火灾报警系统的软硬件研究与设计

季 玺

（上海质检院，上海 201100）

火灾报警系统的软硬件研究与设计

季 玺

（上海质检院，上海 201100）

火灾自动报警系统是一项很有社会意义的安全项目，包涵了众多的设备选型，与软硬件连接。本文对火灾探测系统的组成，设计进行了分析总结，对相关软硬件进行了研究与设计，给出了实现原理与方案。

火灾探测器；单片机；Protel

引言

火灾是国内外普遍关注的灾难性问题。它的发生频率较高，是一种随时随地都有可能发生的灾害. 现代社会，随着我国经济的日益发展，人们生活环境，生活方式与以前有了较大的不同，可燃材料也逐渐增多，火灾发生的可能性日益增加，发生事故后造成的人员死伤和经济损失也越来越大，对社会危害严重。而现今世界，随着电力电子技术、电气控制技术及自动化技术的迅猛发展，有力地促进了消防系统的发展。因此研究设计合理的自动化消防系统，对火灾隐患的高效控制，其意义深远。本文主要针对火灾自动报警系统进行研究。

1 火灾自动报警系统简介

火灾自动报警系统的组成类型很多，包括智能型、全总线型以及综合型等等，这些系统都可对整个火灾自动报警系统进行即时监视。[1]在目前的工程实际应用当中，传统型的区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统应用的比较广泛。

2 火灾报警系统设计流程

火灾自动报警系统设计，首先必须符合GB 50116-98《火灾自动报警系统设计规范》的要求，同时也要适应现代建筑的特点，本文主要针对火灾报警系统进行相关的设计与研究 。

图1 火灾自动报警系统的一般工作原理图

2．1 火灾报警系统设计组成

1） 火灾探测器的选择

2）火灾探测器的设置要点

3）火灾报警器的软硬件设计。

2.1.1 火灾探测器的选择

火灾探测器根据火灾自动报警系统对象可分为感烟、感温、感光型火灾探测器及烟温复合式火灾探测器，气体火灾探测器 等等，本文以工厂为防护对象，因工厂内通常有使用工业气体（可燃气源 ），为防止气体泄漏造成火灾，所以选用气体型火灾探测器，因此对该类传感器做一下简单介绍。

1）气体传感器工作原理

2）气体传感器按工作原理划分一般如表1。

3）MQ-2型可燃气体传感器简介

本文选用的是MQ-2型可燃气体传感器，该型传感器适用于工厂范围，可靠性高，价格实惠，器件说明详见表2。

MQ-2型传感器工作原理：通过气敏材料的阻值变化，来获得不同的电压信号输出，经单片机处理后，即可判断气体的浓度值。

气敏电阻与负载电阻间的公式关系： RS/ RL=（UCURL）/ URL

2.1.2 探测区域探测器设置要点

根据标准规定: 可燃气体探测器室内布置要点如图5所示。

2.1.3 探测器总数确定[2]

确定一个探测区域所需设置的探测器数量，其计算公式为：

表1 气体传感器的划分

表2 MQ-2型元器件说明表

图2 气体传感器工作原理图

图3 MQ-2型气体传感器灵敏度特性曲线图

图4 MQ-2型传感器工作原理

L的取值范围：

特级保护对象取 0.7～0.8 ；

1级保护对象取0.8～0.9 ；

2级保护对象取0.9～1.0。

2.1.4 火灾报警器的软硬件设计

总体设计思路：系统以单片机为核心，配合外围电路共同完成信号采集、声音报瞀等功能。通过预设气体浓度，MQ-2传感器进行检测，假如超过预设气体浓度，将发出报警信号。

1）火灾报警器硬件总体设计框图

采用单片机作为控制中心，配有烟雾探测传感器，A/ D转换，液晶LCD显示 ，键盘输入电路，声光报警电路。

2）火灾报警器硬件电路原理图

烟雾探测器选用MQ-2气体传感器，适用于一般办公场所，工厂的气体泄漏监测装置，其灵敏度可由电位器调节，输出信号连接A/D转换电路，根据转换结果进行必要的声光报警，液晶LCD用于实时显示烟雾检测值。

按键主要有S1，S2，S3，S4。S1为报警值设定键，S2为报警值+1键，S3为报警值-1键，S4为报警功能开关键。

3）单片机程序设计流程图，如图8所示。

图5 火灾探测器布置要点

图6 火灾报警器系统框图

图7 火灾报警器硬件实现原理图

图8 火灾报警器软件设计流程图

4）主要程序：

main()

{

init1();

while(1)

{

if(biao==0) //若打开报警功能

zx(); //调报警函数

key_scan();

key_do();//调按键处理函数，进行报警值设定

if(t1==0) //定时时间到0.2s

{

zh(); //调数据转换， 启动AD转换

t1=1; //关闭数据转换和AD转换

}

}

}

void as() interrupt 3 //定时器T1中断函数 ，定时启动数据转换和AD转换，并根据情况进行蜂鸣器报警

{

TH1=(65536-50000)/256;//重赋初值

TL1=(65535-50000)%256;

t++; //时间计数加1

if(t==4) //50ms*4=0.2s，0.2s时间到

{

t=0; //时间计数清0

t1=!t1; //启动数据转换和AD转换

if(biao2==1)

beep=!beep; //蜂鸣器报警

}

}

5）实物图，如图9所示。

图9 实物图

3 总结

本文对火灾探测系统的组成原理，方案设计进行了简要的的说明与阐述，以单片机为核心，设计了一种火灾报警器的软硬件系统，可以有效应用于工厂的火灾预防与探测。

[1]夏凌,魏金城,胡杰. 智能消防探测系统综述[J].电讯技术,1999.

[2] GB 500116-98.火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版.

The Research and Design of the Hardware and Software about Fire Alarm System

JI Xi
(Shanghai institute of quality inspection and technical research, Shanghai 201100)

The automatic fire alarm system is a safety project and is significant to the society,including a wide range of the equipment selection and the software and hardware connection, In this paper, the composition and design of fire detection system, is analyzed and summarized, the related hardware and software are studied and designed, the principle and scheme of implementation is given.

fire detector；single chip microcomputer；Protel

TP216, TM93 , TP368.2

A

1004-7204(2017)04-0086-04

季玺（1985- ）， 男，工程师，上海质检院，从事设备管理，实验检测工作。