基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王安龍+彭森

摘 要：社會(huì)的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展給人類的生活帶來(lái)了前所未有的便利，尤其是進(jìn)入電氣時(shí)代之后，各種電子產(chǎn)品進(jìn)入千家萬(wàn)戶，在我們的身邊為火災(zāi)的發(fā)生埋下隱患，再加上高層建筑對(duì)于火災(zāi)施救帶來(lái)的難度，一旦發(fā)生火災(zāi)帶來(lái)的損失將是災(zāi)難性的后果，我們必須提高警惕，防患與未然，在這種環(huán)境下對(duì)于火災(zāi)的預(yù)警是又必要的。該系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，通過(guò)煙霧探測(cè)器與溫度探測(cè)器傳遞的信號(hào)作為判斷依據(jù)來(lái)判斷是否有火災(zāi)發(fā)生，從而進(jìn)行聲光報(bào)警，該系統(tǒng)價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有一定的實(shí)用價(jià)值

關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；火災(zāi)報(bào)警器；探測(cè)器

1 引言

在各種常見(jiàn)的災(zāi)難面前，發(fā)生頻率最高的就是火災(zāi)。火災(zāi)威脅著人類的身體健康與生命、還有人們?nèi)褐鞯膫€(gè)人財(cái)產(chǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)就會(huì)對(duì)無(wú)數(shù)家庭帶來(lái)不可修復(fù)的創(chuàng)傷。一次次殘酷的現(xiàn)實(shí)提醒著我們，火災(zāi)監(jiān)測(cè)與預(yù)防的重要性。而現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展也促進(jìn)了各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的進(jìn)步與完善。而社會(huì)對(duì)于可靠簡(jiǎn)單實(shí)用廉價(jià)的智能火災(zāi)報(bào)警器有著迫切的需求。

2 火災(zāi)報(bào)警工作原理

火災(zāi)發(fā)生時(shí)，必定會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧、高溫和火光，傳感器對(duì)這些信號(hào)都十分的敏感。當(dāng)煙霧、高溫和火光發(fā)生的時(shí)候，傳感器就會(huì)改變自己的正常狀態(tài)，引起內(nèi)部電流、電壓或者機(jī)械部分發(fā)生變化或者位移，然后通過(guò)放大、傳輸?shù)冗^(guò)程發(fā)出警報(bào)，有些甚至可以同時(shí)發(fā)出燈光信號(hào)并顯示發(fā)生火災(zāi)的位置等。

火災(zāi)探測(cè)器主要分為感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器、光輻射探測(cè)器三大類。

本設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行一般場(chǎng)合下的火災(zāi)火警的預(yù)警，此類火災(zāi)發(fā)生比較緩慢，雖然伴有一定程度的溫度變化，但是遠(yuǎn)沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)劇烈，本方案主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)溫度的檢測(cè)，煙霧濃度的檢測(cè)，通過(guò)信號(hào)的采集和對(duì)比，進(jìn)行聲光報(bào)警。本系統(tǒng)采用了AT89C51單片機(jī)作為控制中心，通過(guò)不斷的接收來(lái)自火災(zāi)探測(cè)器輸出的煙霧濃度信號(hào)、溫度信號(hào)，然后與內(nèi)存中設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行分析對(duì)比來(lái)判斷是否有火災(zāi)的發(fā)生。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的溫度與煙霧發(fā)生異常時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行預(yù)警。

3 方案設(shè)計(jì)

圖1為系統(tǒng)框圖。本系統(tǒng)主要包括系統(tǒng)控制模塊，火災(zāi)監(jiān)測(cè)模塊，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊以及報(bào)警模塊。AT89C51作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，通過(guò)傳感器作為測(cè)量工具，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境內(nèi)煙霧濃度以及溫度的高低來(lái)判斷是否報(bào)警。當(dāng)傳感器的煙霧濃度信號(hào)與溫度信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)時(shí)，單片機(jī)首先對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理，隨后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通常我們可以設(shè)定一個(gè)閾值，當(dāng)任意一個(gè)信號(hào)接近閾值則提示預(yù)警臨界溫度或者煙霧濃度，一旦超過(guò)設(shè)定閾值則會(huì)啟動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出火災(zāi)報(bào)警，反之則為正常狀態(tài)并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

系統(tǒng)的工作流程：先通過(guò)傳感器將現(xiàn)場(chǎng)的煙霧、溫度等非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，調(diào)理電路將轉(zhuǎn)換出來(lái)的電信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換的要求，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路后，完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，然后由單片機(jī)來(lái)判斷是否發(fā)生火災(zāi)。設(shè)置兩個(gè)閾值，達(dá)到第一個(gè)閾值只進(jìn)行聲光報(bào)警。圖1為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）能對(duì)室內(nèi)煙霧以及溫度的突變發(fā)生報(bào)警，具有聲光報(bào)警功能。

（2）異常報(bào)警功能。當(dāng)環(huán)境發(fā)生異常時(shí)，能夠發(fā)生報(bào)警信號(hào)，引入人工排查，避免火災(zāi)的發(fā)生

（3）火災(zāi)報(bào)警功能。當(dāng)真的火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠立即發(fā)出聲光報(bào)警。

本設(shè)計(jì)為了方便系統(tǒng)維護(hù)和功能的拓展，采用了模塊化的程序設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)每個(gè)模塊的功能都是通過(guò)子程序的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

但是由于時(shí)間的緊迫以及作者本人水平的限制，本系統(tǒng)還由許多可以完善的地方

首先是火災(zāi)的報(bào)警判讀的算法并沒(méi)有進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，只是采用多次采集的、多次判斷的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用短時(shí)間內(nèi)溫度及濃度的上升速率配合更先進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及模糊識(shí)別等智能算法，進(jìn)一步降低系統(tǒng)的誤報(bào)率，提高準(zhǔn)確性。

其次沒(méi)有與當(dāng)下火熱的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)通，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將火災(zāi)信息發(fā)送到消防指揮中心，無(wú)法對(duì)受眾人群實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的提醒。

然后是與自動(dòng)滅火裝置聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)火情即使處理，防止火情的進(jìn)一步蔓延。

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作者簡(jiǎn)介

王安龍，邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生

彭森，邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系教師