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[摘 要]新时期，社会经济不断在发展，城市化进程及人口规模也在日益加快，我国火灾的出现频率、带来的损失也都呈现出上升趋势。为此，怎样在最短时间内找出火灾并掌控灾情，尽量降低群众的生命及财产损失，这是非常紧要的一线工作。本文从楼宇消防报警系统的组织结构入手，分析了基于单片机的楼宇消防报警系统在硬件和软件上的设计方案。
[关键词]单片机 消防报警系统 设计
中图分类号：TU714 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0008-01
为适应智能楼宇的消防需求，本文所探讨的智能楼宇消防系统与其他消防系统相比，其在组成结构更为复杂。除包含常规的火警检测与报警外，还涉及了一些消防管制火灾及安全逃生等辅助性系统。组成智能楼宇消防系统的核心部分是控制计算机，控制计算机连接了多台监控终端，用户经监控终端可巡视整个智能楼宇中的消防系统，这也是智能楼宇消防系统在其实际运行中，用户和智能楼宇消防系统实现沟通与交流的前提。
一、智能楼宇消防系统的组成
智能楼宇各功能子系统大体可分为下列几大系统：传感器探头、门禁、自动喷水、供水、视频和语音监控及生命探测等系统。这其中，传感器探测系统的功能在于对智能楼宇中的火情、火警讯息进行探测，它也是整个智能楼宇消防系统中最为关键的一个部分。在本文所研究和设计的智能楼宇消防系统中，可用于支持的火情探测大体包含下列幾种类型：烟雾、火焰、温度及可燃气体探测。在具体开展过程中，上述探测器将通过分布式的形式在整个智能楼宇中部署开来，以便对楼宇中相关的火情信息进行监控。
自动喷水系统，是整个楼宇消防灭火系统中非常关键的一个子系统的。一旦楼宇中有火灾发生，能及时控制并扑灭火灾的系统，往往也是自动喷水系统。整个自动喷水子系统途径多个喷水终端，并分别设立在楼宇中的各个消防位置。
门禁系统，是楼宇消防系统中必不可少的一个辅助部分。当火灾出现时，楼宇中的火势将会蔓延到各个房间或楼层处，为增强楼宇的防火安全，在建设楼宇期间，还会部署相应的安全防火门。用以监测楼宇的消防用水情况。在往常的运转中，该系统的任务是监测楼宇中消防用水的供应状况。 视频、语音监控系统，主要是便于人们更好的掌控楼宇中火情火警的发生和蔓延情况，通过视频监测，人们可以了解楼宇内部的真实场景，并通过语音系统与楼宇中的人员通话，指引他们冷静应对，选择合理的路径逃生。电力控制系统，是消防系统中用以监测楼宇用电安全状况的一种辅助系统，它的目的是管控楼宇中的用电安全。
二、基于CSO5lF单片机的楼宇消防报警系统设计
通过探测器来准确查找火源位置，并定位驱动步进电机，准确找出火灾灾源并及时报警和喷水灭火，这是火灾自动报警系统的一项基本功能；除此以外，它还具有遥控检测之功能。本系统电气部分大体包含四个组成部分，分别为：检测、电机驱动、中央控制和通信模块单元。检测单元中的核心部分是探火传感器。为进一步提升系统的稳定性，避免出现误报或漏报现行，本系统还采用了2种不同的传感器，能在同一时间内以向外传输火灾信号。中央控制单元的核心部分是CSO5lF单片机，它能适时接收和处理火灾报警信号，并将报警、驱动电机动作、提供区域供水电磁阀动作等信号及时传输出去。电机驱动单元主要是电机驱动电路，通过单片机来传输控制信号，以控制电机实际的旋转定位。通信模块单元的设计，赋予了整个系统相应的遥控检测功能，通过接收模块，系统可接受并判断遥控信号，真正实现了检测自动化。
2.1 本系统所用探测器
本系统选用的是火焰UV探测传感器/火焰传感器HamamatsuR2868（产于日本），该传感器也被叫做火焰发现者。在火星出现的瞬间，传感器便可发现，同时它还能完全排除非可见光引起的高传输电晕现象。HamamatsuR2868主要利用紫外线几ON，根据金属光电及瓦斯乘法效果来寻找和探测火星源，其体积很小，敏感角度很宽（择向性），且能够迅速找出火焰中发出的弱紫外线。此外，它还能探测185-260个各异的狭窄光谱敏感源。不过它对可见光不敏感，因此也就不需要进行过滤。
2.2 系统的输入检测通道
本系统的输入检测通道，主要是协同探测器一起，将外部的光热变化转变成电信号，然后将其传输到控制器并做出判断。系统输入检测通道共分为三组：1）通过光敏三级管来对信号的输入放大电路做出感应；2）紫外探测器输入检测通道；3）红外传感器输入放大通道。光敏三级管通常被用于对火灾报警系统装置的防尘罩的启动上，以便打开全部装置，扫描楼宇中的火源；紫外探测器与红外传感器两种相结合，则可进一步确认火灾。
2.3 电机驱动模块
按照系统的相关要求，采用了3台电机来对楼宇进行同步扫描，这也是本系统中的一个重要特点。电机选用的是混合式两相步进电机，其额定电压为24V，额定电流为1.5A，系统则采用3台步进电机，用以控制装置外壳的开启，以及横向和竖向的扫描。步进电机通过被用来控制外壳的开启，通过光敏传感器可判断出是否要开启外壳；2台步进电机则负责扫描工作，主要通过其周边安装的紫外传感器及红外传感器来实现扫描。通过横向、纵向两种方向进行扫描，从而明确火源的具体位置。
2.4 通信模块
上图为本系统通信模块的总体框架图，从图中可发现，运用2个HAC-UM微功率无线数传模块，则可在上位机到单片机两者间实现无线遥控通信。
1）HAC-UM系列微功率无线数传模块具有下列几大特点：微功率发射，发射功率最大为10mw；ISM频段，不需要申请频点；抗干扰能力较高，误码率偏低。HAC-UM系列微功率无线数传模块可提供三种接口方式，如RS-232，RT/TTL电平等，且可直接与计算机用户的RS-485设备或单片机进行连接。HAC-UM通信信道属于半双工，适宜点与多点间的通信方式，该方式应先设1个主站，剩下为从站，所有站都应编一个唯一性的地址，由主站来控制通信协调。
2.5 系统火灾报警模块
系统火灾报警模块使用的是双保险报警方式。一旦火灾出现，在火灾现场便可经扬声器发送警报声，而后再由单片机引脚将讯息传输给继电器控制电路，并对机控室中的报警装置进行控制。单片机利用2个引脚来输出相同的信号，这实质上是一份双重保险，大大提高了报警系统的可靠性。
三、系统软件设计
消防报警控制系统软件大体有两个：
l）基于单片机上运行的嵌入式程序。
2）基于上位机上运行的通信串口程序。
消防报警系统软件的主要功能，本文将其总结如下：
1）严密监控报警控制器发出的串行信号，并分析和判断该类信号有没有可能引发火灾或探头故障；2）一旦火灾出现，软件可提供语音警报，并对火灾的出现时间等进行记录；3）消防设施如探头等，可在控制屏幕上展开交互式编号、安装、查阅及修改；4）软件上还可实现某些图片管理功能，如随时绘制、修改和存储平面图等。
四、结论
总之，随着智能化科学技术水平的不断提升，楼宇消防报警系统也将趋向于综合化方向发展，楼宇消防报警系统的安全系数，将变成现代建筑及楼宇安全的重要标志。基于单片机的楼宇消防报警系统还需进行下一步的研发设计，逐步完善系统功能，对楼宇中的各类意外事件进行事先检测，并通过相应的方式发出远程警报。
参考文献
[1] 韩敬.火灾报警系统及发展.山西消防，2002年，7月，第28卷.
[2] 曹军.火灾报警系统设计.哈尔滨理工大学硕士学位论文.2006.
[关键词]单片机 消防报警系统 设计
中图分类号：TU714 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0008-01
为适应智能楼宇的消防需求，本文所探讨的智能楼宇消防系统与其他消防系统相比，其在组成结构更为复杂。除包含常规的火警检测与报警外，还涉及了一些消防管制火灾及安全逃生等辅助性系统。组成智能楼宇消防系统的核心部分是控制计算机，控制计算机连接了多台监控终端，用户经监控终端可巡视整个智能楼宇中的消防系统，这也是智能楼宇消防系统在其实际运行中，用户和智能楼宇消防系统实现沟通与交流的前提。
一、智能楼宇消防系统的组成
智能楼宇各功能子系统大体可分为下列几大系统：传感器探头、门禁、自动喷水、供水、视频和语音监控及生命探测等系统。这其中，传感器探测系统的功能在于对智能楼宇中的火情、火警讯息进行探测，它也是整个智能楼宇消防系统中最为关键的一个部分。在本文所研究和设计的智能楼宇消防系统中，可用于支持的火情探测大体包含下列幾种类型：烟雾、火焰、温度及可燃气体探测。在具体开展过程中，上述探测器将通过分布式的形式在整个智能楼宇中部署开来，以便对楼宇中相关的火情信息进行监控。
自动喷水系统，是整个楼宇消防灭火系统中非常关键的一个子系统的。一旦楼宇中有火灾发生，能及时控制并扑灭火灾的系统，往往也是自动喷水系统。整个自动喷水子系统途径多个喷水终端，并分别设立在楼宇中的各个消防位置。
门禁系统，是楼宇消防系统中必不可少的一个辅助部分。当火灾出现时，楼宇中的火势将会蔓延到各个房间或楼层处，为增强楼宇的防火安全，在建设楼宇期间，还会部署相应的安全防火门。用以监测楼宇的消防用水情况。在往常的运转中，该系统的任务是监测楼宇中消防用水的供应状况。 视频、语音监控系统，主要是便于人们更好的掌控楼宇中火情火警的发生和蔓延情况，通过视频监测，人们可以了解楼宇内部的真实场景，并通过语音系统与楼宇中的人员通话，指引他们冷静应对，选择合理的路径逃生。电力控制系统，是消防系统中用以监测楼宇用电安全状况的一种辅助系统，它的目的是管控楼宇中的用电安全。
二、基于CSO5lF单片机的楼宇消防报警系统设计
通过探测器来准确查找火源位置，并定位驱动步进电机，准确找出火灾灾源并及时报警和喷水灭火，这是火灾自动报警系统的一项基本功能；除此以外，它还具有遥控检测之功能。本系统电气部分大体包含四个组成部分，分别为：检测、电机驱动、中央控制和通信模块单元。检测单元中的核心部分是探火传感器。为进一步提升系统的稳定性，避免出现误报或漏报现行，本系统还采用了2种不同的传感器，能在同一时间内以向外传输火灾信号。中央控制单元的核心部分是CSO5lF单片机，它能适时接收和处理火灾报警信号，并将报警、驱动电机动作、提供区域供水电磁阀动作等信号及时传输出去。电机驱动单元主要是电机驱动电路，通过单片机来传输控制信号，以控制电机实际的旋转定位。通信模块单元的设计，赋予了整个系统相应的遥控检测功能，通过接收模块，系统可接受并判断遥控信号，真正实现了检测自动化。
2.1 本系统所用探测器
本系统选用的是火焰UV探测传感器/火焰传感器HamamatsuR2868（产于日本），该传感器也被叫做火焰发现者。在火星出现的瞬间，传感器便可发现，同时它还能完全排除非可见光引起的高传输电晕现象。HamamatsuR2868主要利用紫外线几ON，根据金属光电及瓦斯乘法效果来寻找和探测火星源，其体积很小，敏感角度很宽（择向性），且能够迅速找出火焰中发出的弱紫外线。此外，它还能探测185-260个各异的狭窄光谱敏感源。不过它对可见光不敏感，因此也就不需要进行过滤。
2.2 系统的输入检测通道
本系统的输入检测通道，主要是协同探测器一起，将外部的光热变化转变成电信号，然后将其传输到控制器并做出判断。系统输入检测通道共分为三组：1）通过光敏三级管来对信号的输入放大电路做出感应；2）紫外探测器输入检测通道；3）红外传感器输入放大通道。光敏三级管通常被用于对火灾报警系统装置的防尘罩的启动上，以便打开全部装置，扫描楼宇中的火源；紫外探测器与红外传感器两种相结合，则可进一步确认火灾。
2.3 电机驱动模块
按照系统的相关要求，采用了3台电机来对楼宇进行同步扫描，这也是本系统中的一个重要特点。电机选用的是混合式两相步进电机，其额定电压为24V，额定电流为1.5A，系统则采用3台步进电机，用以控制装置外壳的开启，以及横向和竖向的扫描。步进电机通过被用来控制外壳的开启，通过光敏传感器可判断出是否要开启外壳；2台步进电机则负责扫描工作，主要通过其周边安装的紫外传感器及红外传感器来实现扫描。通过横向、纵向两种方向进行扫描，从而明确火源的具体位置。
2.4 通信模块
上图为本系统通信模块的总体框架图，从图中可发现，运用2个HAC-UM微功率无线数传模块，则可在上位机到单片机两者间实现无线遥控通信。
1）HAC-UM系列微功率无线数传模块具有下列几大特点：微功率发射，发射功率最大为10mw；ISM频段，不需要申请频点；抗干扰能力较高，误码率偏低。HAC-UM系列微功率无线数传模块可提供三种接口方式，如RS-232，RT/TTL电平等，且可直接与计算机用户的RS-485设备或单片机进行连接。HAC-UM通信信道属于半双工，适宜点与多点间的通信方式，该方式应先设1个主站，剩下为从站，所有站都应编一个唯一性的地址，由主站来控制通信协调。
2.5 系统火灾报警模块
系统火灾报警模块使用的是双保险报警方式。一旦火灾出现，在火灾现场便可经扬声器发送警报声，而后再由单片机引脚将讯息传输给继电器控制电路，并对机控室中的报警装置进行控制。单片机利用2个引脚来输出相同的信号，这实质上是一份双重保险，大大提高了报警系统的可靠性。
三、系统软件设计
消防报警控制系统软件大体有两个：
l）基于单片机上运行的嵌入式程序。
2）基于上位机上运行的通信串口程序。
消防报警系统软件的主要功能，本文将其总结如下：
1）严密监控报警控制器发出的串行信号，并分析和判断该类信号有没有可能引发火灾或探头故障；2）一旦火灾出现，软件可提供语音警报，并对火灾的出现时间等进行记录；3）消防设施如探头等，可在控制屏幕上展开交互式编号、安装、查阅及修改；4）软件上还可实现某些图片管理功能，如随时绘制、修改和存储平面图等。
四、结论
总之，随着智能化科学技术水平的不断提升，楼宇消防报警系统也将趋向于综合化方向发展，楼宇消防报警系统的安全系数，将变成现代建筑及楼宇安全的重要标志。基于单片机的楼宇消防报警系统还需进行下一步的研发设计，逐步完善系统功能，对楼宇中的各类意外事件进行事先检测，并通过相应的方式发出远程警报。
参考文献
[1] 韩敬.火灾报警系统及发展.山西消防，2002年，7月，第28卷.
[2] 曹军.火灾报警系统设计.哈尔滨理工大学硕士学位论文.2006.