基于单片机的智能型火灾探测器

王秀乾

摘要：随着现在代、智能化建筑的发展，建筑物层次的增多，火灾的危害性越来越大。由于高层建筑的特点，一旦发生火灾，火势蔓延迅速，人员疏散困难。由此，及时发现火情显得尤为重要。文章介绍了火灾自动报警系统中的“眼睛”，即火灾探测器，重点阐述了智能型火灾探测器。主要介绍了智能型火灾探测器的种类、组成和自身的优点，以及未来的发展趋势。

关键字：智能型、火灾探测器

中图分类号：TU998 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（c）-0000-00

火灾自动报警系统是消防系统的重要组成部分，是人们为了及早发现和通报火灾，利用自动化手段实现早期火灾探测、火灾自动报警，从而能及时采取有效控制措施扑灭火灾而设置在建筑物中或其他场所的一种自动消防设施，是确保现代高层建筑及智能化建筑免除或减速轻火灾危害的极其重要的安全设施。由些可见，火灾自动报警系统中，对火灾探测的必要性。

1、火灾探测器

火灾探测器是火灾自动报警系统的重要组成部件，是消防系统的感觉器官，相当于人的“眼睛”。当发生火灾时，它能自动探测到火灾情况，并将火灾的物理量，如烟、光、温度等转换成电气信号，传送到火灾报警控制器，火灾报警控制器接收到火灾信号后立即报警并启动消防联动系统，将火灾消灭在萌芽状态。同时，它还要保证不出现“观察”错误，以免系统误动作造成无谓的损失。

火灾探测器的种类很多，常用的火灾探测器根据其探测的物理量和工作原理不同，可分为感烟探测器、感温探测器、感光（火焰）探测器、复合式火灾探测器和可燃气体探测器5种。目前，为防止误报，对现有的火灾探测器进行智能处理，出现了智能型火灾探测器。

2、智能型火灾探测器

智能型火灾探测器是多技术的融合，自动化程度高，能主动采集现场环境参数，比如烟、温度、辐射光、可燃气体等火灾的物理量，再通过相关电路转换成数字信号传送给计算机，并通过智能的计算方法，将现场采集的数据和火灾的特征参数量通过对比判断，从而实现了火灾早期的报警，避免了虚报和漏报。

智能型火灾探测器其主要是由火灾探测传感器（电离室、感温元件、红外光电探测元件等）、微型单片机、通讯接口电路、信号放大电路、复位检测电路、恒压控制电路等组成.如图所示：

智能型火灾探测报警系统根据对智能的分配不同，可以分为探测器智能式、分布智能式和控制器智能式三种形式。这三种智能型火灾探测报警系统对网络模式的要求基本相同，但每种形式的内涵并不相同。其中，探测器能式报警系统侧重于火灾探测部分的智能化，控制智能式报警系统侧重于控制部分的智能化，而分布智能式报警系统则同时在探测器和控制器中实现智能化。

3、智能型火灾探测器的优点

①采用智能算法

智能型火灾探测器的内部采用了先进的火灾信号处理方法，可根据火灾的不同类型和火灾的发展过程通过智能算法加以计算，来判断火灾的真实性。同时，由于智能型火灾探测器内置微处理器，可以通过信号处理软件，对火灾的范围、火势的大小，烟雾浓度及火灾的扩散方向、蔓延速度等实际的火场情况，就地采集信号并就地可以处理信号，无需经过线路的传输，避免了信号的衰减，确保了信号的真实性。

当今火灾信号的处理方法很多，如：Kendall-T趋势算法、复合Kendall-T趋势算法、待定趋势算法和人工神经网络—BP网络等。这些算法的应用，大大的降低了火灾探测器的误报率，提高了探测器的可靠性。

②探测灵敏等级的变化

灵敏度是指火灾探测器响应火灾物理量的敏感程度。按国家消防部门的规定，感烟探测器的灵敏度用减光率δ来标定，分为3个等级，即：一级，δ=5%～10%；二极，δ=10%～20%；三级，δ=20%～30%。感温探测器的灵敏度也分为3级，即：一级62℃；二级70℃；三级78℃。可见，普通型探测器的灵敏度等级是不可变的。

而智能型火灾探测器的灵敏度等级是可以根据按装的场所、时间等进行设定和调整的。如可以分別设定白天模式的灵敏度和夜晚模式的灵敏度；对按装环境变化软大的场所，设定相对低的灵敏度，对按装环境较稳定的场所，设定相对高的灵敏度。探测灵敏等级可变的功能可以使系统的稳定性得到提高。

③系统通讯可靠性高

智能型火灾探测的信号处理无需经过线路的传输，所以需与探制器交换的数据量软小，同时受干扰率降低，再加上通讯协议上有数据校验的功能，对通过的数据进行错误校验，这样保证了系统通讯的可靠性能高。在系统的响应速度上，加了入智能的算法，如模糊判断功能，使控制器信号处理的工作量大大减少了，响应有效命令的时间缩短，使系统的响应速度加快。

除以上优点外，智能型火灾探测器还可以跟踪并自动检测由灰尘长期积累而引起的工作状态漂移，当漂移值超出系统设定的范围时，自动发出清洗信号，完成探测器的自洁功能；同时还具有自动存储最近一段时期的火灾报警记录的功能。

4、智能型火灾探测器的未来发展

当前火灾探测领域广泛使用的就是智能型探测器探测方式，一些高新技术，如模糊逻辑、神经网络等应用于了火灾的早期识别当中，大大提高了火灾探测的可靠性，也标志着火灾探测技术走上了智能化的道路。一些消防联动控制设备，甚至控制模块也开始充实智能功能。其发展趋势可归纳以下几点：

①及时性、可靠性、灵敏度的提高

火灾自动报警系统的关键是火灾探测器。随着现在技术的发展，特别是无线遥感技术，极大推动了火灾探测装置的研究，如感烟、感温和感光单参数探测器技术参数的提高，及多参数复合式火灾探测器功能的实现等。同时，“人工神经网络”算法、大量先进技术的融入，超早期火灾报警技术和火灾参数分析技术（基于微粒分析和激光技术）等先进技术的融入，使火灾自动报警系统的灵敏度提高了，更能及时发现火情，并可靠得到报警信息。

②智能化和集成化

在电路设计和应用技术基础上，火灾参数传感器实现了高度的智能化。当前，国外相关研究机构已经将光电转化、信号传输和演算等部分集成于一块硅片之上，使探测系统具有了相当于人类眼睛、视觉神经和大脑的功能，从而系统能够模仿人类思维，主动收集火灾现场环境的数据模拟量并加以计算，经对比处理，最后做出正确的火灾探测和预防判断。

当今，智能化技术已在各个领域得到广泛的应用。同时，性能高、价位低、功耗小的单片机随处皆是，这也为智能化技术在探测中的应用提供了物质保障。所以，智能型火灾探测器将是现代消防领域的最主要发展方向。

参考文献

1、曾金龙.火灾探测技术的研究现状及发展趋势[J] 安徽电子信息职业技术学院学报.2015.

2、刘志欣，杨志云. 智能火灾探测器的设计技术[J] 消防技术与产品信息.2003.

3、李亚威.浅谈智能建筑的火灾自动报警系统[J] 企业技术开发.2016