智能消防緊急預(yù)備燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

徐志業(yè) 陳賀 周凱莉 胡浩浩 關(guān)雅芳

摘要：智能化時(shí)代，越來越多的智能設(shè)備應(yīng)用到建筑智能化系統(tǒng)中。面對(duì)越來越高層化、多功能化的建筑，其存在的消防安全隱患也更加繁雜。設(shè)計(jì)以STM32F103C8T6單片機(jī)為控制核心與熱釋電紅外傳感器、MQ-2煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅骱凸饷綦娮鑲鞲衅鞯葌鞲衅飨嘟Y(jié)合對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)采集信息來判斷是否發(fā)生火災(zāi)。在未發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)亦可達(dá)到節(jié)能照明的效果。

關(guān)鍵詞：應(yīng)急照明;STM32;熱釋電紅外感應(yīng);MQ-2

中圖分類號(hào)：TP183? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）11-0235-02

1 引言

當(dāng)前，科技和經(jīng)濟(jì)正迅猛發(fā)展，隨著人民生活質(zhì)量的提高，當(dāng)代建筑的結(jié)構(gòu)也是變得多功能一體化、層數(shù)高規(guī)模大。現(xiàn)代的建筑在發(fā)生一些災(zāi)害時(shí)，如何能在有災(zāi)害時(shí)讓人們逃生以及消防疏散變得更迅速、安全和準(zhǔn)確，是現(xiàn)有建筑和在建建筑在防減災(zāi)方面必須重點(diǎn)考量的問題。在設(shè)計(jì)建筑消防應(yīng)急照明時(shí)，如何設(shè)置合理有效的疏散照明，指導(dǎo)建筑內(nèi)部人員有效避開危險(xiǎn)區(qū)域并快速從建筑中撤離，成為大型建筑疏散照明研究中非常重要的一部分。

2 項(xiàng)目主要研究內(nèi)容

智能消防緊急預(yù)備燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)是新樓房的建設(shè)引入智能化的概念。本設(shè)計(jì)以STM32F單片機(jī)為控制核心與各傳感器相結(jié)合實(shí)時(shí)監(jiān)測外界環(huán)境。系統(tǒng)在未出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)是良好的照明設(shè)備，智能照明控制系統(tǒng)借助不同環(huán)境的光照度進(jìn)行精確設(shè)置實(shí)現(xiàn)節(jié)能。只有當(dāng)必須時(shí)才把燈點(diǎn)亮或點(diǎn)到要求的亮度，人出現(xiàn)在樓道中即可打開照明。應(yīng)急模式開啟時(shí)，指引燈流動(dòng)指示逃生方向指引人們到達(dá)安全地點(diǎn)，防止遇險(xiǎn)人員迷失逃生方向，可以讓人們?cè)谧疃痰臅r(shí)間內(nèi)判斷出正確的逃生方向。

3 項(xiàng)目的研究與分析

3.1 總體設(shè)計(jì)方案規(guī)劃圖

根據(jù)其研究的目的，系統(tǒng)大體構(gòu)架如圖1所示。

系統(tǒng)采用STM32F103C8T6單片機(jī)核心控制，總設(shè)計(jì)方案分為如下6個(gè)模塊：熱釋電紅外感應(yīng)對(duì)人檢測、光敏電阻傳感器對(duì)光照強(qiáng)度的檢測、煙霧和火焰?zhèn)鞲衅鲗?duì)氣體和火焰的檢測、日常照明和流動(dòng)指示燈指引以及報(bào)警模塊。系統(tǒng)電路原理圖如圖2所示。

3.2 各模塊的設(shè)計(jì)

3.2.1 熱釋電紅外感應(yīng)器

熱釋電紅外傳感器HC-SR501，用不相互接觸的方式去測出人身體向外射出的紅外線的能量變化，然后再把紅外線能量的變化轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再輸出。在傳感器的感應(yīng)范圍內(nèi)，人體進(jìn)入之后，輸出為高電平，當(dāng)人離開其感應(yīng)的范圍的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)延時(shí)關(guān)掉高電平，再輸出低電平。它的不可重復(fù)觸發(fā)方式是感應(yīng)到人體發(fā)射的紅外能量輸出高電平后，存在其延時(shí)的時(shí)間，之后輸出會(huì)自動(dòng)從高電平轉(zhuǎn)為低電平;可重復(fù)的觸發(fā)方式就是感應(yīng)到人體發(fā)射的紅外能量輸出高電平后，在延時(shí)的時(shí)間段之內(nèi)內(nèi)，如果有人體在傳感器的感應(yīng)范圍內(nèi)繼續(xù)活動(dòng)，會(huì)持續(xù)輸出高電平，人離開后，才會(huì)延時(shí)將高電平轉(zhuǎn)低電平。圖3為熱釋電紅外感應(yīng)的電路圖。

3.2.2 煙霧傳感器MQ-2

MQ-2傳感器進(jìn)行火災(zāi)煙霧檢測的方法是將輸出電壓與門限電壓兩者相比較得出的。圖4是MQ-2的電路原理圖，阻值R與被檢測的氣體濃度C的計(jì)算公式：[logR=mlogC+n] （m，n均為常數(shù)）。傳感器的體電阻計(jì)算公式：RS=（VC/VRL-1）×RL（3-2），式中VC為回路電壓，加在MQ-2傳感器1腳、3腳之間，VRL是傳感器4腳、6腳輸出的電壓，RL是負(fù)載電阻。MQ-2傳感器的輸出電壓：根據(jù)MQ-2的工作原理，若氣體濃度上升，必導(dǎo)致RS下降，進(jìn)而導(dǎo)致傳感器4腳、6腳輸出的電壓增大，所以氣體濃度增大，輸出電壓也會(huì)增大。

3.2.3 光照強(qiáng)度檢測

靈敏型光敏電阻傳感器電路圖如圖5所示。電路中，光敏電阻產(chǎn)生分壓，在其兩端的電壓可以用作輸入的信號(hào)輸入其核心控制單片機(jī)進(jìn)行其數(shù)模轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，然后再讓單片機(jī)處理，控制和判斷。當(dāng)環(huán)境中的光線強(qiáng)度不夠其系統(tǒng)設(shè)定的閾值的時(shí)候，D0端輸出的就是高電平;外界環(huán)境的光線亮度很高，超過預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，DO端輸出的就是低電平;DO輸出端可以直接相連在單片機(jī)，由其單片機(jī)來檢測輸出端輸出的高低電平;DO輸出端也可以直接與驅(qū)動(dòng)繼電器組合成光控開關(guān)。

3.2.4 火焰?zhèn)鞲衅?/p>

可以檢測火焰或者波長在760納米～1100納米范圍內(nèi)的光源，數(shù)字開關(guān)量輸出，信號(hào)波形好;搭配可調(diào)的精密電位器來調(diào)節(jié)其靈敏度大小，小板輸出接口可以與單片機(jī)IO口直接相連，電路原理圖如圖6：

4結(jié)果

在照明模式時(shí)，系統(tǒng)時(shí)時(shí)檢測外部光照強(qiáng)度，當(dāng)光照強(qiáng)度低于設(shè)定值時(shí)，熱釋電紅外探測器檢測到有人出現(xiàn)時(shí)自動(dòng)打開照明燈，當(dāng)人通過后關(guān)閉照明燈。當(dāng)有人按下消防按鈕或者煙霧感應(yīng)器檢測到險(xiǎn)情時(shí)應(yīng)急模式開啟，蜂鳴器報(bào)警，照明燈會(huì)按照安全通道出口方向流動(dòng)顯示，指引人們逃出險(xiǎn)情的作用，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

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