基于單片機(jī)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李嘉琪 孫曄 何文軒 馬寶軍

摘 ?要：本設(shè)計(jì)采用煙霧傳感器、溫度傳感器，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧和溫度情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可設(shè)置煙霧和溫度報(bào)警值，能對(duì)一定環(huán)境范圍內(nèi)的煙霧和溫度的突變進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。同時(shí)，采用數(shù)碼顯示模塊可以直觀的顯示環(huán)境范圍內(nèi)的實(shí)時(shí)氣體濃度和溫度。該火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、性能穩(wěn)定、使用方便、價(jià)格低廉、壽命長(zhǎng)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);火災(zāi);報(bào)警;溫度;煙霧

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，各種大型的廠房、商業(yè)建筑、高層建筑越來(lái)越多，對(duì)消防報(bào)警系統(tǒng)提出了更高的要求。為了及早發(fā)現(xiàn)并及時(shí)通報(bào)火災(zāi)情況，防止火災(zāi)影響擴(kuò)大，減輕火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全，現(xiàn)代的各類(lèi)建筑物，對(duì)火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)要求越來(lái)越高，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)已成為建筑物必備的設(shè)施，因此，對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生的初期，可以將火災(zāi)最開(kāi)始產(chǎn)生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過(guò)感煙、感溫和感光等火災(zāi)探測(cè)器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并送到火災(zāi)報(bào)警控制器，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒人們注意火災(zāi)的發(fā)生并及時(shí)撤離。目前，國(guó)內(nèi)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)智能化程度越來(lái)越高。對(duì)于大型商場(chǎng)、車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、寫(xiě)字樓、賓館等場(chǎng)所，普遍采用集中區(qū)域自動(dòng)報(bào)警方式，其報(bào)警系統(tǒng)復(fù)雜、成本高，而對(duì)于居民住宅區(qū)、辦公室、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、機(jī)房等小型防火單位，為了節(jié)約成本，采用更加簡(jiǎn)單、實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，基于此，研制一種簡(jiǎn)單、可靠、低廉的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是非常必要的。[1]

1 系統(tǒng)工作原理

本火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，是以AT89C51單片機(jī)為控制核心，使用DS18B20溫度傳感器采集溫度信息，使用MQ-2氣體傳感器采集氣體信息。DS18B20采集的信息為數(shù)字信號(hào)，可以直接送至單片機(jī)進(jìn)行處理。MQ-2氣體傳感器輸出的信號(hào)較微弱，需要經(jīng)過(guò)前置電路對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，才能滿足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。

單片機(jī)內(nèi)部程序中要預(yù)先設(shè)定氣體濃度和溫度的過(guò)高報(bào)警臨界值，正常監(jiān)控情況下，單片機(jī)要隨時(shí)判斷所接收到的數(shù)據(jù)是否達(dá)到報(bào)警臨界值，如果一旦到達(dá)報(bào)警值，則單片機(jī)控制LED燈和蜂鳴器報(bào)警，如果沒(méi)有達(dá)到報(bào)警值，單片機(jī)就繼續(xù)接收并處理新數(shù)據(jù)，工作過(guò)程中，若單片機(jī)直接接收到報(bào)警按鍵信號(hào)，則立即直接報(bào)警。單片機(jī)實(shí)時(shí)向數(shù)碼顯示模塊輸出顯示信號(hào)，顯示周?chē)h(huán)境溫度和氣體數(shù)值。火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示。

1.1 溫度采集模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的測(cè)溫元件采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，該傳感器耐磨耐碰，體積小，封裝形式多樣，使用方便，適用于各種狹小空間的數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。使用該溫度傳感器，可以感測(cè)周?chē)h(huán)境溫度變化，并將數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)周?chē)h(huán)境溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.2 氣體采集模塊設(shè)計(jì)

氣體采集模塊主要是檢測(cè)環(huán)境中的煙霧等氣體的濃度，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳送至單片機(jī)主控芯片，該模塊由信號(hào)采集電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)控制電路等組成。信號(hào)采集電路一般由氣體傳感器和模擬放大電路組成，先將煙霧等氣體信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬的電信號(hào)，再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將從煙霧所對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)后，送入單片機(jī)控制系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)調(diào)試

經(jīng)試驗(yàn)，該報(bào)警系統(tǒng)預(yù)熱五至八分鐘后，即可穩(wěn)定工作。通過(guò)對(duì)香煙和酒精進(jìn)行測(cè)試，該系統(tǒng)對(duì)這兩種物質(zhì)反應(yīng)靈敏，測(cè)試空間范圍內(nèi)空氣質(zhì)量為顯示值50以下，當(dāng)有香煙點(diǎn)燃時(shí)顯示模塊的顯示值上升至60以上，并發(fā)出緩慢報(bào)警聲音，提示人們有煙霧，此煙霧濃度較低，還不足以給人造成致命傷害，此時(shí)可以用排氣扇進(jìn)行排氣換氣。當(dāng)測(cè)試酒精時(shí)，當(dāng)其濃度超過(guò)安全值時(shí)，顯示模塊上的空氣質(zhì)量值馬上超越100，并發(fā)出急促的聲音，提醒人們注意檢查可燃性氣體是否泄漏，要注意開(kāi)窗通風(fēng)換氣，以防出現(xiàn)明火。通過(guò)測(cè)試，反映出此系統(tǒng)靈敏度較高，工作可靠，可在火災(zāi)危險(xiǎn)到來(lái)前最大限度地提醒人們注意，并及時(shí)消除火災(zāi)，減少災(zāi)害的發(fā)生。

3 結(jié)束語(yǔ)

該火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，主要由單片機(jī)、煙霧采集模塊、溫度采集電路等組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛、性能可靠。可保障建筑物內(nèi)的生產(chǎn)與生活安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的設(shè)備，具有廣闊的市場(chǎng)空間與發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]張伯威.新型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2011.

[2]李景民.基于單片機(jī)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011.

[3]李海娜，等.基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子世界，2014.

[4]陳輝.基于單片機(jī)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2013.