火灾自动报警系统设计分析

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摘要：近几年，我国社会整体得到飞快发展，从而促使我国电子技术有着显著的提高，电子产品广泛应用于人们生活生产中，导致在使用过程中由于人为操作不当、设备线路老化等因素影响，导致生产生活中火灾现象屡屡出现，严重威胁人们生命财产安全，造成一定程度上的社会秩序混乱。原有的火灾系统在功能上存在着一定的不足，在出现火情的时不能有效的进行报警扑灭。通过电子技术的强化提升，设计自动智能化火灾控制系统，以良好的监控模式，确保火灾出现时能够及时报警、及时抢救，从而杜绝人员和物资财产的伤亡损坏，为企业事业单位减少不必要的经济损失。本文通过对自动火灾报警系统的原理等方面进行相关分析，从而提出整体火灾自动报警系统的设计思路，从而实现对火灾事故的及时性监控、管理，提升安全事故防范能力。

关键字：单片机；智能灾报警系统；传感器

1 火灾智能报警系统原理

对于火灾自动报警系统而言，就是通过相应的硬件和软件设计，当火灾发生时所产生的火焰和烟雾等物质被系统探测装置识别后，通过数字信息的转化，发送相关的信号给控制中心，从而帮助抢救人员对火势的控制以及管理工作。之后在各处显示器上就会显示出火灾发生以提醒人员，同时启动控制器联动装置一方面各种灭火装置启动，另一方面如火灾形势较大启动预先设置好的消防通信通知火警灭火。在系统的具体实现中是通过传感器接收到火灾信号，传送给单片机，由单片机与预先设定好的参数比较选择火灾等级，发出适当的信号通过驱动电路控制步进电机，再由步进电机驱动火灾处的灭水阀门，根据火灾调节阀门大小喷水灭火；同时可以由PC机进行远程手动控制。

2 智能化火灾控制系统的总体结构设计

2.1 系统硬件设计

2.1.1 硬件系统组成

目前绝大部分火灾自动报警系统是由触发装置、火灾报警装置、火灾控制装置以及具有其它辅助功能装置组成的，当火灾发生时，通过火灾探测器将火灾燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物质，通过转化变为电信号，输送给火灾报警控制器，运用计算机程序准确显示火灾发生地点以及发生时间，良好的监控系统模式，有效的控制火势增大并且及时进行抢救，保障人们生命财产和物资财产不会损伤。一般智能化火灾报警系统都包括系统控制模块，火灾探测模块，数据转换模块以及报警模块。单片机作为控制系统的核心，传感器为测温装置，通过对室内外温度以及烟雾实时采集可检测，当所测温度或者烟雾浓度高于临界温度时自动报警。温度信号或者烟雾浓度信号采集电路将温度信号或者烟雾浓度信号以数字信号的形式送入单片机。单片机对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据进行分析，是否大于或者等于某个预设值。如果大于则启动报警电路发出报警声音和显示非正常状态，反之则正常状态。

2.1.2 单片机的选择

常见的智能化火灾系统采用的都是8031和AT89C51两种单片机。

8031片内不带程序存储器ROM，使用时用户需外接程序存储器和一片逻辑电路373，外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。用户若想对写入到EPROM中的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。这类单片机指令系统完全兼容，绝大多数管脚也兼容；在使用上基本可以直接互换。AT89C51单片机，在实际电路中可以直接互换8051和8751，替换8031只是第31脚有区别，8031因内部没有ROM，31脚需接地，单片机在启动后就到外面程序存储器读取指令；而8051/8751/89C51因内部有程序存储器，31脚接高电平，单片机启动后直接在内部读取指令。此单片机应用普遍，工具多，易上手，片源广，价格低，且适合民用、商用，用途更广泛。

2.1.3 传感器选择

（1） AD590温度传感器 。AD590 是电流型二端温度传感器，它的输出同绝对温度成正比。而数模转换芯片ADC0809 的输入要求是电压量，在AD590 的负极接出一个10kΩ的电阻R26和一个100Ω的可调电阻R27 ，将电流量变为电压量送入ADC0809。通过调节可调电阻，便可在输出端VT 获得与绝对温度成正比的电压量。

（2）TGS202气体传感器 。火灾中气体烟雾主要是CO2 和CO。TGS202气体传感器能探测CO2， CO， 甲烷、煤气等多种气体，他灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。

2.2 火灾报警系统的软件设计

火灾自动报警系统的软件设计一般包括主流程以及分模块几个方面进行相关的设计，通过实现火灾自动装置的设计，能够有效地对火灾事故进行全方位实时性的监控管理，准确的查找火灾发生时间以及地点，从而提高火灾抢救效率。如下对火灾自动报警系统的软件设计进行详细介绍：

2.2.1 火灾报警系统主程序流程

火灾报警系统控制器上采用80C51作为主控芯片，其主要功能包括：控制IO端口、逻辑判断处理、驱动外部电路、语音报警和A/D采样等，该部分是火灾报警系统智能化的集中体现。 为了便于系统维护，在火灾报警系统的软件设计中采用了模块化程序设计方法，系统各个模块的具体功能都是通过子程序调用实现的。既使得程序结构清晰，又便于以后进一步扩展其功能。

2.2.2 火灾判断与报警程序

（1）火灾报警数据处理方法。固定门限检测法是使用最早，且应用最广泛的火灾探测方法，优点是计算量小且易 于实现，其原理是根据火灾探测器的信号幅值作为火灾报警的依据，并与固定的阈值进行比较：当信号幅值超过报警阈值时，则发出报警，否则解除报警。

（2）火灾判断与报警。系统对温度和烟雾进行了两次数据采集与判断，每次信号采集后根据得到的数据与设定的阈值比较，当温度≥57℃，温度异常，置寄存器变量a为1，否则为0；当烟雾浓度≥3.2%，烟雾浓度异常，置寄存器变量b为1，否则为0。根据温度和烟雾的寄存器变量a和b的状态，判断现场情况：2个寄存器变量变量均为0，表示情况正常；2个中仅有1个为1，表示情况异常；2个均为1，表示有火灾发生。系统对现场进行报警判断后，间隔20s后，再一次采集现场的温度烟雾信号进行判断，即每一次语音报警持续20s，直到系统做出下一次判断结果。

结束语：

随着社会科技不断发展进步，无论是企业还是用户个人，在生产生活中都应加强对火灾现象的预防，原有的火灾报警系统受到功能上的限制，不足以充分预防火灾的出现，自动智能化控制系统基于单片机模式在运用高效的传感器和温度控制器、火灾探测器等部件，融入了计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感器的应用等各领域知识，取代了原有简单模式的报警设备，实现一套有效自动监控火灾的系统模块，有效预防控制火情，保障生产活动中人员和财产的安全，为社会稳定提供良好的基础，保障了企业单位整体经济实力。

参考文献：

[1] 时继博.火灾自动报警系统设计的认识和思考.《科技资讯》.2008年21期

[2] 张冠男.基于单片机的消防火灾自动报警器设计与实现.《科技资讯》.2009年34期