。 火灾报警控制器分类 火灾报警控制器种类繁多，根据不同的方法可分成不同的类别。 (1) 按控制范围可分为： ａ 区域火灾报警控制器：直接连接火灾探测器，处理各种报警信息。 ｂ 集中火灾报警控制器：它一般不与火灾探测器相连，而与区域火灾报警控制器相连，处理区域级火灾报警控制器送来的报警信号，常使用在较大型系统中。 ｃ 控制中心火灾报警控制器：它兼有区域，集中两级或火灾报警控制 器的特点，即可以作区域级使用，连接控制器；又可以作集中级使用，连接区域火灾报警控制器。 (2) 按结构型式可分为： ａ 壁挂式火灾报警控制器：连接的探测器回路相应少些，控制功能简单，区域报警控制器多才用这种型式。 ｂ 台式火灾报警控制器：连接探测器回路数较多，联动控制较复杂，集中式报警 8 器常采用这种方式。 ｃ 框式火灾报警控制器：可实现多回路连接，具有复杂的联动控制。 (3) 按系统布线方式分为： ａ 多线制火灾报警控制器：探测器与控制器的连接采用一一对应方式。 ｂ 总线制火灾报警控制器：控制器与探测器采用总 线方式连接，探测器并联或串联在总线上。 报警控制器的功能 (1) 火灾报警：当收到探测器、手动报警开关、消火栓开关及输入模块所配接的设备所发来的火警信号时，均可在报警器中报警。 (2) 故障报警：系统运行时控制器分时巡检，若有异常 (设备故障 )发出声、光报警信号，并显示故障类型及编码等。 (3) 火警优先：在故障报警或已处理火警时，若发生火警则报火警，而当火警清除后又自动报原有的故障。 (4) 时钟与火灾发生时间的记忆：系统中的时钟走时通过软件编程实现，具有相应的存储单元，记忆事故发生时间。 (5) 自检功能：为了提高报警系统的可靠性，控制器设置了检查功能，可定期或不定期的进行模拟火警检查。 9 第 3 章 系统原理及总体设计方案 系统原理 火灾自动报警系统的设计主要有六个方面：探测器的选取、单片机的选取、接口芯片的选区、报警装置、电源以及消防联动装置的设计。 火灾自动报警系统原理图如图 31所示。 现场火灾报警通过探测器对火灾信息进行检测，从而判断火灾的发生具体位置。 当报警器检测到火灾信息后，产生相应的报警信号，同时打开联动消防装置。 图 31 火灾自动报警系统原理图 系统设计 系统各模块的设计 第一， 探测器的设计。 探测器的作业 环境是非常重要的，这决定了在具体环境中探测器是的选型问题。 探测器所要达到的任务目标必须确定无误的反应探测器在规定的工作环境中的作用。 基于火灾的特殊情况，本设计选用离子感烟探测器。 相对于其它探测器，离子探测器能在火灾早期做出早期准确的判断。 探测器的设计是本设计的中心任务，具体情况将在随后的章节中进行阐述。 第二，单片机的选取。 根据要求，本设计选用的单片机是 AT89C51。 该单片机的具体情况将在随后的章节中进行阐述。 第三，接口芯片。 本设计的接口芯片采 用并行接口芯片 8243。 有关 8243 的资料将在随后的章节中谈到。 第四，报警装置。 本设计的报警装置声光报警装置：首先，起火地点会发出声音报警：同时，控制室会也发出声音报警同时显示具体的着火地点，报警装置在设计的随后章节中 10 会详细说明。 第五，电源的设计。 当单片机探测到火情时，会自动切断用电电路，同时在不影响正常工作前提下转换为备用电源供电。 电源设计见随后章节。 第六，消防联动装置。 当单片机探测到火情后，会自动打开联动消防装置。 消防联动装置的设计见随后章节。 系统总构架设计 该火灾自动报警控制系统，能对监测点进行自动检测，一旦发现火情能立即报警，并能指示发生火灾的地方。 本火灾报警器具有结构简单、可靠性高、成本低等特点。 由于该系统主要用于多点集中检测报警，故能对受测点进行巡回检测，若有火情方可报警，并用数字指示出发生火灾的地点。 该系统的探测器选用开关量探测器。 系统端部分选用音响报警电路及数码显示电路。 硬件电路图如图 32所示。 图 32 火灾报警系统硬件结构图 11 第 4 章 系统硬件设计 硬件的组成 通过对火灾情况的分析，本设计采用 41 所示硬件组成， 报警器硬件由烟雾信号采集模块，声光报警模块以及联动消防模块组成。 图中 1,2,3 组成数据采集模块， 4,5 组成声光报警模块， 5,6 组成联动消防装置。 其中， 1为探测器，将现场烟雾浓度这一非电信号转换为电信号； 2 为信号调理电路，将探测器输出电信号进行调理（放大、滤波等），使之满足比较转换电路的要求； 3 为比较转换电路，完成将烟雾探测器输出的模拟信号转换为数字信号。 声光报警模块由单片机和报警电路组成，由单片机控制实现不同的声光报警（异常报警、故障报警、火灾报警）功能。 下面对上述的各模块进行详细的介绍。 图 41 火灾自动报警系统硬件框图 烟雾信号采集模块 图 41 中 1， 2， 3 组成烟雾数据采集模块，将现场烟雾浓度这一非电信号转化为电信号，并以数字量的形式送个单片机。 离子感烟探测器工作原理 离子感烟探测器是应用放射性同位素组成的火灾报警专用探测器，其检测灵敏度高，可靠性好，目前已得到广泛的应用。 离子感烟探测器由两个电离室组成，外电离室有空与外界相通，烟雾可进入电离室，而内电离室是封闭的，烟雾不能进入。 由烟雾进入外电离室，使内外两电离室离子电流不同，探测器就输出与烟雾成正比的传感信号。 离子 烟雾探测器的工作原理如图 42所示。 12 图 42 离子感烟探测器工作原理图 在正常工作状态下，放射源发出得射线电离了电离室的空气，便有电流从 A经 B流向C，这时电离室是一个典型的电阻元件。 初始条件下，在 B 点的电位 Vb是相对稳定的，烟雾进入 AB之间的检测室时，电离状态发生变化，导致 AB之间的电阻阻值变化，而 BC 间组成的参照室因不感觉烟的存在，基本保持阻值初始状态不变，根据欧姆定律，在 B点上分压值发生相应的变化，这一变化经过电路放大，做为火警信号输出从而实现烟信号到电信号的转变。 如果在极板 P1和 P2 间加上 一个电压 E，极板极板原来做杂乱无。