智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)

1、    智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)    王亞勝 王景【摘 要】近年來，在我國人們生活水平提高的同時，石油能耗也隨之加大。而在石油工業(yè)生產(chǎn)中的防火工作也越來越重要，目前國內(nèi)的許多研發(fā)都側(cè)重于大型工業(yè)場所的火災(zāi)報警，造價高昂，成本較大。因此，有必要研制一種結(jié)構(gòu)簡單、更經(jīng)濟實用的報警器以適應(yīng)市場的需求，在不影響工業(yè)產(chǎn)值的情況下節(jié)約成本。基于工業(yè)使用的火災(zāi)報警器應(yīng)該具備的基本要求和功能，適合火災(zāi)前期煙霧探測的報警器?！娟P(guān)鍵詞】石油工業(yè)生產(chǎn)；經(jīng)濟實用；單片機；火災(zāi)報警系統(tǒng)一、引言國外從上世紀(jì)30年代開始研究及開發(fā)煙霧傳感器，且發(fā)展迅速，日本也在六十年代開發(fā)完成

2、第一臺家用燃氣泄漏報警器，報警器可以檢測燃氣、一氧化碳等氣體，我國在70年代初期就才開始了對火災(zāi)報警器研究，一方面是由于社會的需要，另外一方面也為了減少國家的經(jīng)濟損失，應(yīng)用范圍從單一到種類繁多，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增加。不過從發(fā)展的角度來看，我們大都是在引進國外先進的傳感器技術(shù)，并且在國外先進的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)之上，對其進行研究從而大力開發(fā)屬于自己的特色火災(zāi)報警器。隨著國家的大力發(fā)展，近年來，我國在煙霧選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上都有很大進步。具備高度集成化、智能化的單片機得到了廣泛的應(yīng)用，它的發(fā)展前景巨大，在社會大生產(chǎn)中，單片機無處不在，本設(shè)計是單片機聯(lián)系實際的一個應(yīng)用，基于單片機的火災(zāi)報警器是通過檢測可燃

3、性氣體濃度作為條件判斷報警；若這類氣體泄漏達到爆炸極限時，可讓單片機經(jīng)過反應(yīng)發(fā)出聲光警報，同時起動流風(fēng)機等通風(fēng)設(shè)備，預(yù)防并阻礙火災(zāi)事故的發(fā)生。二、設(shè)計思路與方案的選擇（一）整體設(shè)計思路本次設(shè)計是基于stc89c52的火災(zāi)報警器，能夠檢測環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報警功能。該報警系統(tǒng)的最基本組成部分包括：信號采集模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、單片機控制電路、流風(fēng)機電路、聲光報警電路和比較器電路等部分。設(shè)計的火災(zāi)報警器具有顯示報警狀態(tài)，為適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)場所對可燃性易爆煙霧安全性等要求。報警器以stc89c52單片機為控制核心，延時的工作方式，選用mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器，用來采集煙霧濃度信息，配合外圍電路以構(gòu)成火

4、災(zāi)報警系統(tǒng)，從而達到自己設(shè)計的目的。（二）設(shè)計方案的選擇1.煙霧檢測傳感器選型煙霧傳感器作為報警器中不可缺少的核心器件，它決定了所采集的煙霧濃度信號的準(zhǔn)確性和可靠性，mq-2煙霧傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示?，F(xiàn)在的市面上有很多種煙霧探測傳感器，有接觸燃燒式傳感器、半導(dǎo)體煙霧傳感器、離子感煙傳感器、光電式感煙傳感器等等，在眾多煙霧傳感器的應(yīng)用特性的對比之下，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體煙霧傳感器的優(yōu)點更加突出。比如靈敏度高、響應(yīng)快、體積小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)良特性，而且還兼具使用方便、價格便宜等優(yōu)點，并且在報警的過程中，不具有其他傳感器所具備的缺陷，比如探頭阻緩及中毒現(xiàn)象，而且在維護成本方面，也是比較低廉的，因而得到廣泛應(yīng)用

5、。因此，本方案中的煙霧傳感器采用選用mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器。 【1】三、系統(tǒng)概述與硬件方案的設(shè)計（一）系統(tǒng)總體框架火災(zāi)報警器是能夠檢測環(huán)境中的煙霧濃度，并具有報警功能的儀器。該報警系統(tǒng)的最基本組成部分應(yīng)包括：信號采集模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機控制電路、字符顯示電路、聲光報警電路等部分組成。為適應(yīng)工業(yè)等場所對可燃性易爆煙霧安全性要求，設(shè)計的火災(zāi)報警器具有顯示報警狀態(tài)。煙霧檢測報警器以stc89c52單片機為控制核心，選用mq-2半導(dǎo)體氣體煙霧傳感器采集煙霧濃度信息，配合外圍電路構(gòu)成火災(zāi)報警系統(tǒng)。本設(shè)計包括硬件和軟件設(shè)計兩個部分。從設(shè)計的要求來分析該設(shè)計須包含如下結(jié)構(gòu)：煙霧檢測電路、stc89c5

6、2單片機主控部分、報警部分、數(shù)碼輸入輸出部分。電路總體設(shè)計框圖如圖4所示：處理器采用51系列單片機stc89c52。整個系統(tǒng)是在系統(tǒng)軟件控制下工作的。設(shè)置在監(jiān)測點上的煙霧檢測探頭將檢測到的煙霧變換成電信號，送出模擬信號，給ad采集電路采集。在單片機內(nèi)，經(jīng)軟件查詢、識別判決等環(huán)節(jié)實時發(fā)出火災(zāi)報警狀態(tài)控制信號。驅(qū)動蜂鳴器及報警指示燈報警。【2】（二）電源模塊由于本系統(tǒng)采用電池供電，考慮了如下幾種方案為系統(tǒng)供電。方案1：采用5v蓄電池為系統(tǒng)供電。蓄電池具有較強的電流驅(qū)動能力以及穩(wěn)定的電壓輸出性能。但是蓄電池的體積過于龐大，在報警器上使用極為不方便。因此放棄了此方案。方案2：采用4節(jié)1.5 v干電池共

7、4.5v做電源，經(jīng)過實驗驗證系統(tǒng)工作時，單片機、傳感器的工作電壓穩(wěn)定能夠滿足系統(tǒng)的要求，而且電池更換方便。綜上所述采用方案2，電源模塊原理圖如圖5所示，其中p1為電池接口，sw1為電源開關(guān)。（三）單片機最小系統(tǒng)單片機如果需要工作起來，構(gòu)成為單片機最小系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖所示。單片機是智能火災(zāi)報警器的控制中心，單片機最小系統(tǒng)的合理設(shè)計是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提，所謂最小系統(tǒng)，就是能夠保證單片機運行的最精簡的硬件設(shè)計?！?】單片機最小系統(tǒng)大致由三部分構(gòu)成，第一部分包含單片機，第二部分包含復(fù)位電路，最后一部分由時鐘電路構(gòu)成，這三部分每一部分都有其獨立功能，能夠單獨工作卻又互相協(xié)作。四、結(jié)束語本篇設(shè)計對火災(zāi)報警系統(tǒng)做了明確的闡述，從選題背景與意義出發(fā)，擬定初步設(shè)計方案，確定設(shè)計思路來實現(xiàn)所制定的功能，雖然基本完成了該系統(tǒng)所要求實現(xiàn)的功能，但仍然存在著諸多不足之處，出于仿真的角度考慮，對單元電路的仿真設(shè)計與實際有一定的差別，仿真電路中主要針對的是功能的直觀表現(xiàn)，簡化了對單元電路的設(shè)計，本設(shè)計只是火災(zāi)報警器中一個比較典型的設(shè)計，設(shè)計功能還有欠缺，此設(shè)計方案也提供一種專業(yè)類的教程，在現(xiàn)實生產(chǎn)與操作中更能對現(xiàn)場一線工人進行技術(shù)指導(dǎo)，利于設(shè)備的維護與保養(yǎng)。我們也將繼續(xù)在工作生產(chǎn)中進行專業(yè)的知識的實際應(yīng)用與學(xué)習(xí)，并對后續(xù)的系統(tǒng)進行升級與完善?！緟⒖嘉墨I】1 chen，s-j，hovde，使