智能火灾报警系统的设计和开发

1、    智能火灾报警系统的设计和开发    王亚胜 王景【摘 要】近年来，在我国人们生活水平提高的同时，石油能耗也随之加大。而在石油工业生产中的防火工作也越来越重要，目前国内的许多研发都侧重于大型工业场所的火灾报警，造价高昂，成本较大。因此，有必要研制一种结构简单、更经济实用的报警器以适应市场的需求，在不影响工业产值的情况下节约成本。基于工业使用的火灾报警器应该具备的基本要求和功能，适合火灾前期烟雾探测的报警器。【关键词】石油工业生产；经济实用；单片机；火灾报警系统一、引言国外从上世纪30年代开始研究及开发烟雾传感器，且发展迅速，日本也在六十年代开发完成

2、第一台家用燃气泄漏报警器，报警器可以检测燃气、一氧化碳等气体，我国在70年代初期就才开始了对火灾报警器研究，一方面是由于社会的需要，另外一方面也为了减少国家的经济损失，应用范围从单一到种类繁多，产品数量也在不断增加。不过从发展的角度来看，我们大都是在引进国外先进的传感器技术，并且在国外先进的生产工艺基础之上，对其进行研究从而大力开发属于自己的特色火灾报警器。随着国家的大力发展，近年来，我国在烟雾选择性和产品稳定性上都有很大进步。具备高度集成化、智能化的单片机得到了广泛的应用，它的发展前景巨大，在社会大生产中，单片机无处不在，本设计是单片机联系实际的一个应用，基于单片机的火灾报警器是通过检测可燃

3、性气体浓度作为条件判断报警；若这类气体泄漏达到爆炸极限时，可让单片机经过反应发出声光警报，同时起动流风机等通风设备，预防并阻碍火灾事故的发生。二、设计思路与方案的选择（一）整体设计思路本次设计是基于stc89c52的火灾报警器，能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能。该报警系统的最基本组成部分包括：信号采集模数转换模块、单片机控制电路、流风机电路、声光报警电路和比较器电路等部分。设计的火灾报警器具有显示报警状态，为适应工业生产场所对可燃性易爆烟雾安全性等要求。报警器以stc89c52单片机为控制核心，延时的工作方式，选用mq-2半导体气体烟雾传感器，用来采集烟雾浓度信息，配合外围电路以构成火

4、灾报警系统，从而达到自己设计的目的。（二）设计方案的选择1.烟雾检测传感器选型烟雾传感器作为报警器中不可缺少的核心器件，它决定了所采集的烟雾浓度信号的准确性和可靠性，mq-2烟雾传感器内部结构如图所示。现在的市面上有很多种烟雾探测传感器，有接触燃烧式传感器、半导体烟雾传感器、离子感烟传感器、光电式感烟传感器等等，在众多烟雾传感器的应用特性的对比之下，发现半导体烟雾传感器的优点更加突出。比如灵敏度高、响应快、体积小、结构简单等优良特性，而且还兼具使用方便、价格便宜等优点，并且在报警的过程中，不具有其他传感器所具备的缺陷，比如探头阻缓及中毒现象，而且在维护成本方面，也是比较低廉的，因而得到广泛应用

5、。因此，本方案中的烟雾传感器采用选用mq-2半导体气体烟雾传感器。 【1】三、系统概述与硬件方案的设计（一）系統总体框架火灾报警器是能够检测环境中的烟雾浓度，并具有报警功能的仪器。该报警系统的最基本组成部分应包括：信号采集模数转换电路、单片机控制电路、字符显示电路、声光报警电路等部分组成。为适应工业等场所对可燃性易爆烟雾安全性要求，设计的火灾报警器具有显示报警状态。烟雾检测报警器以stc89c52单片机为控制核心，选用mq-2半导体气体烟雾传感器采集烟雾浓度信息，配合外围电路构成火灾报警系统。本设计包括硬件和软件设计两个部分。从设计的要求来分析该设计须包含如下结构：烟雾检测电路、stc89c5

6、2单片机主控部分、报警部分、数码输入输出部分。电路总体设计框图如图4所示：处理器采用51系列单片机stc89c52。整个系统是在系统软件控制下工作的。设置在监测点上的烟雾检测探头将检测到的烟雾变换成电信号，送出模拟信号，给ad采集电路采集。在单片机内，经软件查询、识别判决等环节实时发出火灾报警状态控制信号。驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。【2】（二）电源模块由于本系统采用电池供电，考虑了如下几种方案为系统供电。方案1：采用5v蓄电池为系统供电。蓄电池具有较强的电流驱动能力以及稳定的电压输出性能。但是蓄电池的体积过于庞大，在报警器上使用极为不方便。因此放弃了此方案。方案2：采用4节1.5 v干电池共

7、4.5v做电源，经过实验验证系统工作时，单片机、传感器的工作电压稳定能够满足系统的要求，而且电池更换方便。综上所述采用方案2，电源模块原理图如图5所示，其中p1为电池接口，sw1为电源开关。（三）单片机最小系统单片机如果需要工作起来，构成为单片机最小系统的基本构成如图所示。单片机是智能火灾报警器的控制中心，单片机最小系统的合理设计是系统平稳运行的前提，所谓最小系统，就是能够保证单片机运行的最精简的硬件设计。【3】单片机最小系统大致由三部分构成，第一部分包含单片机，第二部分包含复位电路，最后一部分由时钟电路构成，这三部分每一部分都有其独立功能，能够单独工作却又互相协作。四、结束语本篇设计对火灾报警系统做了明确的阐述，从选题背景与意义出发，拟定初步设计方案，确定设计思路来实现所制定的功能，虽然基本完成了该系统所要求实现的功能，但仍然存在着诸多不足之处，出于仿真的角度考虑，对单元电路的仿真设计与实际有一定的差别，仿真电路中主要针对的是功能的直观表现，简化了对单元电路的设计，本设计只是火灾报警器中一个比较典型的设计，设计功能还有欠缺，此设计方案也提供一种专业类的教程，在现实生产与操作中更能对现场一线工人进行技术指导，利于设备的维护与保养。我们也将继续在工作生产中进行专业的知识的实际应用与学习，并对后续的系统进行升级与完善。【参考文献】1 chen，s-j，hovde，使