飛機火警探測模擬演示系統設計

高春雷, 趙 賓

（南京航空航天大學 金城學院,南京 211156）

1 引言

民航客機在的正常飛行中因人為操作，或者電氣著火、機件嚴重磨損、燃油泄漏等因素可能出現火警警告，若不加以措施，不但會嚴重損壞飛機自身運行的組件，還直接影響飛機在空中的飛行安全。民航客機火警探測系統的研究和仿真，對提高民航飛行的安全水平具有重要意義。

A320飛機火警探測的目的是監控發動機、APU、電子艙、貨艙以及廁所區域的溫度和煙霧，發出相應警告通知機組，由機組判斷后做出決定。火警探測分為火警探測和煙霧探測，其中火警探測又根據區域分為發動機和APU；煙霧探測根據區域分為電子艙、貨艙、廁所。

2 A320飛機火警模擬系統硬件設計

2.1 演示系統硬件總體方案設計

模擬演示系統有雙模式，模式1由傳感器探測模塊，火警報警模塊組成，傳感器探測模塊通過對現場的溫度、煙霧進行實時監測，將探測到的溫度、煙霧信號轉化為模擬數字信號傳給單片機控制器，單片機控制器接收到傳感器探測的火警信號后與閾值進行比較，經邏輯判斷后發出模擬信號觸發開關報警來提示飛機機組人員，火警信息在屏幕上顯示。模式2由開關代替傳感器，用硬件搭建電路，當按下開關時，單片機接收到低電平，直接發送信號給報警電路，觸發報警。整體系統工作的框圖如圖1所示。

圖1 模擬演示系統工作框圖

AT89C51單片機是整個模擬演示系統的中央處理器，本演示系統的工作原理是：先通過溫度、煙霧傳感器將飛機中發動機、APU、電子艙、廁所、貨艙等溫度、煙霧信號轉化為單片機接受的數字模擬信號，然后傳送給單片機，單片機進行一系列邏輯運算判斷飛機上傳送數據的地方是否發生火警。如果單片機判斷該地方發生火警，則單片機發出信號驅動報警電路，并在顯示屏上顯示當時的溫度等信息。模擬演示系統原理圖如圖2所示。

圖2 模擬演示系統原理

本文設計的用于模擬演示A320飛機火警的系統具有以下特點:

（1）可以對飛機上的八個部分進行煙霧和溫度突變監測報警。

（2）系統性價比很高，比較容易實現。

（3）火警報警功能，如果出現火警時，能立刻發出警報提示飛機機組人員。

（4）根據該系統的現場模擬實驗表明，本系統安全可靠，誤報率低。并且該系統體積小、效率高、操作方便、成本低廉等,所以該系統具有廣闊的應用前景。

2.2 模擬演示系統電路設計、制板與調試

基于上述系統原理進行單片機最小系統電路、液晶顯示電路、供電及過壓保護電路、信號數據采集電路及火警報警電路的設計工作，選擇DS18B20溫度探測器、MQ-2氣體探測器作為火警煙霧敏感傳感器，在此基礎上完成PCB板的制作和調試。模擬演示模塊的實物圖如圖3所示。

圖3 模擬演示板實物圖

圖4 模擬演示系統軟件主程序流程圖

本文設計的模擬演示系統分為兩個模式。模式一由真實的煙霧傳感器和溫度傳感器作為輸入進行火警的探測；考慮到模擬演示的便捷性以及后續故障排除等功能的合入，模式二采用開關信號作為輸入，以開關按鈕輸出的高低電平模擬火警的觸發條件。模式之間的切換可由撥碼開關及相應按鍵進行控制，選擇界面如圖3所示。模式一調試時使用火機等外部器件以提高環境溫度值，使溫度達到設定的閾值；同時使用一定濃度的煙霧觸發發生火警警報，對應的指示燈亮起，蜂鳴器長鳴，液晶顯示每個模塊的實時溫度。模式二使用按鈕模擬傳感器的輸入，效果和模式一一致。

3 A320飛機火警模擬演示系統軟件方案

本文設計的軟件主程序是一個循環體，在初始化后在一直收集數據，判斷，直到出現火警后，觸發報警，報警燈和顯示屏顯示火警警告信息，當人工滅火重置后，繼續循環工作。主程序流程圖如圖4所示。

圖5 火警判斷程序

本文核心程序為火警判斷程序，其程序流程圖如圖5所示，開機時，程序進入初始化狀，由按鍵選擇模式，進入相應的模式，模式1是由傳感器探測數據傳送給單片機，主程序是一個循環體，在不斷的接收傳感器探測來的數據和預設好的閾值進行比較，判斷是否發生火警，然后傳送給報警電路，模式2是一個接收等待模式，由開關代替傳感器的數據，當按下開關時表示有火警，主程序接收到信號，直接發送信號給報警電路，直接觸發報警電路。

4 結論

本文主要研究了基于A320飛機的火警探測系統的設計和實現，利用單片機AT89C51、溫度傳感器DS18B20、煙霧傳感器MQ-2、顯示屏LCD12864等硬件設備，使用多傳感器信息融合技術，實現了聲光和顯示的可靠單片機飛機火警探測系統。

經過系統實踐表明，單片機技術在火警探測系統和一些自動控制領域中有著廣泛的應用前景，對于飛機飛行安全具有重要意義。

[1]劉貴行,李德啟,肖亞,張波,張春亞.多傳感器飛機火警探測系統研究[J].中國民航大學航空自動化學院,2013.

[2]孫寧.波音737系列飛機過熱探測系統原理分析及排故技巧[J].東航昆明維修基地，2013.

[3]張德銀，閆群.機載火警探測系統的改進研究[J].中國民用航空飛行學院航空工程學院，2011.

[4] Cleary T，Donnelly M.Aircraft cargo compartment fire and nuisance source tests in the FE/D E.[EB/OL], 200l-05-01．