火灾报警控制系统

第三阶段为智能型火灾报警控制系统，由于采用了先进的计算机控制技术，对传感器输出信号的调理具有智能性，其智能化程度大大提高。探测器的输出形式采用模拟量，并可通过软件对其灵敏度根据使用场合、时间进行设定和调整，如可设定白天、夜间、休息日不同灵敏度。对探测器的使用环境参数变化较大的场所，灵敏度设定相对低一些，对环境较稳定或一些重要的场所，灵敏度设定相对高一些，这一功能可提高系统的稳定性及可靠性，减少误报。
1.2 国内外研究现状
火灾报警控制系统是将报警与灭火联动并加以控制的系统。为了及时发现火灾隐患和扑灭火灾，电力系统防火重点保护场所、各种商业和工业建筑以及现代智能建筑已采用火灾报警控制系统。随着我国经济建设的发展，各种现代化楼字对火灾报警控制系统提出了更高的要求。大型宾馆、酒店、商场、图书馆、博物馆、档案馆和办公楼等，自动灭火系统己成为必不可少的保安装置。设置功能完善的消防设施，对保障人民生命财产的安全，无疑是极为重要的。火灾报警系统用于探测火灾并给出声响警示信号，具体由布放在现场的探测器、传输线路和安放在控制室的控制器组成。探测器感受物质燃烧时现场的各种物理参数，将判断结果或模拟量值通过现场总线传回控制器，控制器做进一步处理后给出报警信号，同时也获取来自监视模块的消防设备的运行状态信息。火灾自动报警系统，从发展过程来看，大体可分为三个阶段：
第二阶段为总线型火灾报警控制系统，己采用微处理器控制。其线制一般为四线制、三线制、二线制。探测器和模块通过总线与控制器实现信号传送。其探测器的输出形式为开关量，它的灵敏度在制造时，通过硬件决定，不可调整。此类系统可通过各种模块对各联动设备实行较复杂的控制。此类系统已具有系统自检以及对外围器件的故障检验等功能，但对故障类型不能区分。目前国内生产的火灾自动报替系统大多数为此类产品。由于此类产品具有先进的报替和控制功能，施工、安装较为方便，且价格较低，己被大量使用。
第一阶段为多线型火灾报警控制系统，每个探测器除需提供两根电源线外，还需要提供一根报警信号线，探测器电源由报警系统提供，探测器的信号线均连接到报警显示盘上，报警时点亮相应的指示灯，如日本“日探”公司生产的CPF火灾报警系统。此类系统的功能一般以报警为主，辅以一些简单的联动功能(也为多线制)，如驱动警铃等，其报警器对外围探测器，无故障检测功能，只会对电源线的断线作出故障反应，安装此类系统比较繁锁，特别是校线工作量较大。
本文分七部分对设计内容进行了详细介绍，各章节安排如下：
第一章，概述。提出了本设计选题的背景和意义，介绍了国内外关于火灾报警控制系统的研究现状，阐述了设计的整体思路。
第二章，硬件介绍。本章简单介绍了在设计中将被使用到的主要元器件，包括火灾探测器，单片机，ADC0809,8255A。
第三章，电路设计。对以AT89S51单片机为核心的系统电路进行设计，包括键盘模块、显示器模块、报警模块等子模块及系统整体电路。
于是人们开始寻求一种早期发现火灾的方法，以便控制和扑灭火灾，减少损失，保障生命安全。火灾报警控制系统就是为了满足这一需求而研制出来的，并越来越被人们所接受，其自身也随着人们需求的不断提高，在功能、结构、形式等方面不断地完善。
火灾发生的初期阶段规模小而且易于扑灭，但如果不能及时发现和扑灭，则会使火势蔓延，酿成灾难。初期火灾探测的主要目的是及早发现火灾隐患，发出报警信号，以提示相关人员采取相应措施抑制火灾发生或扩大。随着我国经济建设的发展，各种现代化楼宇对火灾报警和自动灭火系统提出了更高的要求。大型宾馆、酒店、商场、图书馆、博物馆、档案馆和办公楼等，火灾报警控制系统己成为必不可少的保安装置。设置功能完善的消防设施，对保障人民生命财产的安全，无疑是极为重要的。
c.差定温型火灾探测器：差定温复合探测器将定温探测器和差温探测器两套机构并在一个探测器中。若其中的某一功能失效，另一种功能仍能起作用，因而提高了探测器的可靠性。
2）感烟探测器：烟是指人的肉眼可以看见的燃烧产物，其粒子直径约在0.01μm～10μm范围内，感烟火灾探测器对燃烧中产生的固体或液体微粒予以响应，可以探测物质初期燃烧所产生的气溶胶或烟雾粒子浓度。气溶胶或烟雾粒子可以减小探测器电离室的离子电流，改变光强，改变空气电容器的介电常数或改变半导体的某些性质，因此感烟火灾探测器又可分为离子型、光电型、或半导体型等类型。其中离子感烟探测器具有非常好的早期报警功能，即使在环境条件不太好的场所也会有较好的探测效果，它一般适用于极高的房屋或空心花板或地下室中，感烟探测器适用于火灾前期及早期，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射，但它不能区分火灾信号与非火灾的厨房烟、水蒸气等信号，所以误报率较高。
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随着国民经济的高速发展和人们生活质量的提高，生命和财产安全越来越受到重视。现实生活中，配备有火灾自动探测器的火灾报警系统以及配备有现场控制模块的消防联动系统因保护人的生命安全、预防环境中的灾害而逐渐为人们接受。除保护人身安全外，在我们这个技术飞跃的时代，正是工业领域、生产车间、办公楼宇以及综合商住楼财富密度不断增加的时候，安装设置防火措施在保护生产流程安全及精神与物质财富安全方面也显得愈来愈重要[1]。本文旨在设计一个实用、可靠、并兼具高性价比的火灾报警控制系统。
a.离子型感烟探测器是目前应用最广泛的火灾探测器之一。它是利用烟雾粒子改变电离室电离电流的原理制成的。两个极板分别接在电源的正负极上，在电极之间放有α粒子放射源镅-241，它持续不断的放射出α粒子，α粒子以高速运动撞击极板间的空气分子，使空气分子电离为正离子和负离子（电子），这样电极之间原来不导电的空气具有了导电性，实现这个过程的装置称为电离室。在电场作用下，正负离子有规则的运动形成离子电流。当火灾发生时，烟雾粒子进入电离室后，电离产生的正离子和负离子被吸附在烟雾粒子上，使正负离子相互中和的概率增加，使到达电极的离子数量减少；另一方面，由于烟雾粒子的作用，α射线被阻挡，电离能力降低，电离室内产生的正负离子的数量也减少，这两者都导致电离电流减少，因此只要能检测到离子电流的变化就可检测到火灾是否发生。
1.3 本设计的内容
减少火灾的危害应从两方面入手：一方面避免火灾，即减少引起火灾的因素；另一方面要在发生火灾时，及时报警，并采取有效措施控制火情的发展，将火灾消灭在萌芽状态，以确保人身安全，最大限度地减少损失。因此，及时、准确是评价一个火灾报警控制系统性能的关键指标。一个性能良好的火灾报警系统，会在火灾发生的第一时间迅速报警。本文设计的火灾报警控制系统包括火灾探测与消防联动两大部分，尝试以单片机和火灾探测器为核心，设计一个兼具可靠性和灵敏性的系统，大大降低误报率和漏报率，并通过声光报警、喷洒泵启动等联动控制，尽可能地将火灾控制甚至消灭在发生初期，为群众的人身财产转移以及消防队伍的到来争取充分的时间。
第四章，消防联动控制。该章对系统的灭火设备做了简单介绍，并对联动控制的原理进行了详细说明。
第五章，火灾报警控制系统的软件设计。系统采用最直接的汇编语言进行软件设计，给出了整个系统的软件流程图及各个子程序流程图。
第六章，技术经济分析。简要地分析了系统在技术层面上的可行性，并对系统的经济性进行分析，得出系统高性价比的结论。
火灾作为危害人类生存的大敌，越来越受到人们的重视。我国成功加入WTO后，城市化进程加快，城市规模和城市人口比例不断扩大。中国发展计划委员会发表的《关于中国城市发展计划》中提出，为了节约资源，保护环境，退耕还林，2010年我国城市人口比重将从目前的30.9％增加到40~45％；2020年城市化水平将达到50％，2050年城市化水平为60~70％，才能适应我国经济发展的需要。由此推断，在未来的一段时间内，我国城市化建设将进一步加快，城市人口将大幅度上升，城市建筑密度将增大，地下工程和高层建筑将增多，集约型、紧凑型的城市将日益增加，城市火灾事故有愈演愈越烈之势。火灾是距离人们生活最近、最容易发生的灾害。我们可以清楚地看到，随着人们自身居住环境的变化和需求的不断增长，使得家居、建筑及各种服务，工程建筑设施日趋现代化，各种机械、电气控制设备在建筑物中的应用日益广泛，随之而来的火灾隐患也悄然临近了。“火灾无情”这句话是对火灾中丧失的无数生命和损失的无数财产损失的哀叹。
第七章，结论。对设计的火灾报警控制系统进行了简要的总结，得出结论，并分析了不足。
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1.1 选题的背景及意义
火灾是一种违反人们意志，在时间和空间上失去控制的燃烧现象，是当今世界严重威胁人们生命财产安全的多发性灾害之一。火灾的发生频率很高，后果难以预料，造成的损失与危害触目惊心。据联合国世界火灾统计中心（WFSC）近年来不完全统计，全球每年约发生火灾600万次~700万次，每年死于火灾的人数约有6.5万人~7.5万人。据20世纪90年代中期中国、印度、美国、俄罗斯、日本、德国、英国、法国、澳大利亚、爱尔兰等10个国家火灾统计显示，人口总数占世界总人口的50％，每年发生火灾368万次，死亡人数43155人，每年发生火灾的次数约占世界火灾总数的58％，每年火灾死亡人数约占世界每年火灾死亡总人数的63％[2]。
2.2 火灾探测器
2.2.1 火灾探测器的种类
探测器是火灾报警控制系统中的核心部件，它采集火灾发生时的烟雾、温度等的模拟量信号，向单片机提供火警信号。探测器发展到今天种类繁多，常用火灾探测器分为感烟火灾探测器、感温火灾探测器、感光火灾探测器和烟温复合式火灾探测器以及气体火灾探测器等。一个成熟的火灾报警控制系统应根据应用环境的不同而选用不同的传感器，这样才能使整个系统的及时性和准确性得到基本的保证。
a.定温型火灾探测器：当火灾发生后探测器的温度上升，探测器内的温度传感器感受火灾温度变化，当温度达到报警阈值时，探测器发出报警信号，这种形式的探测器即为定温型火灾探测器。定温型火灾探测器又可分为热敏电阻型、双金属片型、易熔合金型等。
b.差温型火灾探测器：通过检测一定时间内的温度变化量（即温度的变化速率）来判断火灾，当检测值超过设定值时就发出报警信号。
下面就一些常用火灾探测器和使用场合作一比较：
1）感温探测器：感温火灾探测器响应异常温度、温升速率和温差等火灾信号。其结构简单，与其他类型的探测器相比，可靠性高，因起火后需要持续一段时间才能引起周围环境温度变化，温度变化后才能引起感温火灾探测器响应，所以其灵敏度较低。常用的感温火灾探测器有定温型（环境温度达到或超过设定值时响应）、差温型（环境温度上升速率超过预定值时响应）和差定温型（兼有差温、定温两种功能）三种。感温火灾探测器使用的敏感元件主要有热敏电阻、热电偶、双金属片、易熔金属、膜盒和半导体材料等。