火灾自动报警系统的设计开题报告.doc

中 北 大 学 信 息 商 务 学 院毕业设计开题汇报学 生 姓 名：严飞飞学 号：11050643X36学 院、系：信息和通信工程系专 业：电子信息工程设 计 题 目：火灾自动报警系统设计指导老师:张敏娟 年 3 月 15 日毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计情况，依据所查阅文件资料，撰写字左右文件综述：文 献 综 述1.1 研究目标和意义1.1.1 引言伴随中国经济建设发展，高层建筑成了城市关键标志，高层建筑中多种通讯线路、动力和照明线路、和多种系统中线路纵横交错，致使火灾发生概率也在大幅度增加。加之现代建筑封闭性较强，一旦发生火灾，整个大楼就像一个大火炉，给灭火带来了巨大难度，对火灾发生后立即发觉、立即控制要求促进了火灾自动报警产品应运而生。加之现代计算机技术、通讯网络技术和自动控制技术飞速发展又为人类实现愈加理想化生活提供了可能。智能型火灾报警应运而生了，智能型火灾报警系统是一个集信号检测、传输、处理和控制于一体控制系统，代表了目前火灾报警系统发展方向。所以伴随科学技术迅猛发展和中国外经济快速增加，市场上迫切而需要一个容量大、性能优越、可靠性高、便于安装、使用和维护智能型火灾报警控制系统。11.1.2 研究目标和意义中国火灾自动报警控制系统经历了从无到有、从简单到复杂发展过程，其智能化程度也越来越高。现在国产火灾自动报警系统均采取汉字显示，价格低廉，适合中国国情，不过火灾自动报警系统因为多数没有分布智能，可靠性低，且产品没有形成系列化、品种不全，产品外观也较差，编程复杂，调试不方便，设备兼容性差。国外产品多数含有分布智能，可靠性高，产品含有系列化、品种，产品外观美观。缺点是多数没有汉化，操作维护不便，价格较高，设备兼容性差。依据以上分析，开发含有国际优异水平火灾自动报警设备、价格介于进口设备和国产设备之间，从而含有很高性能价格比。所以，研制一个结构简单、价格低廉智能型火灾报警器是很必需。21.2 中国外研究现实状况（1）现在使用中火灾探测报替系统通常全部备有用于指示设备运行状态或控制自动消防设备输出接点。监控终端正是利用这些无源或有源输出接点，经过检测电流、电压或通断方法实现对火灾探测报警设备运行和报替状态监测。模拟量监测方法因为其简单有效，易于实现，现在被广泛采取。但采取此种方法.只能了解火灾探测报警系统设备简单工作状态(如运行、故障、报警等)、尚不能满足目前消防部门消防安全监管需求。有烟雾传感器，它特点是和烟雾接触时其表面电导率发生改变并经过A/D转化送到控制系统；温度传感器，其特点是精度高而且适应于多种环境。3（2）经过串行数据通信(RS-232, RS-422, RS-485等方法)进行数据采集方法能够很好地填补模拟量监测方法不足。利用火灾探测报警系统对外串行数据通信接口，监控终端能够和其实现数据互通互联，经过剖析火灾探测报警设备数据通信协议，能够从输出数据中得到被监测设备具体正确报警部位、报警类型、系统运行状态、故障信息、工作统计等信息 这些信息为判别火警真伪、了解报警点位置、掌握设备具体运行情况带来极大方便，从而在实现缩短报警时间，正确快速扑救火灾方面提供了可靠技术保障。但因为火灾探测报警系统设备生产厂家众多，型号多样，其对外数据通信协议没有统一标准规范，通信协议纷繁复杂给监控终端应用串行通信方法进行数据采集带来了极大不便，这已成为严重制约火灾自动报警监控联网系统推广应用难点间题。在火灾自动报警监控联网技术领域，提升监控终端对众多型号火灾探测报警系统设备输出数据通信协议兼容性，尚需深入深人研究，以取得较为满意处理。4(3)无线传感器网络关键由三个部分组成：节点、网关和软件。空间分布测量节点经过和传感器连接对周围环境进行监控。监测到数据无线发送至网关，网关能够和有线系统相连接，这么就能使用软件对数据进行采集、加工、分析和显示。5(4)中国外火灾自动报警系统研究中国火灾报警系统起步较晚，自改革开放以来，高层建筑甚至超高层建筑如同雨后春笋，蓬勃发展，使得火灾自动报警系统需求量快速增加，同时也催生了火灾自动报警系统技术创新，带动了这一行业蓬勃发展。在中国，采取无线通信方法火灾自动报警系统日益受到重视。因为其含有安装简便、对建筑物无损坏作业、灵活性好，易于扩展等优点，适适用于很多场所，如名胜古迹、体育馆、博物馆、展览中心、处于施工阶段建筑物、医院等。火灾自动报警系统智能性关键表现在火灾判决和统筹管理方面，通常分为分散式、集中式和分布式，分布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判定；集中式系统由智能型控制器和若干非智能探测节点组成，探测节点仅将火灾参量传送给控制器，由控制器智能地判定火灾状态；分布式系统控制器和探测节点均为智能型，也是以后火灾自动报警系统发展方向。6现在，不管是一般型（比如民用住宅）还是豪华型（比如高级宾馆高层建筑，全部日益重视防火和安全技术普及应用。因为其楼层多、人员密集，假如发生火灾，疏散困难，扑救也困难，势必造成严重人员伤亡和财产损失。为了保障高层建筑安全可靠，必需设计出含有可靠性高、实时性好火灾自动报警和消防系统，其要求是：（1）当有火情发生时，能以最快速度检测报警，并能检测火情发生具体地点（特定地址编码）；（2）经查实确定后，能立即通报消防部门灭火；（3）系统本身应有本身故障检测功效，如系统欠电压报警和自检功效等，确保自动报警系统功效完好；（4）较高系统抗干扰能力，预防系统发生误报警。7为了能够立即发觉火灾隐患，将一切损失降低，研发怒灾报警系统目标也是如此。火灾探测器分为感烟探测器，感温探测器和光辐射探测器三大类。本设计根据功效分为探测器模块、控制器模块和报警器模块三部分。其中探测器模块能够有效地识别火灾信息，降低误报；单片机是主控制模块为实现对火灾情况进行实时、正确、快速控制；报警模块是完成火灾报警和显示信息功效。所以，火灾报警系统能够帮助我们立即发觉火灾隐患，有效控制火灾，含有一定意义。8中国外火灾报警系统，从发展过程来看，大致可分为三个阶段。第一阶段：多线型火灾自动报警系统。每个探测器除需提供两根电源线外，还需提供一根报警信号线，探测器电源由报警器提供，探测器信号线均连接到报警显示盘上，报警时点亮对应指示灯。如日本“日探”企业生产CPF火灾报警系统，这类系统功效通常以报警为主，辅以部分简单联动功效，如驱动警铃等，其报警器对外围探测器无故障检测功效，只会对电源线断线做出故障反应，安装这类系统比较繁琐，尤其是校线工作量较大。9第二阶段：总线型火灾自动报警系统。这种自动报警系统自己采取微处理器控制，其线制通常有四线制、三线制、二线制，探测器和模块均采取地址编码形式，经过总线和控制器实现信号传送，其探测器报警形式为开关量，它灵敏度在制造时，经过硬件决定，不可调整，这类系统可进行现场编程，并经过多种模块对各联动设备实施较复杂控制，这类系统已含有自检和对外围器件故障检验等功效，但对故障类型不能区分，现在中国生产火灾自动报警系统大多数为这类产品，因为这类产品含有报警和控制功效，它施工、安装较为方便，且价格较低，已被大量使用。10第三阶段：智能型火灾自动报警系统。因为采取了优异计算机控制技术，智能化程度大大提升，探测器报警形式采取数字量，并可经过软件对其灵敏度依据使用场所，时间进行设定和调整，如可设定白天、夜间、休息日不一样灵敏度。对探测器使用环境参数改变较大场所，灵敏度设定相对低部分，对环境较稳定或部分关键场所，灵敏度设定相对高部分，这一功效可提升系统稳定性及可靠性，降低误报。111.3研究方法本设计由火灾检测模块、控制模块和声光报警模块组成。火灾检测模块包含烟雾检测和温度检测；控制模块由单片机AT-89C51为主控制器进行信息处理；声光报警器分为声音报警和光报警。当检测到烟雾和温度时，经过检测模块将信息传输到单片机控制模块进行信息处理再传送到报警器使其发出警报并经过红色LED灯发光报警。经过探测到烟雾信息经处理传输到单片机控制模块，因为会有温度改变所以温度探测器所获取信息也会传输到单片机中经过控制模块对信息处理将此信息送到声光报警器模块中使其立即判定并发出警报使大家立即发觉火灾情况作出相关方法。12参考文件： 1邹永艳. 高层民用建筑火灾自动报警系统设计浅见J. 科技创新导报, (18): 65-65.2石冀军. 火灾自动报警监控通讯及联网技术应用和发展J. 中国职业安全卫生管理体系认证, (4): 67-70.3李友化. 火灾自动报警技术应用现实状况及研究发展趋势J. 现代商贸工业, , 19(7): 195-196.4廉保旺.智能火灾报警控制系统设计和实现J，西北工业大学学报，1999,17(4):521-5241.5彭军.传感器和检测技术.西安电子科技大学出版社，：263-315.6绍顺兵, 熊光明, 李永萍,等.自动火灾报警系统设计和研究J. 装备制造技术, (4).7杜建华, 张认成. 火灾探测器研究现实状况和发展趋势J. 消防技术和产品信息, ,7: 10-15.8李丽敏, 玄子玉, 张玲玉. 单片机控制火灾报警控制器J. 自动化技术和应用, , 27(3): 88-90.9熊辉. 浅谈火灾自动报警及消防联动控制系统配置J. 中国高新技术企业, (15): 71-72.10李权威, 秦俊. 基于 CAN 总线分布式智能火灾监控系统设计和实现J. 消防科学和技术, , 1.11徐东升. 智能建筑中火灾自动报警系统设计J. 河北职业技术学院学报, , 6(1): 12-13.12郑郁正.单片机原理和应用.四川大学出版社，: 25-56。13余国卫, 谭延军. 基于 AT89S52 单片机火灾自动报警系统J. 微处理机, , 10(5): 123-125.14吕津.一个新奇火灾自动报警控制器硬件设计D.成全部：四川大学，。15 Wang Xi huai, Xiao Jianmei,Bao Minzhong. Multi-sensor Fire Detection Algorithm for Ship Fire Alarm System Using Neural Fuzzy NetworkJ.Signal Processing Proceedings. (3):1602-1605。16胡汉才.单片机原理及接口技术M.北京：清华大学出版社，。17胡皓, 王兴. 基于烟雾检测火灾自动报警系统J. 传感器世界, , 10(12): 32-34.18盛建自动消防报警系统M天津大学出版社199919赵亮单片机应用系统设计和产品开发M人民邮电出版社 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或处理问题和拟采取研究手段（路径）：2.1本课题要研究问题火灾自动报警及消防联动系统,作为智能建筑中一个关键子系统, 其关键性是众所周知。要在智能建筑中发明一个安全舒适环境,消防安全是其中一个关键方面。火灾自动报警及消防联动系统,作为火灾先期预报、火灾立即扑灭、保障人身和财产安全,起到了不可替换作用。火灾自动报警系统是大家为了早期发觉火灾，并立即采取有效方法，控制和扑灭火灾，而设置在建筑物中或其它场所一个自动消防设施，是人类同火灾作斗争有力工具。本课题着眼于硬件设计和研究。2.2本课题要处理问题、（1）处理烟雾和温度采集（2）处理单片机怎样接收和处理来自火灾探测器信息（3）处理怎样利用无线技术控制火灾报警系统2.3 本课题拟采取研究手段本设计是以无线传感网络为基础，火灾探测器作为网络中节点，可根据具体需求安装在任意位置。控制器首先上电，构建无线环境，然后部署在各处无线火灾探测器逐一加入网络，取得控制器分配网络地址，根据控制器整体调度开始运行。本系统由火灾检测模块、A/D转换模块、信号处理模块、声光报警模块和灭火装置模块组成。火灾检测模块由温度检测和步进电机组成，其温度传感器选择AD590，烟雾传感器选择MQ-2烟雾传感器。A/D转换模块选择常见模数转换芯片ADC0809。声光报警模块分为声音报警和光报警，声音报警模块由LM386运放器及音响设备组成。光报警模块采取高亮度红色光LED闪烁实现。灭火装置模块由步进电机。经过对烟雾和温度检测来开启报警和消防联动。基于上述原理要求我们来设计硬件框图方框图以下图所表示：电源模块时钟电路报警电路 单片机系统 系统 复位电路温度传感器 烟雾传感器A/D转换步进电机 图1 硬件原理图1、各模块元器件及其功效：(1)AT-89C51单片机 信息处理控制模块式本设计关键，依据本系统功效要求，采取AT89C51单片机作为系统中心控制模块。AT89C51单片机接收经ADC0809转换后温度和烟雾数字信号，依据程序作出判定，控制报警电路。(2)温度传感器AD590 AD590广泛应用于不一样温度测量场所，因为其精度高、价格低、线性好，常见于测温和热电偶冷端赔偿。 (3)烟雾传感器MQ-2 MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当处于200-300温度时，二氧化锡吸附空气中氧，形成氧负离子吸附，使半导体中电子密度降低，从而使其电阻值增加。当和烟雾接触时，假如晶粒问界处势垒受到该烟雾调制而改变，就会引发表面电导率改变。 2、信号采集及放大电路设计 传感器输出信号通常比较微弱，需要经过前置电路对其进行放大、滤波、电平调整，满足单片机对输入信号要求。 (1)数模转换芯片ADC0809 ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关和微处理机兼容控制逻辑CMOS组件。它是逐次迫近式A/D转换器，能够和单片机直接接口。 (2)声光报警单元设计 使用LM386运放，LED灯。当系统判定发生火灾并报警时，经过LM386音频放大器进行放大后发出报警声音，同时红色LED灯发光并闪烁警报。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导老师意见：该同学经过查阅大量技术资料，了解了基于无线技术火灾报警系统研究背景、发展现实状况和研究意义。并能根据任务书要求，对火灾检测方法和技术、单片机性能和特点、传感器等进行了解和掌握，并对系统设计中需要用到主控芯片、传感器件、控制、无线收发等进行掌握和器件选择，提出了比较清楚设计思绪和方案。该课题难易程度适中，工作量满足毕业设计要求。 同意开题！ 指导老师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日