火灾预警装置

孙梦　李鸶　杨沐晨　张晓瑞

摘要：随着我国现代化建设的发展，火灾发生的频率也在不断增加，对人们的生命财产安全产生极大的危害。现如今的高楼建设以及城市规划使火灾逃生和救援面临巨大的挑战，所以火灾的提前预防就显得至关重要。本文介绍了一种可以在火灾酝酿中为人民提供报警，从而将火灾扼杀在爆发前的装置。本装置以STC89C52RC单片机为主控芯片，以火焰传感器、烟雾报警器、温度传感器为测量元件，组成一套可靠稳定的火灾预警装置。

关键词：STC89C52RC；测量元件；火灾；预警

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）09-0131-01

1 引言

据不完全统计2017年全国共接报火灾21.9万起，亡1065人，伤679人，已核直接财产损失26.2亿元，居民住宅火灾相对多发，伤亡人数最多。从分场所情况看，各类住宅发生火灾9.5万起交通工具火灾2.3万起，人员密集场所火灾1.7万起，其他场所火灾8.4万起。其中，住宅火灾占总数的43.5%，造成821人死亡，占亡人总数的77.1%；造成446人受伤，占伤人总数的65.7%。火灾事故层出不穷，除了管理的混乱火灾防范意识的匮乏等原因外，火灾预警的不足也是重要原因。

2 系统设计

2.1 系统分析

本系统主要分为三个部分，第一部分为控制模块，主要对输入信号进行计算和分析并控制报警模块产生警报；第二部分为测量模块，利用红外传感器、烟雾报警器、温度传感器对室内的温度、空气的温度以及物体表面的红外辐射进行测量；第三部分为报警模块，本系统采用高分贝蜂鸣器和GSM模块进行报警，当控制模块输出报警信号时，蜂鸣器产生高分贝的响声，GSM模块向工作人员和安保人员发送位置信息和危险警报信息。

2.2 系统模块分析

2.2.1 控制模块分析

火灾预警装置对于系统的稳定性、可靠性以、灵敏度、成本以及功耗的考虑，本系统选用STC89C52RC单片机作为主控芯片。STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。作为一款国产单片机，STC系列在国内使用普遍，性价比较高，非常符合作为本产品的MCU。

2.2.2 测量模块分析

火灾在发生前都会有烟雾产生，所以烟雾传感器是最稳定最可靠的测量装置。烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种先进技术，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，電压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是传感器模块就会发出报警信号。

在一些封闭场所如仓库、储藏室等，因为长时间阳光照射，空气不流通或者其他原因造成室内温度较高，如果室内含有着火点较低的物品，就极可能造成火灾，因此在火灾预警系统中采用温度传感器是十分必要的。本系统中采用pt100温度传感器，pt100温度传感器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。带传感器的变送器通常由两部分组成：传感器和信号转换器。传感器主要是热电偶。信号转换器主要由测量单元、信号处理和转换单元组成。当MCU接收到调理电路发送的信号，即可计算出当前的温度，并判断是否报警。

在一些人流量比较大的公共场所，如车站、超市等场所。因为人员密集来往行人比较复杂，对于安全隐患的排除造成一定的困难，这种场合一旦发生火灾，所造成的损失将是无法想象的。在这些场所中主要需要预防明火，火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。火焰传感器可以用来探测火源或其它一些波长在700纳米～1000纳米范围内的热源，因此在一些公共场可用来检测是否有人违规抽烟或者一些物体局部温度接近着火点，将火灾扼杀在摇篮中。

2.2.3 报警模块

本系统是火灾预警系统，对于火灾隐患事件的处理需要视不同场合不同情况而定。就普遍的反应装置，本设计选择声音报警，为了防止声音报警不及时，或者是安防人员恰好不在现场，在一些特殊场合，如回廊、楼梯道，声源是极难寻找的，为了提高安防人员对于火灾事件的处理能力加快工作效率，本系统特别加入GSM模块，当出现火灾信号时，主控芯片控制蜂鸣器进行报警，并同时控制GSM模块向值班室和安防人员发送报警信息和报警装置的地址，方便安防人员方便快速的找到报警点，在一些存放化学药品等危险品的场所中，GSM模块可根据火灾信号自动拨打119报警电话，省去了人员的反应时间。

3 结语

本文简略介绍了以STC89C52RC单片机为主控芯片，以火焰传感器、烟雾传感器、温度传感器为测量元件，以蜂鸣器、GSM模块为报警装置的烟雾报警系统。本系统易于开发生产，性价比高，易于维护，在现在以及未来的城市化建设中，安全是首要目标，所以火灾的预警将会是越来越重要，本系统因其稳定性、可靠性、灵敏性，非常适合现代城市的建设。

参考文献

[1]李毅刚.新编MCS51单片机使用接口技术（第三版）[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2018.

[2]徐科军.传感器与检测技术（第四版）[M].北京：电子工业出版社，2016.