基于单片机火灾报警装置的设计开题报告

01.文献综述1.1本课题的意义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，不仅增加了发生火灾的几率，而且大大增加了疏散、灭火的难度。因此高层建筑一旦失火，如果没有自动消防报警设备[1]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。为了早期发现和通报火灾，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，保卫社会主义现代化建设，在现代化的工业民用建筑、宾馆、图书馆、科研和商业部门，火灾自动报警系统已成为必不可少的设施。电气工程设计、安装和使用是否正确不仅直接影响到建筑的消防安全而且也直接关系到各种消防设施能否真正发挥作用。因此，火灾报警系统的设计[2]及设备选型显得尤为重要。以往的火灾报警系统经常会出现总线上的数据冲突、长距离数据传输的不可靠以及不易扩展等问题，随着近年来一些低价格、高性能单片机[3]被广泛应用于各个电路系统，尤其是电路控制等方面，这些问题都得到了一定的改善。在人们生产过程中或日常生活中，火灾是时有发生的，它会给人们带来巨大的灾害与苦难。因此，正确采取预防火灾的手段是人类与火灾做斗争的重要课题。本文将对火灾的探测与报警技术以及一些使用的火灾报警电路进行介绍。1.2国内外的研究现状和发展趋势以火灾自动报警技术[4]为核心的建筑消防系统，是预防和遏制建筑火灾的重要保障。近年来，我国火灾自动报警工程应用技术实现了较快发展，但由于在实际应用中，火灾自动报警系统的通讯协议不一致，火灾自动报警工程技术水平还相对落后，还存在着一些比较突出的问题，适用范围过小。我国火灾自动报警系统技术比美、英等发达国家起步较晚，安装范围主要是《高层民用建筑设计防火规范》、《建筑设计防火规范》规定的场所和部位，而在易造成群死群伤的中小型公众聚集场所和社区居民家庭甚至部分高层住宅都没有规定安装火灾自动报警系统，适用范围过小，防范措施不到位，智能化程度低。我国使用的火灾探测器虽然都进行了智能化设计，但由于传感器件探测的参数较少、支持系统的软件开发不成熟、各种算法的准确性缺乏足够验证、火灾现场参数数据库不健全等，火灾自动报警系统难以准确判定粒子(烟气)的浓度、现场温度、光波的强1度以及可燃气体的浓度、电磁辐射等指标，造成迟报、误报、漏报情况较多。网络化程度低。我国应用的火灾119动报警系统形式基本上以区域火灾自动报警系统、集中火灾自动报警系统和控制中心火灾自动报警系统为主，安装形式主要是集散控制方式，自成体系，自我封闭，尚未形成区域性网络化火灾自动报警系统，组件连接方式有待改善。火灾自动报警以多线制和总线制连接方式[5]为主，探测器和报警器及控制器之间是采用两条或多条的铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管相接，存在耗材多、成本高、抗干扰能力差的缺点。同时铜导线耐高温性能差、易磨损，系统施工维修复杂，影响了火灾自动报警系统的可靠性和更广泛的应用。火灾自动报警系统误报、漏报问题较多。由于火灾探测器的安装环境极其复杂，加之各种传感器在探测火灾方面存在着某些先天不足，无法准确地感应各种物质在燃烧过程中所特有的声波、光谱、辐射、气味等诸多方面发生的微妙变化，对火灾发生过程中所产生的不同粒径和颜色的烟存在探测“盲区”误报、漏报现象时有发生。超早期火灾探测报警技术应用还几乎处于空白，国外已开发出适合洁净空间高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度感烟火灾探测器，吸气式高灵敏度感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统与普通火灾探测报警系统相比，其探测灵敏度提高了两个数量级甚至更多，这些系统采用了激光粒子计数、激光散射等原理监视被保护空间，以单位体积内粒子增加的多少来判断是否发生火灾，系统可在火灾发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。而该技术我国目前还处于起步阶段，有待进一步研究开发应用。针对上述问题，火灾自动报警应用技术应进一步着眼于当前国际发展的新形势，加快更新改造进程，加强对数字技术和新工艺、新材料的应用，改进系统能力，使火灾自动报警应用技术向着高可靠、低误报和网络化、智能化方向发展。当前，国外火灾自动报警应用技术的发展趋势主要表现为七个方面。(1)网络化火灾自动报警系统网络化是用计算机技术将控制器之间、探测器之间、系统内部、各个系统之间以及城市“ll9”报警中心等通过一定的网络协议进行相互连接，实现远程数据的调用，对火灾自动报警系统实行网络监控管理，使各个独立的系统组成一个大的网络，实现网络内部各系统之间的资源和信息共享，使城市“ll9”报警中心的人员能及时、准确掌握各单位的有关信息，对各系统进行宏观管理，对各系统出现的问题能及时发现并及时责成有关单位进行处理，从而弥补现在部分火灾自动报警系统擅自停用值班管理人员责任心不强、业务素质低、对出现的问题处置不及时、不果断等方面的不足。2(2)智能化火灾自动报警系统智能化是使探测系统能模仿人的思维，主动采集环境温度、湿度、灰尘、光波等数据模拟量并充分采用模糊逻辑和人工神经网络技术等进行计算处理，对各项环境数据进行对比判断，从而准确地预报和探测火灾，避免误报和漏报现象。发生火灾时，能依据探测到的各种信息对火场的范围、火势的大小、烟的浓度以及火的蔓延方向等给出详细的描述，甚至可配合电子地图进行形象提示、对出动力量和扑救方法等给出合理化建议，以实现各方面快速准确反应联动，最大限度地降低人员伤亡和财产损失，而且火灾中探测到的各种数据可作为准确判定起火原因、调查火灾事故责任的科学依据。此外，规模庞大的建筑使用全智能型火灾自动报警系统，即探测器和控制器均为智能型，分别承担不同的职能，可提高系统巡检速度、稳定性和可靠性。(3)多样化火灾探探测技术的多样化。我国目前应用的火灾探测器按其响应和工作原理基本可分为感烟、感温、火焰、可燃气体探测器以及两种或几种探测器的组合等。其中，感烟探测器一枝独秀，但光纤线性感温探测技术、火焰自动探测技术、气体探测技术、静电探测技术、燃烧声波探测技术、复合式探测技术代表了火灾探测技术发展和开发应用研究的方向。此外，利用纳米粒子化学活性强、化学反应选择性好的特性,将纳米材料制成气体探测器或离子感烟探测器，用来探测有毒气体、易燃易爆气体、蒸气及烟雾的浓度并进行预警，具有反应快、准确性高的特点，目前已列为我国消防科研工作者的重点研究开发课题。设备连接方式的多样化。随着无线通信技术的成熟、完善和新型有线通信材料的研制，设备间、系统间可根据具体的环境、场所的不同而选择方便可靠的通信方式和技术设备间可以用无线技术进行连接，形成有线、无线互补，同时新型通信材料的研制开发可弥补铜线连接存在的缺陷。而且各探测器之间也可进行数据信息传递和交流，使探测器的设置从枝状变成网状，探测器不再是各自独立的，使系统间、设备间的信息传递更方便、更可靠。(4)小型化火灾自动报警系统的小型化[6]是指探测部分或者说网络中的“子系统”小型化。如果火灾自动报警系统实现网络化，那么系统中的中心控制器等设备就会变得很小，甚至对较小的报警设备安装单位就可以不再独立设置，而依靠网络中的设备、服务资源进行3判断、控制、报警，这样火灾自动报警系统安装、使用、管理就变得简洁、省钱、方便。(5)社区化目前我国火灾自动报警系统只被安装在重要建筑上，而在美国、日本等发达国家包括许多居民家庭都安装了火灾自动报警系统。随着我国经济的不断发展、人们安全意识的增强、火灾自动报警系统的进一步完善以及智能化程度的提高，在社区家庭特圳是高级住宅积极推广应用防盗、防火联动报警装置或独立式感烟探测器，对干预防居民家庭火灾是非常必要和行之有效的措施。(6)蓝牙技术无线化与有线火灾自动报警系统相比，蓝牙技术无线[7]火灾自动报警系统具有施工简单、安装容易、组网方便、调试省时省力等特点，而且对建筑结构损坏小，便于与原有系统集成且容易扩展，系统设计简单且可完全寻址,便于网络化设计，可广泛应用于医院、文物古建筑机场、综合建筑和不便联网、建筑物分散、规模较大，干扰较小的建筑。对正在施工或正在进行重新装修的场所，在未安装有线火灾自动报警系统前，这种临时系统可以充分保障建筑物的防火安全，一旦施工结束，蓝牙技术无线系统[8]可以很容易转移到别的场所。(7)高灵敏化以早期火灾智能预警[9]系统为代表。该系统除采用先进的激光探测技术和独特的主动式空气采样技术以外，还采用了“人工神经网络”算法，具有很强的适应能力、学习能力、容错能力和并行处理能力，近乎于人类的神经思维。此外，该系统的子机与主机可以进行双向智能信息交流。使整个系统的响应速度及运行能力空前提高，误报率几乎接近零，灵敏度比传统探测器高l000倍以上，能探测到物质高热分解出的微粒子，并在火灾发生前的30min到20min预警，确保了系统的高灵敏性和高可靠性，实现早期报警。针对当前火灾自动报警系统[10]存在的通讯协议不一致，系统误报、漏报频繁，智能化程度低网络化程度低、特殊恶劣环境的火灾探测报警抗干扰等问题较为突出的现象，提出在符合国家消防规范的基础下采用统一、标准、开放的通讯协议，通过对新技术、新工艺、新材料和新设备的应用研究，对系统方案、设备选型的优化组合，改进火灾自动报警系统的工作性能、减少维护费用和维护要求，向着高可靠性、高灵敏性、低误报率、系统网络化、技术智能化方向发展，为更好预防和遏制建筑火灾提供了强有力的保障，从而更好保护国家和人民的生命财产安全，这是火灾自动报警技术的研究发展趋势。4参考文献[1]于志军.火灾自动报警控制系统发展概述[J].工程建设与设计,2007,(03):10-15.[2]杨蓉.火灾自动报警系统的设计与实现[J].安防科技,2007,(08):2-5.[3]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社.1996.[4]李友化.火灾自动报警技术的应用现状及研究发展趋势[J].现代商贸工业,2007,(07):20-23.[5]吴林华，陈良光.一种分总线式火灾报警系统的研究[J].自动化与仪表,1998，13（1）：1－5.[6]王扬帆,崔明盛.单片机控制的火灾报警系统[J].信息技术,2000,(02):15-20.[7]CHENJingyun,ZHOUXiangping.ZigBeeWirelessCommunicationTechnologyinIndustrialControls[J].RadioEngineering,2006,36(6):61-64.[8]T.Sun,Z.Y.ZhangandK.T.V.Grattan(2000),Fiberopticfluorescence-basedtemperatureexcursionalarmsystem,paperpresentedatthe14thOFSConference,Italy,11-13October,pp.46-9.[9]聂伟,孙圣和.一种新的智能型火灾报警测控仪的设计[J].测控技术,1997,16(3):55－56.[10]卢光芝.单片机在火灾报警系统中的应用[J].微计算机信息，1997，（6）：20－25.52.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：2.1课题要求火灾自动报警及消防联动系统，作为智能建筑中的一个重要子系统,其重要性是众所周知的。要在智能建筑中创造一个安全舒适的环境,消防安全是其中的一个重要的方面。火灾自动报警及消防联动系统,作为火灾的先期预报、火灾的及时扑灭、保障人身和财产安全,起到了不可替代的作用。火灾自动报警系统是人们为了早期发现火灾，并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾，而设置在建筑物中或其他场所的一种自动消防设施，是人类同火灾作斗争的有力工具。本课题着眼于硬件的设计与研究。2.2拟采用的研究手段及途径在这里最好有方案比较，经比较后决定采用某一种方案，再讲由本方案所决定的系统由……组成（即连接下面的内容即可）本系统由火灾检测模块、A/D转换模块、信号处理模块、声光报警模块和灭火装置模块组成。火灾检测模块由温度检测和步进电机构