火災預警裝置

孫夢　李鷥　楊沐晨　張曉瑞

摘要：隨著我國現代化建設的發展，火災發生的頻率也在不斷增加，對人們的生命財產安全產生極大的危害。現如今的高樓建設以及城市規劃使火災逃生和救援面臨巨大的挑戰，所以火災的提前預防就顯得至關重要。本文介紹了一種可以在火災醞釀中為人民提供報警，從而將火災扼殺在爆發前的裝置。本裝置以STC89C52RC單片機為主控芯片，以火焰傳感器、煙霧報警器、溫度傳感器為測量元件，組成一套可靠穩定的火災預警裝置。

關鍵詞：STC89C52RC；測量元件；火災；預警

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）09-0131-01

1 引言

據不完全統計2017年全國共接報火災21.9萬起，亡1065人，傷679人，已核直接財產損失26.2億元，居民住宅火災相對多發，傷亡人數最多。從分場所情況看，各類住宅發生火災9.5萬起交通工具火災2.3萬起，人員密集場所火災1.7萬起，其他場所火災8.4萬起。其中，住宅火災占總數的43.5%，造成821人死亡，占亡人總數的77.1%；造成446人受傷，占傷人總數的65.7%。火災事故層出不窮，除了管理的混亂火災防范意識的匱乏等原因外，火災預警的不足也是重要原因。

2 系統設計

2.1 系統分析

本系統主要分為三個部分，第一部分為控制模塊，主要對輸入信號進行計算和分析并控制報警模塊產生警報；第二部分為測量模塊，利用紅外傳感器、煙霧報警器、溫度傳感器對室內的溫度、空氣的溫度以及物體表面的紅外輻射進行測量；第三部分為報警模塊，本系統采用高分貝蜂鳴器和GSM模塊進行報警，當控制模塊輸出報警信號時，蜂鳴器產生高分貝的響聲，GSM模塊向工作人員和安保人員發送位置信息和危險警報信息。

2.2 系統模塊分析

2.2.1 控制模塊分析

火災預警裝置對于系統的穩定性、可靠性以、靈敏度、成本以及功耗的考慮，本系統選用STC89C52RC單片機作為主控芯片。STC89C52RC是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節系統可編程Flash存儲器，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。作為一款國產單片機，STC系列在國內使用普遍，性價比較高，非常符合作為本產品的MCU。

2.2.2 測量模塊分析

火災在發生前都會有煙霧產生，所以煙霧傳感器是最穩定最可靠的測量裝置。煙霧報警器內部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種先進技術，工作穩定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統中，性能遠優于氣敏電阻類的火災報警器。它在內外電離室里面有放射源镅241，電離產生的正、負離子，在電場的作用下各自向正負電極移動。在正常的情況下，內外電離室的電流、電壓都是穩定的。一旦有煙霧竄逃外電離室。干擾了帶電粒子的正常運動，電流，電壓就會有所改變，破壞了內外電離室之間的平衡，于是傳感器模塊就會發出報警信號。

在一些封閉場所如倉庫、儲藏室等，因為長時間陽光照射，空氣不流通或者其他原因造成室內溫度較高，如果室內含有著火點較低的物品，就極可能造成火災，因此在火災預警系統中采用溫度傳感器是十分必要的。本系統中采用pt100溫度傳感器，pt100溫度傳感器是一種將溫度變量轉換為可傳送的標準化輸出信號的儀表。帶傳感器的變送器通常由兩部分組成：傳感器和信號轉換器。傳感器主要是熱電偶。信號轉換器主要由測量單元、信號處理和轉換單元組成。當MCU接收到調理電路發送的信號，即可計算出當前的溫度，并判斷是否報警。

在一些人流量比較大的公共場所，如車站、超市等場所。因為人員密集來往行人比較復雜，對于安全隱患的排除造成一定的困難，這種場合一旦發生火災，所造成的損失將是無法想象的。在這些場所中主要需要預防明火，火焰的熱輻射具有離散光譜的氣體輻射和連續光譜的固體輻射。火焰傳感器利用紅外線對對火焰非常敏感的特點，使用特制的紅外線接受管來檢測火焰，然后把火焰的亮度轉化為高低變化的電平信號，輸入到中央處理器中，中央處理器根據信號的變化做出相應的程序處理。火焰傳感器可以用來探測火源或其它一些波長在700納米～1000納米范圍內的熱源，因此在一些公共場可用來檢測是否有人違規抽煙或者一些物體局部溫度接近著火點，將火災扼殺在搖籃中。

2.2.3 報警模塊

本系統是火災預警系統，對于火災隱患事件的處理需要視不同場合不同情況而定。就普遍的反應裝置，本設計選擇聲音報警，為了防止聲音報警不及時，或者是安防人員恰好不在現場，在一些特殊場合，如回廊、樓梯道，聲源是極難尋找的，為了提高安防人員對于火災事件的處理能力加快工作效率，本系統特別加入GSM模塊，當出現火災信號時，主控芯片控制蜂鳴器進行報警，并同時控制GSM模塊向值班室和安防人員發送報警信息和報警裝置的地址，方便安防人員方便快速的找到報警點，在一些存放化學藥品等危險品的場所中，GSM模塊可根據火災信號自動撥打119報警電話，省去了人員的反應時間。

3 結語

本文簡略介紹了以STC89C52RC單片機為主控芯片，以火焰傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器為測量元件，以蜂鳴器、GSM模塊為報警裝置的煙霧報警系統。本系統易于開發生產，性價比高，易于維護，在現在以及未來的城市化建設中，安全是首要目標，所以火災的預警將會是越來越重要，本系統因其穩定性、可靠性、靈敏性，非常適合現代城市的建設。

參考文獻

[1]李毅剛.新編MCS51單片機使用接口技術（第三版）[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2018.

[2]徐科軍.傳感器與檢測技術（第四版）[M].北京：電子工業出版社，2016.