(完整word版)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計開題報告

1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué) 生 姓 名：嚴(yán)飛飛 學(xué) 號： 11050643X36學(xué) 院、系 ：信息與通信工程系專 業(yè) ：電子信息工程設(shè) 計 題 目：火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計指導(dǎo)教師:張敏娟2015 年 3 月 15 日畢業(yè)設(shè)計開題報告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜 述：文獻(xiàn)綜述1.1 研究的目的和意義1.1.1 引言隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，高層建筑成了城市的主要標(biāo)志，高層建筑中的各種通訊線 路、動力和照明線路、以及各種系統(tǒng)中的線路縱橫交錯，致使火災(zāi)的發(fā)生概率也在大幅度 的增加。加之現(xiàn)代建筑的封閉性較強(qiáng)，一旦發(fā)生火災(zāi)，整個大樓就像一個大的火爐，

2、給滅 火帶來了巨大的難度，對火災(zāi)發(fā)生后及時的發(fā)現(xiàn)、及時控制的要求促使了火災(zāi)自動報警產(chǎn) 品的應(yīng)運而生。加之現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展又為人類 實現(xiàn)更加理想化的生活提供了可能。智能型火災(zāi)報警應(yīng)運而生了，智能型火災(zāi)報警系統(tǒng)是一個集信號檢測、傳輸、處理和 控制于一體的控制系統(tǒng)，代表了當(dāng)前火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展方向。所以隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛 發(fā)展以及國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)的迅速增長，市場上迫切而需要一種容量大、性能優(yōu)越、可靠性高、 便于安裝、使用和維護(hù)的智能型火災(zāi)報警控制系統(tǒng)。 11.1.2 研究的目的與意義我國的火災(zāi)自動報警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、 從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程， 其智能化程 度也越

3、來越高。 目前國產(chǎn)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)均采用漢字顯示， 價格低廉，適合我國國情， 但 是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)由于多數(shù)沒有分布智能， 可靠性低，且產(chǎn)品沒有形成系列化、 品種不全， 產(chǎn)品的外觀也較差，編程復(fù)雜，調(diào)試不方便，設(shè)備兼容性差。國外產(chǎn)品多數(shù)具有分布智能，可靠性高，產(chǎn)品具有系列化、品種 ，產(chǎn)品外觀美觀。缺 點是多數(shù)沒有漢化，操作維護(hù)不便，價格較高，設(shè)備兼容性差。根據(jù)以上的分析， 開發(fā)具有國際先進(jìn)水平的火災(zāi)自動報警設(shè)備、 價格介于進(jìn)口設(shè)備和國 產(chǎn)設(shè)備之間， 從而具有很高的性能價格比。 因此，研制一種結(jié)構(gòu)簡單、 價格低廉的智能型火 災(zāi)報警器是非常必要的。 21.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（1）目前使用中的火災(zāi)探

4、測報替系統(tǒng)一般都備有用于指示設(shè)備運行狀態(tài)或控制自動消防 設(shè)備的輸出接點。 監(jiān)控終端正是利用這些無源或有源輸出接點， 通過檢測電流、 電壓或通斷 的方法實現(xiàn)對火災(zāi)探測報警設(shè)備運行和報替狀態(tài)的監(jiān)測。模擬量監(jiān)測方式由于其簡單有效， 易于實現(xiàn)，目前被廣泛采用。但采用此種方式 . 只能了解火災(zāi)探測報警系統(tǒng)設(shè)備的簡單工作 狀態(tài)（ 如運行、故障、報警等） 、尚不能滿足當(dāng)前消防部門的消防安全監(jiān)管需求。 有煙霧傳感 器，它的特點是與煙霧接觸時其表面電導(dǎo)率發(fā)生變化并通過 A/D 轉(zhuǎn)化送到控制系統(tǒng)； 溫度傳 感器，其特點是精度高并且適應(yīng)于各種環(huán)境。 3（2）通過串行數(shù)據(jù)通信 （RS-232, RS-422, RS-

5、485等方式 ） 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方式可以很好 地彌補(bǔ)模擬量監(jiān)測方式的不足。 利用火災(zāi)探測報警系統(tǒng)的對外串行數(shù)據(jù)通信接口， 監(jiān)控終端 可以與其實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通互聯(lián)， 通過剖析火災(zāi)探測報警設(shè)備的數(shù)據(jù)通信協(xié)議， 可以從輸出數(shù)據(jù) 中得到被監(jiān)測設(shè)備詳細(xì)準(zhǔn)確的報警部位、 報警類型、系統(tǒng)運行狀態(tài)、 故障信息、工作記錄等 信息 這些信息為判別火警真?zhèn)?、了解報警點位置、掌握設(shè)備具體運行情況帶來極大方便， 從而在實現(xiàn)縮短報警時間， 準(zhǔn)確迅速撲救火災(zāi)方面提供了可靠技術(shù)保障。 但由于火災(zāi)探測報 警系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)廠家眾多， 型號多樣， 其對外數(shù)據(jù)通信協(xié)議沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范， 通信協(xié)議 的紛繁復(fù)雜給監(jiān)控終端應(yīng)用串行通信方式進(jìn)行

6、數(shù)據(jù)采集帶來了極大不便， 這已成為嚴(yán)重制約 火災(zāi)自動報警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)推廣應(yīng)用的難點間題。 在火災(zāi)自動報警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域， 提高 監(jiān)控終端對眾多型號火災(zāi)探測報警系統(tǒng)設(shè)備輸出數(shù)據(jù)通信協(xié)議的兼容性， 尚需進(jìn)一步深人研 究，以獲得較為滿意的解決。 4（3）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要由三個部分組成：節(jié)點、網(wǎng)關(guān)和軟件?？臻g分布的測量節(jié)點通過 與傳感器連接對周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。 監(jiān)測到的數(shù)據(jù)無線發(fā)送至網(wǎng)關(guān)， 網(wǎng)關(guān)可以與有線系統(tǒng)相 連接，這樣就能使用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、加工、分析和顯示。 5（4）國內(nèi)外火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的研究我國火災(zāi)報警系統(tǒng)起步較晚， 自改革開放以來， 高層建筑甚至超高層建筑如同雨后春筍， 蓬勃發(fā)展，

7、使得火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的需求量迅速增加， 同時也催生了火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的技 術(shù)創(chuàng)新，帶動了這一行業(yè)的蓬勃發(fā)展。 在我國， 采用的無線通信方式的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)日 益受到重視。由于其具有安裝簡便、對建筑物無損壞作業(yè)、靈活性好，易于擴(kuò)展等優(yōu)點，適 用于許多場合， 如名勝古跡、體育館、博物館、展覽中心、 處于施工階段的建筑物、 醫(yī)院等。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的智能性主要體現(xiàn)在火災(zāi)判決和統(tǒng)籌管理方面， 一般分為分散式、 集中式 和分布式，分布式系統(tǒng)由非智能型控制器若干智能型探測節(jié)點組成， 由探測節(jié)點完成火災(zāi)狀 態(tài)的判斷；集中式系統(tǒng)由智能型控制器和若干非智能探測節(jié)點組成， 探測節(jié)點僅將火災(zāi)參量 傳送給控制器，

8、由控制器智能地判斷火災(zāi)狀態(tài)； 分布式系統(tǒng)的控制器和探測節(jié)點均為智能型， 也是今后火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的發(fā)展方向。 6現(xiàn)在，不論是普通型（比如民用住宅）還是豪華型（比如高級賓館的高層建筑，都日益 重視防火和安全技術(shù)的普及應(yīng)用。因為其樓層多、人員密集，如果發(fā)生火災(zāi)，疏散困難，撲 救也困難，勢必造成嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。 為了保障高層建筑安全可靠， 必須設(shè)計出 具有可靠性高、實時性好的火災(zāi)自動報警與消防系統(tǒng)，其要求是： （1）當(dāng)有火情發(fā)生時，能 以最快的速度檢測報警，并能檢測火情發(fā)生的具體地點（特定的地址編碼） ；（2）經(jīng)查實確 認(rèn)后，能及時的通報消防部門滅火； （3）系統(tǒng)本身應(yīng)有自身故障檢測的功能

9、， 如系統(tǒng)欠電壓 報警和自檢功能等， 保證自動報警系統(tǒng)功能完好； （4）較高的系統(tǒng)抗干擾能力， 防止系統(tǒng)發(fā) 生誤報警。 7 為了能夠及時的發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，將一切的損失降低，研發(fā)火災(zāi)報警系統(tǒng)的目的也是如此。 火災(zāi)探測器分為感煙探測器， 感溫探測器和光輻射探測器三大類。 本設(shè)計按照功能分為探測 器模塊、控制器模塊和報警器模塊三部分。 其中探測器模塊能夠有效地識別火災(zāi)信息， 減少 誤報；單片機(jī)是主控制模塊為實現(xiàn)對火災(zāi)情況進(jìn)行實時、 準(zhǔn)確、快速的控制； 報警模塊是完 成火災(zāi)報警和顯示信息功能。 因此，火災(zāi)報警系統(tǒng)能夠幫助我們及時的發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患， 有效 的控制火災(zāi)，具有一定的意義。 8國內(nèi)外火災(zāi)報警系統(tǒng)，

10、從發(fā)展過程來看，大體可分為三個階段。 第一階段：多線型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 每個探測器除需提供兩根電源線外， 還需提供一根 報警信號線， 探測器電源由報警器提供， 探測器的信號線均連接到報警顯示盤上， 報警時點 亮相應(yīng)的指示燈。 如日本“日探” 公司生產(chǎn)的 CPF火災(zāi)報警系統(tǒng)， 此類系統(tǒng)的功能一般以報 警為主，輔以一些簡單的聯(lián)動功能， 如驅(qū)動警鈴等， 其報警器對外圍探測器無故障檢測功能， 只會對電源線的斷線做出故障反應(yīng)，安裝此類系統(tǒng)比較繁瑣，特別是校線工作量較大。 9 第二階段： 總線型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 這種自動報警系統(tǒng)自己采用微處理器控制， 其線 制一般有四線制、 三線制、 二線制，探測器和

11、模塊均采用地址編碼形式， 通過總線與控制器 實現(xiàn)信號傳送， 其探測器的報警形式為開關(guān)量， 它的靈敏度在制造時， 通過硬件決定， 不可 調(diào)整，此類系統(tǒng)可進(jìn)行現(xiàn)場編程， 并通過各種模塊對各聯(lián)動設(shè)備實行較復(fù)雜的控制， 此類系 統(tǒng)已具有自檢以及對外圍器件的故障檢驗等功能， 但對故障類型不能區(qū)分， 目前國內(nèi)生產(chǎn)的 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)大多數(shù)為此類產(chǎn)品， 由于此類產(chǎn)品具有報警和控制功能， 它的施工、 安裝10較為方便，且價格較低，已被大量使用第三階段：智能型火災(zāi)自動報警系統(tǒng)。 由于采用了先進(jìn)的計算機(jī)控制技術(shù)， 智能化程度大 大提高，探測器的報警形式采用數(shù)字量， 并可通過軟件對其靈敏度根據(jù)使用場合， 時間進(jìn)行

12、設(shè)定和調(diào)整，如可設(shè)定白天、夜間、休息日不同靈敏度。 對探測器的使用環(huán)境參數(shù)變化較大 的場所，靈敏度設(shè)定相對低一些， 對環(huán)境較穩(wěn)定或一些重要的場合， 靈敏度設(shè)定相對高一些， 這一功能可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，減少誤報。 111.3 研究方法本設(shè)計由火災(zāi)檢測模塊、控制模塊和聲光報警模塊組成?；馂?zāi)檢測模塊包括煙霧檢測和 溫度檢測；控制模塊由單片機(jī) AT-89C51為主控制器進(jìn)行信息的處理；聲光報警器分為聲音 報警和光報警。 當(dāng)檢測到煙霧和溫度時， 通過檢測模塊將信息傳遞到單片機(jī)控制模塊進(jìn)行信 息的處理再傳送到報警器使其發(fā)出警報并通過紅色 LED燈發(fā)光報警。通過探測到的煙霧信息 經(jīng)處理傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)控

13、制模塊， 由于會有溫度的變化因此溫度探測器所獲取的信息也會傳輸 到單片機(jī)中經(jīng)過控制模塊對信息的處理將此信息送到聲光報警器模塊中使其及時的判斷并 發(fā)出警報使人們及時的發(fā)現(xiàn)火災(zāi)情況作出相關(guān)的措施。 12參考文獻(xiàn)：1 鄒永艷 . 高層民用建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計淺見 J. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報 , 2008 (18): 65-65.2 石冀軍 . 火災(zāi)自動報警監(jiān)控通訊及聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 J. 中國職業(yè)安全衛(wèi)生管理 體系認(rèn)證 , 2005 (4): 67-70.3 李友化. 火災(zāi)自動報警技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究發(fā)展趨勢 J. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè) , 2007, 19(7): 195-196.4 廉保旺. 智能火災(zāi)

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17、199919 趙亮 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)品開發(fā) M 人民郵電出版社 2004畢業(yè)設(shè)計開題報告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑） ：2.1 本課題要研究的問題火災(zāi)自動報警及消防聯(lián)動系統(tǒng) , 作為智能建筑中的一個重要子系統(tǒng) , 其重要性是眾所 周知的。要在智能建筑中創(chuàng)造一個安全舒適的環(huán)境 , 消防安全是其中的一個重要的方面。 火災(zāi)自動報警及消防聯(lián)動系統(tǒng) , 作為火災(zāi)的先期預(yù)報、火災(zāi)的及時撲滅、保障人身和財產(chǎn) 安全, 起到了不可替代的作用。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是人們?yōu)榱嗽缙诎l(fā)現(xiàn)火災(zāi)，并及時采 取有效措施，控制和撲滅火災(zāi)，而設(shè)置在建筑物中或其他場所的一種自動消防設(shè)施，是人 類同火災(zāi)作斗

18、爭的有力工具。本課題著眼于硬件的設(shè)計與研究 。2.2 本課題要解決的問題、（1）解決煙霧與溫度的采集（2）解決單片機(jī)怎樣接受和處理來自火災(zāi)探測器的信息（3）解決怎樣利用無線技術(shù)控制火災(zāi)報警系統(tǒng)2.3 本課題擬采用的研究手段本設(shè)計是以無線傳感網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，火災(zāi)探測器作為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，可按照具體的需求 安裝在任意位置?？刂破魇紫壬想姡瑯?gòu)建無線環(huán)境，然后布置在各處的無線火災(zāi)探測器逐 個加入網(wǎng)絡(luò)，獲得控制器的分配的網(wǎng)絡(luò)地址，按照控制器的整體調(diào)度開始運行。本系統(tǒng)由火災(zāi)檢測模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊、聲光報警模塊和滅火裝置模塊組成?；馂?zāi)檢測模塊由溫度檢測和步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成，其溫度傳感器選用AD590

19、，煙霧傳感器選用 MQ-2煙霧傳感器。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊選用常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC080。9 聲光報警模塊 分為聲音報警和光報警，聲音報警模塊由 LM386運放器及音響設(shè)備組成。光報警模塊采用 高亮度紅色光 LED閃爍實現(xiàn)。滅火裝置模塊由步進(jìn)電機(jī)。通過對煙霧和溫度的檢測來啟動 報警和消防聯(lián)動?；谏鲜龅脑硪笪覀儊碓O(shè)計硬件框圖 方框圖如下圖所示：圖 1 硬件原理圖1、各模塊元器件及其功能：(1) AT-89C51單片機(jī)信息處理控制模塊式本設(shè)計的核心， 根據(jù)本系統(tǒng)功能的要求， 采用 AT89C51單片機(jī)作為 系統(tǒng)中心控制模塊。 AT89C51單片機(jī)接受經(jīng) ADC0809轉(zhuǎn)換后的溫度和煙霧數(shù)字信號，根據(jù) 程序作出判斷，控制報警電路。(2) 溫度傳感器 AD590AD590 廣泛應(yīng)用于不同的溫度測量場合，由于其精度高、價格低、線性好，常用于測