关于火灾报警系统的研究——文献综述

关于火灾报警系统的研究——文献综述
摘要：火灾报警系统对企事业单位及家庭的财产、生命安全起着极其重要的保障作用。

其发展也经历了传统的布线连接即有线系统到无线系统的转变。

本文对火灾报警系统的研究现状和发展进行了阐述，并对其进一步的发展进行了展望。

关键词：火灾报警，无线，研究现状，发展
1、引言
随着城市建设的快速发展,城市高层、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多，建筑内部装修越来越豪华，加上楼内大功率空调设备、纵横交叉的照明、动力、通讯、监控、报警线路等，大大增加了发生火灾的几率。

因此高层建筑一旦失火，如果没有自动消防报警设备提早发现火情及时扑救，火灾蔓延的速度和生命财产的损失都是难于估量的。

由此，火灾报警系统应运而生。

火灾报警控制系统简称火灾探测报警系统或火警控制系统。

它的发展主要经历了由传统布线连接的有线系统到无限系统的转变。

随着城市化建设步伐的不断加快，大型建筑和民用建筑对火灾报警系统的要求也越来越高。

现代火灾自动报警系统的兴起，用无线触发装置和无线传输方法组合的控制接收设备进行通讯的无线火灾自动报警系统有了很快的发展。

它是集火灾报警、防盗保安等多功能于一体的高科技无线安全系统[1]。

而目前，世界上普遍使用的就是无线火灾报警系统。

无线火灾报警系统不仅省去了烦琐的布线工程，还可以有效的避免因安装工程而带来的建筑物结构破坏的问题。

而今后，火灾报警系统也将在无线的基础上朝综合性报警系统发展。

火灾报警系统的研究和发展，是社会稳定安全的需要。

它作为城市消防自动化工程基础设施之一，在火灾的早期发现、消防重点目的监测等方面都发挥着巨大的作用。

2、火灾报警系统的探测器
火灾自动报警系统按基本形式可分为区域报警系统、集中报警系统、控制中心报警系统。

从发展来看,系统可分为传统火灾自动报警系统与现代火灾自动报警系统,现代火灾自动报警系统又可分为可寻址开关量报替系统、模拟量探测报警系统以及多功能火灾智能报警系统。

火灾自动报警系统技术的核心是火灾信号探测技术[2]。

以下是火灾报警系统的几种探测技术。

2.1感烟探测器技术
感烟探测器是使用最广泛的一种探测器，据统计各种感烟探测器在国外市场上的销售和使用量约占火灾探测器总量的70%～ 80%。

其中主要是单一火灾探测原理的点型离子感烟和光电感烟探测器,且光电感烟探测器的用量越来越大于离子感烟探测器。

有数字说,在日本离子感烟探测器只占市场份额的 3%弱, 光电感烟则占97%以上,成为主导产品,这主要是出于环保的原因,离子感烟的原料镅-241 等,属于放射性元素。

因此在国际市场上离子感烟探测器正在逐步缩小份额,预计会退出市场, 而由光电及其它新型探测器的出现来取代[3]。

感烟探测器适宜于隐蔽空间,人员无法进行维护的场所,如高压室、密封室、屏蔽室等。

另外, 红外光束线型感烟探测器在国外发展较快,相关的技术规范使其在应用上得以推广。

欧美还很重视家用感烟报警器的应用研究,出现了很多产品,使用也越来越多,主要的技术趋向是早期探测,即在火灾发生的初期萌芽阶段，就能够发现火灾,超早报警[3]。

2.2感温探测技术
近些年, 感温技术在探测原理、方式上没有大的突破,出现的新技术是线型感温探测技术,欧洲已经出现了对可选择的探测热源精度在1米之内的新一代感温电缆。

线型感温探测器在我国已能生产并投入应用,主要适宜于电缆管井、配电装置、货架仓库、管道线栈、冷藏及市政设施、桥梁、港口等。

光纤温度探测系统也已进入我国市场,并在扬子、长江三峡等大型项目中得到应用,但尚无自己的产品。

2.3火焰探测技术[3]
火焰自动探测技术主要是用于工业、国防等领域的防火、防爆上。

国外新出现的体型火焰探测技术,是该领域的一大突破。

它是采用红外摄像监视燃烧的烟、温、气体和火焰在空间的分布[3]。

美国将其称为机械图像探测技术。

它优越于点型和线型火灾探测技术,是最为直观、确切的,可广泛用于火焰监视、火灾探测上,必将成为今后发展的重点。

2.4气体探测技术[3]
对于物质燃烧初期产生的烟、气体或易燃易爆场所泄漏的可燃气体的探测，可使我们及时发现或预防火灾和爆炸的发生。

国际上以CO 探测技术发展最快。

理论上认为,火灾中的燃烧,不论是多么充分的燃烧,都会产生CO ,因此,CO 探测也是火灾探测的一个途径。

目前常用的CO 探测方法有四种:比色分析法、半导体法、电化学法和吸光法。

国外由于家庭市场的发展比较快,因此以家用为主的电池电源的比色分析法CO探测器和采用干线电源的半导体CO 探测器销量很大,占主导。

目前此类产品需解决的主要问题是降低成本、延长寿命,以促进其普及。

3、火灾报警系统的几种研究
3.1基于MCS-51单片机技术的研究
MCS-51系列单片机是众人较为熟悉的单片机，其中AT89C51单片机应用的最为广泛，基于此系列单片机的智能控制系统设计火灾报警系统，能很好的解决目前火灾报警控制系统当中存在的一些缺陷[4]。

这个目前火灾报警系统应用最为广泛的。

3.2基于PIC单片机的研究
PIC16F87是微芯(Microchip)公司于1998年年底推出的产品,采用哈佛总线结构,指令单字节化,寻址方式简单,精简指令集(RISC) 技术仅有35条指令。

它广泛用于火灾报警系统[5]。

它运行速度快,功耗低,驱动能力强,具备有 USART模块和 MSSP户模块,程序保密性强,目前尚无其他办法对其直接进行解密拷贝。

它的一大特征是片内带有64、128或 256字节的EEPROM数据存储器,另外其程序存储器是Flash型存储器,这种存储器可以实现在电路板上直接擦/写程序。

由于基于单片机的报警系统的电路简单、功耗低，精度高且监视范围广，所以在石油化工、航空、煤炭以及其他易于发生火灾的领域，具有很高的使用价值[6]。

3.3基于PC机技术的研究
随着计算机技术日新月异的发展，PC机不仅能用于科学计算、数据处理等方面，也广泛地用于工业生产的自动控制,军事上的飞机运行,导弹发射,遥控遥测系统、航空航天飞行
器控制等系统[6]， [7]。

而利用多媒体 PC机的火灾报警集中监控系统不仅可以进行报警显示 ,更具有独特的联动设备控制功能 ,将多媒体报警和计算机控制融为一体[8]。

由于利用PC机具有响应速度快，响应点数多,系统可靠性高的优点，所以现在利用PC机来设计研究火灾报警系统也比较普遍。

4、火灾报警系统的主要应用
美国、英国、澳大利亚、新西兰等国外发达国家，开展火灾报警监控联网已有几十年的历史，他们将火灾自动报警作为公共报警手段接入城市监控系统并有效运行多年，使消防指挥中心能够快速准确判断火灾地点和火灾类型，并调度消防部队迅速到达现场。

我国火灾报警联网监控的应用与研究起步于上世纪九十年代中期，在近些年得到快速发展。

目前已有多家厂商致力于研发适合我国消防领域特点的火灾报警监控联网技术及相关产品，在部分（上海、天津、杭州、海口、无锡等）城市建立了火灾报警监控网络系统，开展了系统的试运行，取得了一定成效，在消防监督和灭火救援方面发挥了重要作用[9]。

在城市建设不断发展的今天，伴随着信息技术与计算机技术的飞速发展 ,世界上很多国家的城市都对建筑独立的火灾自动报警系统采取网络监控管理 ,通过计算机网络把传统的电话通信网络、计算机数据网络相互渗透融合 ,即利用公共电话网络实时监控城市建筑火灾自动报警系统运行状态、人员值班情况、系统设备的故障报警和火警预报。

城市火灾自动报警监控系统全程自动化 ,有效地减少人工监控环节可能造成的火警漏报、迟报。

使城市消防形成一个安全防范网 ,这样大大加强了城市建筑火灾的防范监控能力 ,实现了城市消防管理的数字化[10]。

火灾报警系统目前主要应用于以下场所[11]：
1、火灾造成的业务中断会带来不可估量损失的场所:如电信机房、计算机机房、无菌室、电视台、广播电台、电缆隧道、银行、大型自动化调度室、电力调度机房、铁路调度中心等。

2、不能启动自动灭火装置的场所:计算机设备、交换机设备、变电柜、模拟飞行器、医疗设备、电子生产车间、图书馆、实验室、档案室、票据室等。

3、防爆场所、强电磁和强辐射场所:军火库、油库、化工设施、加速器、微波室、电视发射塔、雷达站等。

4、点型感烟探测器无法探测的大面积高眺空间:大型库房、中厅、室内广场、大型车库、立体化车库等。

5、必须保证建筑物整体美观或所保护的对象价值无法估量的场所:博物馆、教堂、古建筑物等。

6、需要保证有足够时间撤离人员的场所:医院、剧场、教堂、车站、学校、监狱等。

5、火灾报警系统的发展趋势
随着电子学和计算机软硬件开发技术的日新月异,火灾探测和控制技术正得到不断发展与提高，高科技新品层出不穷。

这些都使得火灾报警系统的功能更趋强大,集中体现在智能化上。

以前，令使用单位感到头疼的误报警和维修麻烦被很大程度地降低。

操作日趋简便、直观，应用更趋灵活、广泛。

从数千平方米的规模建筑到超过万平方米的超大规模建筑均有与之适用的火灾自动报警系统 ,呈现一片可喜的景象[12]。

火灾报警系统经过数十年的飞速发展已取得了可喜的成绩。

智能化、形式多样化等特性
已成为无可辩驳的发展趋势。

对于现在使用最普遍的无线火灾报警系统，由于它组网方便、灵活，施工简单、安装容易，给建筑带来很大方便，因而受到用户青睐。

但目前无线火灾自动报警系统设备的价格偏高，是今后研究的一项重要课题。

如果设备价格与有线火灾报警系统设备相媲美，那么它的未来一定是光明的。

6、结束语
火灾报警系统以其方便，实用的特点以及在火灾预警方面的突出作用而受到广泛使用。

而迅速在现代城市化建设当中普及。

但目前国内厂家多偏重用于大型仓库、商场、高级写字楼、宾馆等场所大型火灾报警系统的研发，他们采用集中区域报警控制方式，其系统复杂、成本较高。

而在居民住宅区、机房、办公室等小型防火单位，需要设置一种单一或区域联网、廉价实用的火灾报警装置，因此，研制一种结构简单、价格低廉的语音数字联网火灾报警器是非常必要的。

本文主要主要针对小型防火单位对火灾报警的需求，利用STC12C5A32AD单片机，DS18B20温度传感器，MQ-2烟雾传感器，2262 2272L4固定码编码无线收发模块，以及另外一些简单的元器件，设计了一个远程无线火灾报警系统。

该系统具有结构简单，系统稳定，成本低廉，功能完善等优点，而且符合现在的市场需求，相信一定会拥有很广阔的市场前景。

参考文献：
[1] 冯修远.火灾自动报警系统的发展和未来[J].工程设计CAD与智能建筑,1998,06(15):38-39
[2] 梁鸿,王玉涵.火灾自动报警系统应用技术现状与前景[J].消防科学与技术,2000,02(11):32
[3] 温译斌.国内外火灾自动报警技术的发展及前景[J].消防技术与产品信息,2002,12(20):52-53
[4]黄天录,张专成.基于MCS-51单片机的现场总线型分布式火灾报警控制系统[J].现代电子技术,2006(23)：97-100
[5] 苗强,张鹏,汤小松.基于PIC16F87X单片机的火灾报警系统设计[J].世界电子元器件,2007,12(44)：101-107
[6] 廖晓东.PIC16F87X单片机异步计数器的应用[J].福建师范大学学报(自然科学版), 2004,02(10):45-48
[7] 张云生.实时控制系统软件设计原理及应用[J].国防工业出版社,1998(12)：33-35
[8] 陈兴文，陈卫东.PC机火灾报警集中监控系统的开发[J].信息技术,2001,04(15)：24-26
[9] 火灾报警监控联网技术应用与展望
[EB/OL]./news/bbs_contents.asp?ArticleID=964，2009，12，20
[10] 郑艳琼,马渝昆.城市火灾自动报警监控系统发展应用[J].中国公共安全(综合版), 2007,01(45):157-160
[11] 高飞,郭雪清.无线火灾报警系统[J].消防技术与产品信息,2001,10(06)：18-19
[12] 姚沁.试述火灾自动报警系统的发展[J].上海消防,1996,06(15):34-35
[13] 边久荣.无线火灾自动报警的发展与未来[J].消防技术与产品信息,1996,07(04)：13-19
[14] 任明.火灾监测报警系统的分类及性能比较[J].仪器仪表与分析监测,2002,03(01)：6-8
[15] 李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社：1993。