火災報警系統的軟硬件研究與設計

季 璽

（上海質檢院，上海 201100）

火災報警系統的軟硬件研究與設計

季 璽

（上海質檢院，上海 201100）

火災自動報警系統是一項很有社會意義的安全項目，包涵了眾多的設備選型，與軟硬件連接。本文對火災探測系統的組成，設計進行了分析總結，對相關軟硬件進行了研究與設計，給出了實現原理與方案。

火災探測器；單片機；Protel

引言

火災是國內外普遍關注的災難性問題。它的發生頻率較高，是一種隨時隨地都有可能發生的災害. 現代社會，隨著我國經濟的日益發展，人們生活環境，生活方式與以前有了較大的不同，可燃材料也逐漸增多，火災發生的可能性日益增加，發生事故后造成的人員死傷和經濟損失也越來越大，對社會危害嚴重。而現今世界，隨著電力電子技術、電氣控制技術及自動化技術的迅猛發展，有力地促進了消防系統的發展。因此研究設計合理的自動化消防系統，對火災隱患的高效控制，其意義深遠。本文主要針對火災自動報警系統進行研究。

1 火災自動報警系統簡介

火災自動報警系統的組成類型很多，包括智能型、全總線型以及綜合型等等，這些系統都可對整個火災自動報警系統進行即時監視。[1]在目前的工程實際應用當中，傳統型的區域報警系統、集中報警系統和控制中心報警系統應用的比較廣泛。

2 火災報警系統設計流程

火災自動報警系統設計，首先必須符合GB 50116-98《火災自動報警系統設計規范》的要求，同時也要適應現代建筑的特點，本文主要針對火災報警系統進行相關的設計與研究 。

圖1 火災自動報警系統的一般工作原理圖

2．1 火災報警系統設計組成

1） 火災探測器的選擇

2）火災探測器的設置要點

3）火災報警器的軟硬件設計。

2.1.1 火災探測器的選擇

火災探測器根據火災自動報警系統對象可分為感煙、感溫、感光型火災探測器及煙溫復合式火災探測器，氣體火災探測器 等等，本文以工廠為防護對象，因工廠內通常有使用工業氣體（可燃氣源 ），為防止氣體泄漏造成火災，所以選用氣體型火災探測器，因此對該類傳感器做一下簡單介紹。

1）氣體傳感器工作原理

2）氣體傳感器按工作原理劃分一般如表1。

3）MQ-2型可燃氣體傳感器簡介

本文選用的是MQ-2型可燃氣體傳感器，該型傳感器適用于工廠范圍，可靠性高，價格實惠，器件說明詳見表2。

MQ-2型傳感器工作原理：通過氣敏材料的阻值變化，來獲得不同的電壓信號輸出，經單片機處理后，即可判斷氣體的濃度值。

氣敏電阻與負載電阻間的公式關系： RS/ RL=（UCURL）/ URL

2.1.2 探測區域探測器設置要點

根據標準規定: 可燃氣體探測器室內布置要點如圖5所示。

2.1.3 探測器總數確定[2]

確定一個探測區域所需設置的探測器數量，其計算公式為：

表1 氣體傳感器的劃分

表2 MQ-2型元器件說明表

圖2 氣體傳感器工作原理圖

圖3 MQ-2型氣體傳感器靈敏度特性曲線圖

圖4 MQ-2型傳感器工作原理

L的取值范圍：

特級保護對象取 0.7～0.8 ；

1級保護對象取0.8～0.9 ；

2級保護對象取0.9～1.0。

2.1.4 火災報警器的軟硬件設計

總體設計思路：系統以單片機為核心，配合外圍電路共同完成信號采集、聲音報瞀等功能。通過預設氣體濃度，MQ-2傳感器進行檢測，假如超過預設氣體濃度，將發出報警信號。

1）火災報警器硬件總體設計框圖

采用單片機作為控制中心，配有煙霧探測傳感器，A/ D轉換，液晶LCD顯示 ，鍵盤輸入電路，聲光報警電路。

2）火災報警器硬件電路原理圖

煙霧探測器選用MQ-2氣體傳感器，適用于一般辦公場所，工廠的氣體泄漏監測裝置，其靈敏度可由電位器調節，輸出信號連接A/D轉換電路，根據轉換結果進行必要的聲光報警，液晶LCD用于實時顯示煙霧檢測值。

按鍵主要有S1，S2，S3，S4。S1為報警值設定鍵，S2為報警值+1鍵，S3為報警值-1鍵，S4為報警功能開關鍵。

3）單片機程序設計流程圖，如圖8所示。

圖5 火災探測器布置要點

圖6 火災報警器系統框圖

圖7 火災報警器硬件實現原理圖

圖8 火災報警器軟件設計流程圖

4）主要程序：

main()

{

init1();

while(1)

{

if(biao==0) //若打開報警功能

zx(); //調報警函數

key_scan();

key_do();//調按鍵處理函數，進行報警值設定

if(t1==0) //定時時間到0.2s

{

zh(); //調數據轉換， 啟動AD轉換

t1=1; //關閉數據轉換和AD轉換

}

}

}

void as() interrupt 3 //定時器T1中斷函數 ，定時啟動數據轉換和AD轉換，并根據情況進行蜂鳴器報警

{

TH1=(65536-50000)/256;//重賦初值

TL1=(65535-50000)%256;

t++; //時間計數加1

if(t==4) //50ms*4=0.2s，0.2s時間到

{

t=0; //時間計數清0

t1=!t1; //啟動數據轉換和AD轉換

if(biao2==1)

beep=!beep; //蜂鳴器報警

}

}

5）實物圖，如圖9所示。

圖9 實物圖

3 總結

本文對火災探測系統的組成原理，方案設計進行了簡要的的說明與闡述，以單片機為核心，設計了一種火災報警器的軟硬件系統，可以有效應用于工廠的火災預防與探測。

[1]夏凌,魏金城,胡杰. 智能消防探測系統綜述[J].電訊技術,1999.

[2] GB 500116-98.火災自動報警系統設計規范[S].北京：中國計劃出版.

The Research and Design of the Hardware and Software about Fire Alarm System

JI Xi
(Shanghai institute of quality inspection and technical research, Shanghai 201100)

The automatic fire alarm system is a safety project and is significant to the society,including a wide range of the equipment selection and the software and hardware connection, In this paper, the composition and design of fire detection system, is analyzed and summarized, the related hardware and software are studied and designed, the principle and scheme of implementation is given.

fire detector；single chip microcomputer；Protel

TP216, TM93 , TP368.2

A

1004-7204(2017)04-0086-04

季璽（1985- ）， 男，工程師，上海質檢院，從事設備管理，實驗檢測工作。