火災自動報警系統設計分析

摘要：近幾年，我國社會整體得到飛快發展，從而促使我國電子技術有著顯著的提高，電子產品廣泛應用于人們生活生產中，導致在使用過程中由于人為操作不當、設備線路老化等因素影響，導致生產生活中火災現象屢屢出現，嚴重威脅人們生命財產安全，造成一定程度上的社會秩序混亂。原有的火災系統在功能上存在著一定的不足，在出現火情的時不能有效的進行報警撲滅。通過電子技術的強化提升，設計自動智能化火災控制系統，以良好的監控模式，確保火災出現時能夠及時報警、及時搶救，從而杜絕人員和物資財產的傷亡損壞，為企業事業單位減少不必要的經濟損失。本文通過對自動火災報警系統的原理等方面進行相關分析，從而提出整體火災自動報警系統的設計思路，從而實現對火災事故的及時性監控、管理，提升安全事故防范能力。

關鍵字：單片機；智能災報警系統；傳感器

1 火災智能報警系統原理

對于火災自動報警系統而言，就是通過相應的硬件和軟件設計，當火災發生時所產生的火焰和煙霧等物質被系統探測裝置識別后，通過數字信息的轉化，發送相關的信號給控制中心，從而幫助搶救人員對火勢的控制以及管理工作。之后在各處顯示器上就會顯示出火災發生以提醒人員，同時啟動控制器聯動裝置一方面各種滅火裝置啟動，另一方面如火災形勢較大啟動預先設置好的消防通信通知火警滅火。在系統的具體實現中是通過傳感器接收到火災信號，傳送給單片機，由單片機與預先設定好的參數比較選擇火災等級，發出適當的信號通過驅動電路控制步進電機，再由步進電機驅動火災處的滅水閥門，根據火災調節閥門大小噴水滅火；同時可以由PC機進行遠程手動控制。

2 智能化火災控制系統的總體結構設計

2.1 系統硬件設計

2.1.1 硬件系統組成

目前絕大部分火災自動報警系統是由觸發裝置、火災報警裝置、火災控制裝置以及具有其它輔助功能裝置組成的，當火災發生時，通過火災探測器將火災燃燒產生的煙霧、熱量、火焰等物質，通過轉化變為電信號，輸送給火災報警控制器，運用計算機程序準確顯示火災發生地點以及發生時間，良好的監控系統模式，有效的控制火勢增大并且及時進行搶救，保障人們生命財產和物資財產不會損傷。一般智能化火災報警系統都包括系統控制模塊，火災探測模塊，數據轉換模塊以及報警模塊。單片機作為控制系統的核心，傳感器為測溫裝置，通過對室內外溫度以及煙霧實時采集可檢測，當所測溫度或者煙霧濃度高于臨界溫度時自動報警。溫度信號或者煙霧濃度信號采集電路將溫度信號或者煙霧濃度信號以數字信號的形式送入單片機。單片機對該數字信號進行濾波處理，并對處理后的數據進行分析，是否大于或者等于某個預設值。如果大于則啟動報警電路發出報警聲音和顯示非正常狀態，反之則正常狀態。

2.1.2 單片機的選擇

常見的智能化火災系統采用的都是8031和AT89C51兩種單片機。

8031片內不帶程序存儲器ROM，使用時用戶需外接程序存儲器和一片邏輯電路373，外接的程序存儲器多為EPROM的2764系列。用戶若想對寫入到EPROM中的程序進行修改，必須先用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除，之后再可寫入。這類單片機指令系統完全兼容，絕大多數管腳也兼容；在使用上基本可以直接互換。AT89C51單片機，在實際電路中可以直接互換8051和8751，替換8031只是第31腳有區別，8031因內部沒有ROM，31腳需接地，單片機在啟動后就到外面程序存儲器讀取指令；而8051/8751/89C51因內部有程序存儲器，31腳接高電平，單片機啟動后直接在內部讀取指令。此單片機應用普遍，工具多，易上手，片源廣，價格低，且適合民用、商用，用途更廣泛。

2.1.3 傳感器選擇

（1） AD590溫度傳感器 。AD590 是電流型二端溫度傳感器，它的輸出同絕對溫度成正比。而數模轉換芯片ADC0809 的輸入要求是電壓量，在AD590 的負極接出一個10kΩ的電阻R26和一個100Ω的可調電阻R27 ，將電流量變為電壓量送入ADC0809。通過調節可調電阻，便可在輸出端VT 獲得與絕對溫度成正比的電壓量。

（2）TGS202氣體傳感器 。火災中氣體煙霧主要是CO2 和CO。TGS202氣體傳感器能探測CO2， CO， 甲烷、煤氣等多種氣體，他靈敏度高，穩定性好，適合于火災中氣體的探測。

2.2 火災報警系統的軟件設計

火災自動報警系統的軟件設計一般包括主流程以及分模塊幾個方面進行相關的設計，通過實現火災自動裝置的設計，能夠有效地對火災事故進行全方位實時性的監控管理，準確的查找火災發生時間以及地點，從而提高火災搶救效率。如下對火災自動報警系統的軟件設計進行詳細介紹：

2.2.1 火災報警系統主程序流程

火災報警系統控制器上采用80C51作為主控芯片，其主要功能包括：控制IO端口、邏輯判斷處理、驅動外部電路、語音報警和A/D采樣等，該部分是火災報警系統智能化的集中體現。 為了便于系統維護，在火災報警系統的軟件設計中采用了模塊化程序設計方法，系統各個模塊的具體功能都是通過子程序調用實現的。既使得程序結構清晰，又便于以后進一步擴展其功能。

2.2.2 火災判斷與報警程序

（1）火災報警數據處理方法。固定門限檢測法是使用最早，且應用最廣泛的火災探測方法，優點是計算量小且易 于實現，其原理是根據火災探測器的信號幅值作為火災報警的依據，并與固定的閾值進行比較：當信號幅值超過報警閾值時，則發出報警，否則解除報警。

（2）火災判斷與報警。系統對溫度和煙霧進行了兩次數據采集與判斷，每次信號采集后根據得到的數據與設定的閾值比較，當溫度≥57℃，溫度異常，置寄存器變量a為1，否則為0；當煙霧濃度≥3.2%，煙霧濃度異常，置寄存器變量b為1，否則為0。根據溫度和煙霧的寄存器變量a和b的狀態，判斷現場情況：2個寄存器變量變量均為0，表示情況正常；2個中僅有1個為1，表示情況異常；2個均為1，表示有火災發生。系統對現場進行報警判斷后，間隔20s后，再一次采集現場的溫度煙霧信號進行判斷，即每一次語音報警持續20s，直到系統做出下一次判斷結果。

結束語：

隨著社會科技不斷發展進步，無論是企業還是用戶個人，在生產生活中都應加強對火災現象的預防，原有的火災報警系統受到功能上的限制，不足以充分預防火災的出現，自動智能化控制系統基于單片機模式在運用高效的傳感器和溫度控制器、火災探測器等部件，融入了計算機技術、電子技術、自動控制技術、傳感器的應用等各領域知識，取代了原有簡單模式的報警設備，實現一套有效自動監控火災的系統模塊，有效預防控制火情，保障生產活動中人員和財產的安全，為社會穩定提供良好的基礎，保障了企業單位整體經濟實力。

參考文獻：

[1] 時繼博.火災自動報警系統設計的認識和思考.《科技資訊》.2008年21期

[2] 張冠男.基于單片機的消防火災自動報警器設計與實現.《科技資訊》.2009年34期