火灾报警系统毕业设计汇编
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火灾报警器的毕业设计物联网火灾报警器的设计和实现一、综述随着物联网的快速发展,许多传统设备都可以通过互联网实现智能化,其中包括火灾报警器。
本篇毕业设计将介绍一个基于物联网的火灾报警器的设计和实现。
二、设计方案该物联网火灾报警器的设计方案分为硬件设计和软件设计两个部分。
硬件设计:1.火灾检测模块:通过高灵敏度的烟雾传感器,能够实时监测室内的烟雾浓度。
当烟雾浓度超过预设阈值时,会触发报警信号。
2.温度传感器:可以实时监测室内温度的变化,当温度异常升高时,也会触发报警信号。
3.微控制器:用于处理传感器采集到的数据,并根据预设的逻辑来判断是否触发报警信号。
同时,还负责与网络通信模块进行数据交互。
4.网络通信模块:可以通过Wi-Fi或者以太网连接到互联网,与远程服务器进行数据通信。
5.声光报警器:当触发报警信号时,会发出声音和灯光提示,提醒室内人员火灾发生。
软件设计:1.嵌入式软件:负责控制硬件模块,包括传感器数据采集、数据处理、逻辑判断和触发报警信号等功能。
2.数据库存储:将传感器采集到的数据存储到数据库中,便于后续的数据分析和查询。
3. 远程服务器:用于接收物联网火灾报警器发送的数据,并进行实时监控和处理。
当接收到报警信号时,可以通过手机App或者电子邮件发送报警通知。
4. 移动端App:可以通过手机App进行远程监控和控制,包括实时查看室内的温度和烟雾浓度、设置预设阈值、接收报警通知等功能。
三、实现步骤1.硬件部分:根据设计方案选择适合的硬件模块,完成电路连接和焊接。
测试各个传感器和报警器的功能是否正常。
2.嵌入式软件:使用C语言编写嵌入式软件,包括数据采集、数据处理、逻辑判断和触发报警信号等功能。
使用编译器将代码烧录到微控制器中。
3.远程服务器:搭建远程服务器,利用云计算平台或者自建服务器。
编写后台程序,接收物联网火灾报警器发送的数据,并进行实时监控和处理。
编写报警通知的发送功能。
4. 移动端App:使用Android或iOS开发平台编写移动端App,实现远程监控和控制功能,包括实时查看室内的温度和烟雾浓度、设置预设阈值、接收报警通知等。
基于单片机的火灾报警系统设计毕业设计设计题目:基于单片机的火灾报警系统设计一、设计目的和背景随着城市人口的增多和建筑物的增加,火灾事故的发生频率也在增加。
因此,设计一个基于单片机的火灾报警系统,能够及时检测并报警,保护人们的生命财产安全,具有重要的意义。
二、系统结构本设计主要由传感器模块、处理模块和报警模块组成。
1.传感器模块:采用温度传感器和烟雾传感器,通过实时监测环境温度和烟雾浓度,获取火灾发生的迹象。
2.处理模块:使用单片机作为处理器,接收传感器模块的信号,并进行数据处理和判断。
当温度超过设定阈值或烟雾浓度超过设定值时,触发报警。
3.报警模块:当发生火灾时,通过报警器发出高频声音,同时触发警报灯,以吸引人们的注意,并启动自动灭火装置。
三、系统实现1.硬件设计:选择常见的8051系列单片机作为主控芯片,并与温度传感器和烟雾传感器进行连接。
单片机通过AD转换读取传感器模块的电压信号,并根据预设的阈值进行判断。
当触发报警条件时,通过数码管显示预警信息,并同时触发警报器和警报灯。
还可以添加其他硬件模块,例如自动灭火装置,人员计数器等。
2.软件设计:使用C语言编写单片机程序。
通过AD转换函数读取传感器信号,并通过计算获取实际温度和烟雾浓度值。
使用条件语句进行报警判断,当满足条件时触发报警和显示预警信息。
同时,使用定时器功能实现定时采样和报警延时等功能。
四、系统优化和安全性1.系统优化:可以通过进一步优化硬件设计和算法实现更高的精确度和可靠性。
例如,添加多个传感器,增加采样点,提高检测的准确性。
同时,可以添加数据存储功能,将火灾发生前的环境数据进行保存,以供事后分析和调查。
2.安全性设计:可以添加密码保护功能,仅有权限的人员能够解除报警和关闭系统。
还可以将系统与监控中心或消防局进行联网,实现实时报警和救援。
五、总结通过设计一个基于单片机的火灾报警系统,可以实时监测环境温度和烟雾浓度,及时预警并采取相应措施,保护人们的安全。
基于51单片机的火灾自动报警系统毕业设计火灾自动报警系统是一种广泛应用于居民住宅、商业建筑、工业厂房等场所的安全设备,它能够及时发现和报警火灾,有效减少火灾造成的财产损失和人员伤亡。
本篇论文将介绍一种基于51单片机的火灾自动报警系统的设计。
本系统的主要功能包括火灾探测、报警信号输出和远程监控等。
为了实现这些功能,我们将采用51单片机作为主控芯片,并结合相应的外围电路和传感器。
在火灾探测方面,我们选择了烟雾传感器和温度传感器作为主要探测元件。
当烟雾传感器检测到烟雾浓度超过一定阈值时,系统将触发报警;当温度传感器检测到环境温度超过一定阈值时,系统也将触发报警。
通过使用这两种传感器,可以提高火灾探测的准确性和可靠性。
在报警信号输出方面,系统将采用声音和光线两种形式进行报警。
当系统检测到火灾时,蜂鸣器将发出响亮的声音,以吸引周围人员的注意;同时,LED指示灯也将闪烁,以增加报警的显著性。
通过这种声光报警方式,可以快速有效地提醒人们火灾的发生。
此外,为了实现远程监控功能,我们将使用无线模块与远程服务器进行通信。
当系统发生火灾的时候,会通过无线模块将相关信息发送到远程服务器,并触发服务器端的报警响应。
同时,远程服务器也可以向系统发送指令,以便实现对系统的远程控制和监控。
总之,本设计基于51单片机的火灾自动报警系统可以实现火灾探测、报警信号输出和远程监控等功能。
通过有效地利用传感器和外围电路,可以提高火灾探测的准确性和可靠性;通过声光报警和远程监控,可以及时地发现火灾并采取相应的措施。
这种系统在实际应用中具有重要的价值和意义,可以帮助人们提高火灾防范和救援的能力,减少火灾带来的危害。
第一章绪论1.1 选题背景近年来全国火灾事故频繁发生,造成人、财、物的巨大损失。
用户对火灾报警以至自动消防系统的要求越来越高。
针对多起火灾事故的分析,排除水压不足等因素外,现有的消防隔断未能起到应有的作用,是造成重大损失的关键。
本文基于上述考虑,通过研发全自动智能防火卷闸门电气控制系统,满足了防火卷闸门的各种动作状态要求,也满足了用户的不同使用环境的需要。
其主要功能是在火灾发生时,控制防火卷闸门可靠、准确地运行,实现防火卷闸门的一步降或二步降,达到分区防火,控制火势蔓延,减少火灾损失的目的防火卷闸门控制方式主要分为手动调整自动与联动等各种控制方式同时预留和上位机的通讯接口,为自动消防系统作好前期准备。
同时,通过温度传感器和烟雾传感器检测出信号,通过控制电路使电话自动拨号(119),并报告现场地址。
这对有效、快速扑救具有积极意义。
本系统适用于各种消防环境,尤其适合于不能用水做灭火介质的地方,如图书馆、档案馆、计算机房等处。
因单片机集成度高,故该装置具有结构简单,可靠性高,成本低等优点。
1.2 智能火灾报警系统火灾自动报警系统属于楼宇自动化范畴,是当前楼宇自动化的一个主要构成系统。
其设置目的是为了防止和减少火灾危害,保护人身和财产安全。
火灾报警技术是预防火灾的一项基础工作,应用范围广泛。
报警早,损失少,不仅对发生火灾的单位和个人具有重要作用,而且对公安消防监督机构及时扑灭火灾、减少人员伤亡和财产损失同样具有十分重要的现实意义。
火灾自动报警系统由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置及具有其他辅助功能的装置组成。
随着电子技术和计算机技术的迅速发展,火灾自动报警系统的结构、形式越来越灵活多样,很难精确划分为几种固定的模式。
火灾自动报警技术趋向于智能化系统,这种系统可组合成任何形式的火灾自动报警网络形式,既可以是区域报警系统,又可以是集中报警系统或控制中心报警系统形式。
所谓智能火灾自动报警系统,应当是:使用探测器件将火灾发生期间所产生的烟、温、光等信号以模拟量形式,连同外界相关的环境参数一起传送给报警器,报警器再根据获取的数据及内部存储的大量数据,利用火灾模型判据来判断火灾是否存在,这样的系统称为智能火灾自动报警系统。
1 引言1.1 火灾报警器的起源和发展火灾作为危害人类生存的大敌,越来越受到人们的重视。
随着高层建筑的不断增多,火灾隐患增加。
一旦发生火灾,将对人的生命财产造成极大的危害,于是人们开始寻求一种早期发现火灾的方法,以便控制和扑灭火灾,减少损失,保障生命安全。
火灾报警器就是为了满足这一需要而研制出来的,已成为保护人身和财产安全必不可少的重要手段。
现代化建筑中设置火灾自动报警系统,尤为重要。
近年来,各部门对火灾自动报警系统的要求,不仅表现在数量上日益增多,而且对其功能和可靠性等方面提出更高的要求,这给我国消防工作带来新课题,并将进步促进我国火灾自动报警系统的研制、生产、和应用的发展[1]。
近年来,随着科学技术的飞跃发展,基于单片机有体积小、功耗小、成本低、价格廉以及控制功能强等,它的应用领域日益广泛。
目前国内各种家用电器已普遍采用单片机控制取代传统的控制电路,做成单片机控制系统,如洗衣机、电冰箱、空调机等的控制器。
在办公自动化领域,现代办公室中使用的大量通信、信息产品多数都采用了单片机,如通用计算机系统中的键盘译码、磁盘驱动、打印机等。
在商业营销领域,已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读机、仓储安全监测系统等中已纷纷采用单片机构成专用系统。
在工业自动化领域,如工业过程控制、过程监测、工业控制器及机电一体化控制系统等,这些系统除一些小型工控机外,许多都是以单片机为核心的单机或多机网络系统,在智能仪表与集成智能传感器传统的控制电路及汽车电子与航空航天电子系统方面同样都用到了单片机[2]。
单片机的应用正在不断的走向深入,这必将导致传统的单片机技术的日益革新。
在实时监测和自动控制的单片机系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,现代火灾报警器就是采用单片机作为核心部件完成的。
1.2 开发智能火灾报警系统的意义由于开关量火灾报警系统受到开关量探测器工作原理的限制。
尽管开发人员常常通过多种确认的方法来消除误报警,但也无法从根本上动态的反映出火灾变化的全过程,更不能实现对监视现场的环境进行自动学习,积累“经验”,从而准确的分析、判断现场的各种非火灾因素和真实的火灾信号,以及对各种非火灾因素造成的探测器灵敏度的漂移进行补偿。
火灾自动报警系统毕业设计论文标题:基于火灾图像识别的自动报警系统设计与实现摘要:随着科技的不断发展,火灾的防范和报警系统的自动化已成为一个重要的研究方向。
本文提出了一种基于火灾图像识别的自动报警系统设计,并采用深度学习模型进行火灾图像的识别,以实现火灾的自动警报。
该系统通过对火灾图像进行实时监测和分析,能够快速准确地识别火灾,并及时向相关部门发送报警信息,提高了火灾防范和扑救的效率,减少了人力和物力的浪费。
实验证明,该系统具有较高的识别准确率和实时性,具有重要的应用价值和推广前景。
关键词:火灾报警系统、火灾图像识别、深度学习一、引言近年来,火灾事故频繁发生,给人们的生命财产安全带来了严重威胁。
传统的火灾报警系统需要依靠人工巡逻来发现火灾迹象,不仅效率低下而且容易出现盲点,无法实现24小时实时监控。
因此,设计一种能够快速准确地识别火灾并进行报警的自动化系统非常必要。
二、设计思路本文设计的自动报警系统主要基于火灾图像的识别。
系统的主要流程包括图像采集、图像预处理、特征提取、模型训练和火灾识别等环节。
首先,使用高清摄像头采集火灾现场图像;然后,对图像进行预处理,包括图像去噪、图像增强等操作;接着,利用深度学习模型进行特征提取,将图像转化为一组有意义的特征向量;最后,通过对模型进行训练,实现火灾图像的准确识别,并及时向相关部门发送报警信息。
三、深度学习模型的选择本文选择了卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)作为深度学习模型。
CNN具有良好的图像处理能力和学习能力,适用于图像识别。
在本系统中,选择一种主流的CNN模型(例如ResNet、Inception等)作为基础模型,并通过调整网络结构和参数进行优化,提高火灾图像的识别准确率。
四、实验结果与讨论本文在实验中采用了大量的火灾图像数据进行训练和测试,评估了系统的性能表现。
实验结果表明,本系统在火灾图像的识别准确率和实时性方面都达到了很高的水平。
基于单片机的智能火灾报警系统毕设摘要本文主要介绍了一种基于单片机的智能火灾报警系统,该系统可对火灾进行及时监测,并发出声音和灯光报警,以便及时采取救援措施。
本文首先介绍了火灾报警系统的背景和意义,然后详细介绍了系统硬件和软件的设计及实现,最后进行了系统性能测试和功能验证。
测试结果表明,本系统能够准确、快速地检测到火灾信号,并及时发出报警。
该系统具有灵敏度高、装置简单、实用性强等优点,可以广泛应用于各种场合。
第一部分火灾报警系统介绍随着社会的不断进步和科技的不断发展,火灾的发生越来越普遍,给人们的生命财产安全造成了极大的损失。
因此,如何及时发现火灾、迅速处理火灾,成为当今社会急需解决的重大问题。
火灾报警系统是一种常用的、有效的火灾监控手段,可以在火灾发生前及时发出报警信号,使人们能够采取相应的紧急救援措施,减少火灾对人们的危害。
第二部分火灾报警系统设计2.1 系统设计方案本设计采用基于单片机的智能火灾报警系统。
系统由传感器、单片机、报警器三部分组成,当传感器监测到火灾信号时,将该信号传输到单片机,单片机立即进行处理,并驱动报警器发出声音和灯光报警,提醒人们进行火灾应急处置。
此外,为了保证系统的稳定性和可靠性,我们在系统中加入了调试模块和功率模块。
2.2 硬件设计2.2.1 传感器传感器是火灾报警系统的核心部分,其作用是采集物理量,并将其转换为电信号输出。
在本系统中,我们采用烟雾火灾探测器作为传感器。
2.2.2 单片机单片机是系统的处理中心,它接收传感器的信号,并进行相应的处理,将信号转换为控制信号输出。
在本系统中,我们采用AT89S52单片机。
2.2.3 报警器报警器是系统的输出部分,它接收单片机的控制信号,并发出声音和灯光报警。
在本系统中,我们采用蜂鸣器和LED灯作为报警器。
2.3 软件设计2.3.1 系统程序设计系统程序设计的关键是如何实现传感器的采集和单片机的处理。
根据我们的设计方案,我们编写了系统程序,实现了对传感器采集数据和处理控制信号的功能。
基于单片机的火灾报警器毕业设计精编WORD版摘要:本毕业设计基于单片机技术,设计了一种火灾报警器。
该火灾报警器能够实时监测环境温度,并在温度超过设定阈值时触发报警。
同时,设计了人机交互界面,方便用户设置温度阈值和其他参数。
关键词:单片机、火灾报警器、温度监测、报警1.引言火灾是一种常见的灾害,给人们的生命财产造成了巨大损失。
因此,开发一种可靠的火灾报警器非常重要。
本毕业设计基于单片机技术,设计了一种火灾报警器,能够实时监测环境温度,并在温度超过设定阈值时触发报警。
2.设计原理该火灾报警器主要由温度传感器、单片机和报警器组成。
温度传感器用于实时测量环境温度,将测量结果传输给单片机。
单片机通过比较测量结果与设定阈值,确定是否触发报警器。
如果温度超过阈值,单片机会控制报警器发出警报。
3.硬件设计硬件设计包括温度传感器的选型和连接、单片机的选型和连接,以及报警器的选型和连接。
温度传感器选用xx型号,采用三线连接方式。
单片机选用xx型号,采用ADC口读取温度传感器数据,并通过IO口控制报警器。
报警器选用xx型号,工作电压为3.3V。
4.软件设计软件设计主要包括单片机程序的编写。
首先,初始化单片机的ADC模块和IO口。
然后,通过ADC模块读取温度传感器数据,将其转换为温度值。
接下来,比较温度值与设定阈值,确定是否触发报警器。
最后,根据报警器的类型和连接方式,控制IO口输出高电平或低电平,触发报警器。
5.人机交互界面为方便用户设置温度阈值和其他参数,设计了人机交互界面。
用户可以通过按键或旋钮输入温度阈值,并通过液晶显示器显示当前的温度和报警状态。
同时,设计了一种自适应界面,可以根据用户的输入方式自动调整布局。
6.实验结果经过实验验证,设计的火灾报警器能够准确地监测环境温度,并在温度超过设定阈值时触发报警器。
人机交互界面友好易用,用户可以方便地设置温度阈值和其他参数。
7.总结与展望本毕业设计基于单片机技术设计了一种火灾报警器,实现了实时温度监测和报警功能。
火灾自动报警系统毕业论文As a person, we must have independent thoughts and personality.家庭环境监测系统——火灾监测系统课程设计实验报告一课程设计的目的本次课程设计的目的有:1 锻炼学生独立进行单片机系统设计的能力,通过从硬件到软件,从模块采购到整个系统的调试这些过程,让学生能够较为真实的体会到单片机系统的研发设计过程,为今后学生进行更为复杂的系统研发打下一定的基础。
2 培养学生从实际生活中发现问题并且解决问题的能力,是学生的思想不再局限于课本的理论,让学生能够真正的去现实生活中去寻找问题,并运用自己学过的知识去解决问题,开阔眼界,为将来走上工作岗位提供必要的知识。
二课程设计的内容本次课程设计目的是设计一个家庭火灾报警系统,本方案设计的消防报警和联动控制系统基于51单片机控制的,由多种火灾探测器联合进行检测报警的系统。
该系统是生命财产安全的忠实卫士和智能大厦的保卫者,它可以避免由于火灾而造成的巨大经济损失,在火灾初期就可以人为地预防由于火灾造成的一些不必要的损失,使生命财产受到安全的保护。
它广泛用于生命安全,紧急信号,防爆防火等各类场所。
可保证该系统在未来数年内保持世界领先水平。
一套先进可靠的火灾报警系统可以有效的避免或降低由于火灾而引起的生命财产损失。
同时几乎为零的误报率,运行的极其安全稳定,先进的可再生功能也可减少大厦的物业管理工作。
本方案即是针对本项目的特点而设计的。
1 火灾报警系统简介火灾自动报警系统概述火灾自动报警系统能够在火灾初期,将燃烧产生的烟雾、热量和火焰辐射等物理量,通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号,传输到火灾报警控制器,并及时发出报警信号。
火灾自动报警系统的组成形式多种多样,它的发展目前可分为三个阶段1 多线制开关量式火灾探测报警系统。
这是第一代产品,目前国内极少数厂家生产外,它基本上已处于被淘汰状态。
2 总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统。
摘要火灾报警系统是人们为了早期发现通报火灾,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它场所的一种自动消防设施,是人们同火灾作斗争的有力工具。
在我们生活得四周到处潜伏着火灾隐患,为了避免火灾以及减少火灾造成的损失,我们必须按照“隐患险于明火,防患胜于救灾,责任重于泰山”的概念设计和完善火灾自动报警系统,将火灾消灭在萌芽状态,最大限度地减少社会财富的损失。
设计以MCS-51单片机为硬件核心实现智能火灾报警系统的设计。
文中选用MQ-2型半导体烟雾传感器实现烟雾的检测;选用DS18B20数字温度传感器实现温度的检测;使用ADC0809对MQ-2采集的模拟信号进行A/D转换,以便单片机处理。
由于ADC0809的时钟信号通常为500KHz,故而选用74LS74进行分频。
单片机处理数据后,与设定的上限值进行比较,超过上限值时,发出指令,实现光报警,达到预期的效果。
第一章绪论1.1火灾报警系统火灾报警系统,一般由火灾探测器、区域报警器和集中报警器组成;也可以根据工程的要求同各种灭火设施和通讯装置联动,以形成中心控制系统。
即由自动报警、自动灭火、安全疏散诱导、系统过程显示、消防档案管理等组成一个完整的消防控制系统。
火灾探测器是探测火灾的仪器,由于在火灾发生的阶段,将伴随产生烟雾、高温格火光。
这些烟、热和光可以通过探测器转变为电信号报警或使自动灭火系统启动,及时扑灭火灾。
区域报警器能将所在楼层之探测器发出的信号转换为声光报警,并在屏幕上显示出火灾的房间号;同时还能监视若干楼层的集中报警器(如果监视整个大楼的则设于消防控制中心)输出信号或控制自动灭火系统。
集中报警是将接收到的信号以声光方式显示出来,其屏幕上也具体显示出着火的楼层和房间号,机上停走的时钟记录下首次报警时间性,利用本机专用电话,还可迅速发出指示和向消防队报警。
此外,也可以控制有关的灭火系统或将火灾信号传输给消防控制室。
1.2课题研究的背景及意义在各种灾害中,火灾是最经常、最普遍地威胁公众安全和社会发展的主要灾害之一。
火灾是世界上发生频率较高的一种灾害,几乎每天都有火灾发生。
据联合国“世界火灾统计中心(WFSC)2000统计资料”,全球每年大约发生火灾600万至700万次,全球每年死于火灾的人数约为65000至75000人。
其中,欧美地区发生的火灾较多,死亡人数却相对较少,这与欧美发达国家的生活水平以及消防技术和设施有关;相比较而言,亚洲地区发生火灾次数较少,但死亡人数较多,这与亚洲经济发展程度不高、消防设施不完善等因素有关。
据统计,我国70年代火灾年平均损失不到2.5亿元,80年代火灾年平均损失接近3.2亿元。
进入90年代,特别是1993年以来,火灾造成的直接财产损失上升到年均十几亿元,年均死亡2000多人。
随着经济和城市建设的快速发展,城市高层、地下以及大型综合性建筑日益增多,火灾隐患也大大增加,火灾发生的数量及其造成的损失呈逐年上升趋势。
一旦发生火灾,将对人的生命和财产造成极大的危害[1]。
严峻的事实证明,随着社会和经济的发展,社会财富日益增加,火灾给人类、社会和自然造成的危害范围不断扩大,它不仅毁坏物质财产,造成社会秩序的混乱,还直接危胁生命安全,给人们的心灵造成极大的伤害。
残酷的现实让人们逐渐认识到监控预警和消防工作的重要性,良好的监控系统和及时的报警机制可以大大降低人员的伤亡,为社会减少不必要的损失[2]。
火灾自动报警系统(FAS)就是为了满足这一需求而研制出的,并且其自身的技术水平也在随着人们需求的不断地提高,在功能、结构、形式等方面不断地完善。
火灾自动报警系统能迅速监测火情,可发现人们不易发觉的火灾早期特征,可将火灾带来的生命财产损失降到最低限度。
火灾发生的早期,会使得燃烧物质分解,析出大量的有毒气体CO,人们可能在毫无察觉火情的情况下就发生了CO 中毒,从而无力逃生,火灾自动报警系统可监测到CO浓度的变化,为人们提供CO浓度超标报警信息,通知人们及时疏散[3]。
火灾自动报警系统可作为城市消防系统的单元,通过城市消防专用网与城市消防报警中心联网,及时将报警信息传递到消防报警中心,城市消防报警中心会自动查找到火灾发生的位置,并为消防队员制定消防路线图,以便消防队员可以迅速抵达火灾地点[4]。
火灾自动报警系统能对火灾进行实时监测和准确报警,有着防止和减少火灾危害、保护人身安全和财产安全的重要意义,有着很大的经济效益和社会效益。
1.3国内外研究的现状根据现代战争的突发性、立体性和区域不确定性,使攻防界线模糊,作战方向多变,战火灾自动报警系统已有百余年的发展历史,19世纪40年代美国诞生的火灾报警装置标志着火灾自动报警系统首次进入人们的视野[5]。
1890年在英国,感温式火灾探测器研制成功并应用于火灾探测系统,标志着火灾自动报警系统的发展走上正轨[6]。
此后,随着世界科技取得了突飞猛进的进步和各种新兴技术的出现和发展,火灾监测技术也相应迅速发展,各种类型的火灾探测器相继问世,并日臻完善,火灾自动报警系统也在此基础上逐渐地蓬勃发展起来,其发展过程可以分为以下几个阶段:第一阶段,从19世纪40年代至20世纪40年代,火灾报警系统处于发展的初级阶段,采用的探测器主要是感温式的探测器,它通过采集温度信号,然后判定是否超出设定的阂值,从而判断是否有火灾发生。
这一阶段,火灾报警系统简单,仅靠单一的温度参量进行火灾判断。
但是它易受环境中其他干扰源的影响,灵敏度低,响应速度慢,无法判断阴燃火灾,也无法满足智能化火灾报警系统的要求。
第二阶段,20世纪40年代末,瑞士物理学家Emst Meili研究的离子感烟探测器推出以后,引起了人们对离子感烟探测器的重视,随后感烟探测器得到广泛应用,并逐渐占据了绝大部分市场,迫使感温式探测器退居其次;到70年代末,光电式感烟探测器在光电技术的基础上发展起来,并很快得到大力发展,它的使用寿命长,抗干扰能力强,没有离子感烟探测器的放射性问题。
在这一阶段,火灾报警系统普遍采用多线制布局方式,布线、调试、系统可靠性是系统发展的瓶颈。
第三阶段,20世纪80年代初期,总线型火灾报警系统开始兴起,在火灾报警领域中迈出了一大步,并得到了较普遍的应用。
它使得布线工作量显著减少,安装调试更加容易,更能精确报警定位。
但是这一时期的火灾报警系统的智能化水平不高,采用有线连接对工程要求高。
第四阶段,从20世纪80年代中后期开始,随着计算机技术、控制技术、集成电路技术、传感器技术及智能技术的快速发展,火灾自动报警系统步入智能化时代,智能化火灾报警系统迅速发展起来,各种智能型的火灾自动报警系统相继出现。
模拟量可寻址技术的应用使得火灾报警系统的安全性、精准性和智能性有了很大提高,在火灾自动报警系统发展史上具有里程碑的意义[7]。
近年来,采用无线通信方式的火灾自动报警系统在国外悄然兴起。
这种系统引入了无线电通信技术,利用无线通信方式代替传统的有线通信方式,将大多的电器装置通过无线连接方式进行信息传输与控制,适用于各类建筑和场所。
无线火灾自动报警系统起初仅用于特殊场合,如博物馆、名胜古迹等不宜布线的场合,而且其价格也比较高[8]。
随着科技进步和元器件成本的降低,无线火灾自动报警系统的研发和生成成本也随之降低,它在性能和价格上都具有很强的竞争力,其市场潜力已经崭露头角[9]。
在我国,采用的无线通信方式的火灾自动报警系统日益受到重视。
由于其具有安装简便、对建筑物无损坏作业、灵活性好,易于扩展等优点,适用于许多场合,如名胜古迹、体育馆、博物馆、展览中心、处于施工阶段的建筑物、医院等。
火灾自动报警系统的智能性主要体现在火灾判决和统筹管理方面,一般分为分散式、集中式和分布式,分散式系统由非智能型控制器若干智能型探测节点组成,由探测节点完成火灾状态的判断;集中式系统由智能型控制器和若干非智能探测节点构成,探测节点仅将火灾参量传送给控制器,由控制器智能地判断火灾状态;分布式系统的控制器和探测节点均为智能型,也是今后火灾自动报警系统的发展方向[10]。
第二章火灾报警系统设计方案2.1 火灾产生的原理与过程火灾是一种失去人为控制的由燃烧造成的灾害,产生火灾的基本要素是可燃物、助燃物和点火源。
可燃物以气态、液态和固态三种形态存在,助燃物通常是空气中的氧气。
根据可燃气体与空气混合方式不同有两种燃烧方式,如果在燃烧前,可燃气就与空气均匀混和,则称之为预混燃烧;如果可燃气体和空气分别进入燃烧区边混合边燃烧,则称之为扩散燃烧。
液体和固体是凝聚态物质,难与空气均匀混合,它们燃烧的基本过程是当从外部获取一定的能量时,液体或固体先蒸发成蒸汽或分解出可燃气体(如CO、H2等)的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气中,称之为气溶胶。
一般气溶胶的分子较小(直径0.01μm)。
在产生气溶胶的同时,产生分子较大(直径0.01一10μm)的液体或固体微粒,称为烟雾。
可燃气体与空气混合,在较强火源作用下产生预混燃烧。
着火后,燃烧产生的热量使液体或固体的表面继续放出可燃气体,并形成扩散燃烧。
同时,发出含有红、紫外线的火焰,散发出大量的热量[11]。
这些热量通过可燃物的直接燃烧、热传导、热辐射和热对流,使火从起火部位向周围蔓延,导致了火势的扩大,形成火灾。
其中的气溶胶、烟雾、火焰和热量都称为火灾参量,通过对这些参量的测定便可确定是否存在火灾。
根据火灾发生时产生现象的不同,可以将火灾分为慢速阴燃、明火和快速发展火焰等。
阴燃就是在疏松或颗粒介质中形成的缓慢进行的热解和氧化反应,它能长时间自行维持并传播,当条件发生变化时,或者自行熄灭,或者转化为明火。
明火则是火灾发生时燃烧火焰产生的热量使液体或固体的表面放出可燃气体,并形成扩散燃烧,同时发出含有红、紫外线的火焰。
快速发展火焰则是火灾扩散的速度特别快,这种类型的火灾一般为空气中混有大量可燃气体。
通过大量的研究表明阴燃是诱发火灾的重要原因[12]。
总的来说,普通可燃物在燃烧时表现为以下形式:首先是产生燃烧气体,然后是烟雾,在氧气充足的条件下才能达到全部燃烧,产生火焰,发出可见光和不可见光,并散发出大量的热,使环境温度升高。
起火过程中,起初和阴燃两个阶段所占的时间比较长,虽然产生大量的烟雾,但是环境温度不太高,若探测器就应该从此阶段开始进行探测,就可以火灾损失控制在最小限度。
火焰燃烧后,迅速蔓延,产生大量的热使得环境温度升高,如果能将这时能够探测到有效地温度值,就可以比较及时地控制火灾。
起火过程曲线如图2.1所示[13]。
图2.1 起火过程曲线2.2 火灾报警系统系统设计方案2.2.1 系统总体设计方案为了便于系统维护和功能扩充,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。