基于單片機的智能型火災探測器

王秀乾

摘要：隨著現在代、智能化建筑的發展，建筑物層次的增多，火災的危害性越來越大。由于高層建筑的特點，一旦發生火災，火勢蔓延迅速，人員疏散困難。由此，及時發現火情顯得尤為重要。文章介紹了火災自動報警系統中的“眼睛”，即火災探測器，重點闡述了智能型火災探測器。主要介紹了智能型火災探測器的種類、組成和自身的優點，以及未來的發展趨勢。

關鍵字：智能型、火災探測器

中圖分類號：TU998 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（c）-0000-00

火災自動報警系統是消防系統的重要組成部分，是人們為了及早發現和通報火災，利用自動化手段實現早期火災探測、火災自動報警，從而能及時采取有效控制措施撲滅火災而設置在建筑物中或其他場所的一種自動消防設施，是確保現代高層建筑及智能化建筑免除或減速輕火災危害的極其重要的安全設施。由些可見，火災自動報警系統中，對火災探測的必要性。

1、火災探測器

火災探測器是火災自動報警系統的重要組成部件，是消防系統的感覺器官，相當于人的“眼睛”。當發生火災時，它能自動探測到火災情況，并將火災的物理量，如煙、光、溫度等轉換成電氣信號，傳送到火災報警控制器，火災報警控制器接收到火災信號后立即報警并啟動消防聯動系統，將火災消滅在萌芽狀態。同時，它還要保證不出現“觀察”錯誤，以免系統誤動作造成無謂的損失。

火災探測器的種類很多，常用的火災探測器根據其探測的物理量和工作原理不同，可分為感煙探測器、感溫探測器、感光（火焰）探測器、復合式火災探測器和可燃氣體探測器5種。目前，為防止誤報，對現有的火災探測器進行智能處理，出現了智能型火災探測器。

2、智能型火災探測器

智能型火災探測器是多技術的融合，自動化程度高，能主動采集現場環境參數，比如煙、溫度、輻射光、可燃氣體等火災的物理量，再通過相關電路轉換成數字信號傳送給計算機，并通過智能的計算方法，將現場采集的數據和火災的特征參數量通過對比判斷，從而實現了火災早期的報警，避免了虛報和漏報。

智能型火災探測器其主要是由火災探測傳感器（電離室、感溫元件、紅外光電探測元件等）、微型單片機、通訊接口電路、信號放大電路、復位檢測電路、恒壓控制電路等組成.如圖所示：

智能型火災探測報警系統根據對智能的分配不同，可以分為探測器智能式、分布智能式和控制器智能式三種形式。這三種智能型火災探測報警系統對網絡模式的要求基本相同，但每種形式的內涵并不相同。其中，探測器能式報警系統側重于火災探測部分的智能化，控制智能式報警系統側重于控制部分的智能化，而分布智能式報警系統則同時在探測器和控制器中實現智能化。

3、智能型火災探測器的優點

①采用智能算法

智能型火災探測器的內部采用了先進的火災信號處理方法，可根據火災的不同類型和火災的發展過程通過智能算法加以計算，來判斷火災的真實性。同時，由于智能型火災探測器內置微處理器，可以通過信號處理軟件，對火災的范圍、火勢的大小，煙霧濃度及火災的擴散方向、蔓延速度等實際的火場情況，就地采集信號并就地可以處理信號，無需經過線路的傳輸，避免了信號的衰減，確保了信號的真實性。

當今火災信號的處理方法很多，如：Kendall-T趨勢算法、復合Kendall-T趨勢算法、待定趨勢算法和人工神經網絡—BP網絡等。這些算法的應用，大大的降低了火災探測器的誤報率，提高了探測器的可靠性。

②探測靈敏等級的變化

靈敏度是指火災探測器響應火災物理量的敏感程度。按國家消防部門的規定，感煙探測器的靈敏度用減光率δ來標定，分為3個等級，即：一級，δ=5%～10%；二極，δ=10%～20%；三級，δ=20%～30%。感溫探測器的靈敏度也分為3級，即：一級62℃；二級70℃；三級78℃。可見，普通型探測器的靈敏度等級是不可變的。

而智能型火災探測器的靈敏度等級是可以根據按裝的場所、時間等進行設定和調整的。如可以分別設定白天模式的靈敏度和夜晚模式的靈敏度；對按裝環境變化軟大的場所，設定相對低的靈敏度，對按裝環境較穩定的場所，設定相對高的靈敏度。探測靈敏等級可變的功能可以使系統的穩定性得到提高。

③系統通訊可靠性高

智能型火災探測的信號處理無需經過線路的傳輸，所以需與探制器交換的數據量軟小，同時受干擾率降低，再加上通訊協議上有數據校驗的功能，對通過的數據進行錯誤校驗，這樣保證了系統通訊的可靠性能高。在系統的響應速度上，加了入智能的算法，如模糊判斷功能，使控制器信號處理的工作量大大減少了，響應有效命令的時間縮短，使系統的響應速度加快。

除以上優點外，智能型火災探測器還可以跟蹤并自動檢測由灰塵長期積累而引起的工作狀態漂移，當漂移值超出系統設定的范圍時，自動發出清洗信號，完成探測器的自潔功能；同時還具有自動存儲最近一段時期的火災報警記錄的功能。

4、智能型火災探測器的未來發展

當前火災探測領域廣泛使用的就是智能型探測器探測方式，一些高新技術，如模糊邏輯、神經網絡等應用于了火災的早期識別當中，大大提高了火災探測的可靠性，也標志著火災探測技術走上了智能化的道路。一些消防聯動控制設備，甚至控制模塊也開始充實智能功能。其發展趨勢可歸納以下幾點：

①及時性、可靠性、靈敏度的提高

火災自動報警系統的關鍵是火災探測器。隨著現在技術的發展，特別是無線遙感技術，極大推動了火災探測裝置的研究，如感煙、感溫和感光單參數探測器技術參數的提高，及多參數復合式火災探測器功能的實現等。同時，“人工神經網絡”算法、大量先進技術的融入，超早期火災報警技術和火災參數分析技術（基于微粒分析和激光技術）等先進技術的融入，使火災自動報警系統的靈敏度提高了，更能及時發現火情，并可靠得到報警信息。

②智能化和集成化

在電路設計和應用技術基礎上，火災參數傳感器實現了高度的智能化。當前，國外相關研究機構已經將光電轉化、信號傳輸和演算等部分集成于一塊硅片之上，使探測系統具有了相當于人類眼睛、視覺神經和大腦的功能，從而系統能夠模仿人類思維，主動收集火災現場環境的數據模擬量并加以計算，經對比處理，最后做出正確的火災探測和預防判斷。

當今，智能化技術已在各個領域得到廣泛的應用。同時，性能高、價位低、功耗小的單片機隨處皆是，這也為智能化技術在探測中的應用提供了物質保障。所以，智能型火災探測器將是現代消防領域的最主要發展方向。

參考文獻

1、曾金龍.火災探測技術的研究現狀及發展趨勢[J] 安徽電子信息職業技術學院學報.2015.

2、劉志欣，楊志云. 智能火災探測器的設計技術[J] 消防技術與產品信息.2003.

3、李亞威.淺談智能建筑的火災自動報警系統[J] 企業技術開發.2016