无线火灾报警器开题报告

毕业论文（设计）相关表格资料（1）开题报告审批表（2）周进展情况记录（3）答辩记录（4）成绩评定表（5）论文撰写过程的其他资料论文（设计）题目：无线火灾报警系统设计学院：专业（方向）：年级、班级：学生学号：学生姓名：指导老师：2015年5月30日三亚学院毕业论文(设计)开题报告审批表学生姓名专业班级毕业论文（设计）题目无线火灾报警系统设计题目类型工程设计（项目）类□论文类□作品设计（作品）类■其它□一、选题简介、意义与背景随着科学技术的迅速发展，人们的生活水平也不断提高，物质生活也变得更丰富多彩，在社会发展的同时，带来了巨大的火灾隐患。楼层越来越高，越来越密集，防范措施差；在智能化、自动化和电气化迅猛发展的今天，一旦发生火灾，便会造成巨大的损失。火灾报警系统是有效减少火灾损失的重要方法。目前，大多报警系统采用的是有线传输方式进行连接，此方式具有投资成本大、安装较为麻烦、工程量较大等缺点，在许多场合中,有线传输的应用受到了限制。因此无线火灾报警系统的发展和应用不管对人们的生活还是经济的发展有着不可小觑的作用。二、文献综述一、引言发展近几十年来，消防工作中的经验和反面的教训，使得人们对防火工作越来越重视，作为防火工作中的重要一环，火灾报警系统在宾馆、商场、图书馆、娱乐场所等各部门中应用越来越广泛，同时人们对其功能的要求也越来越高。传统的火灾自动报警系统中,采用的传输方式是有线的,这种传输形式即“有线传输”。但是在许多场合中,有线传输的应用受到了限制。近年来,无线火灾自动报警系统已逐步发展起来,本文拟在无线火灾报警系统的开发和应用方面进行研讨。二、发展现状及趋势廿世纪八十年代至九十年代，随着经济建设和半导体、微电子、光电、计算机和信息等科学技术的迅速发展，国外火灾自动报警技术以市场为导向，以应用高新技术为先导，以减少误报率、提高可靠性、灵敏度和扩大探测范围为根本目的，在开展基础理论和应用技术研究、老产品技术改造、新产品开发、标准和规范制修订、产品质量认证和检验、系统设计安装和维护、扩大应用范围和提高应用效益等方面，都有了很大的发展，出现了许多新产品、新技术，使火灾自动探测报警系统从火灾探测、报警传输、信号处理、报警控制显示到与其他系统联动等一系列功能和可靠性大大提高、完善，大大减少误报率，大大增强人们预防现代化各种火灾的能力，为保卫人类生命，财产防火安全发挥了重要作用，成为现代消防技术中的一种必不可少、具有广阔发展前途的前沿消防领先技术和手段。据有关数据表明，国内外火灾自动报警技术市场虽然已开发多年，但其发展形势和前景一直好于其他消防技术市场。以下是英国市场研究公司1996年获得的数据。1996年英国火灾探测和报警系统在英国主动消防产品(包括火灾探测报警产品、灭火剂、灭火器和固定灭火系统等)市场中所占的份额（按销售额计算)是42％，约131百万英镑(合人民币1，703百万元)。随着经济的发展，21世纪的今天无线火灾报警系统的运用越来越广泛，对人们的生活工作产生了重要的影响。三、方案论证1、基于GSM/GPRS网络的远程火灾报警器GSM/GPRS是一种以分组交换技术为基础的数据承载和传输方式，具有实时在线、快捷登录、高速传输、自如切换等特点,非常适合火灾远程报警。报警器由中央处理器、存储器、实时时钟和两个通信接口组成。报警器通过通信口定时读取火灾控制器的故障信息和报警信息，并将这些信息通过通信口1所连接的GSM/GPRSModem，以短信方式发送到相关人员的手机或后台计算机上，实现实时远程火灾报警。火灾报警器包括硬件部分和软件部分。硬件部分包括中央处理单元,存储器,实时时钟,复位芯片，电源指示灯，通信指示灯，通信指示灯，通信接口芯片等，通过分别与GSM/GPRSModem以及现场安装的火灾报警控制器连接,装置采用直流5V电源供电.中央处理器单元以定时方式通过J2同安装在现场的火灾报警控制器通信,读取其中的火灾报警信息和控制器、火灾探头故障信息,并将这些信息通过连接在J1口的GSM/GPRSModem发送到远方的接收装置上,发送采用短信方式,远方接收装置可以为手机或其它接入GSM/GPRS网络的终端.软件部分首先进行定时器、串行口的初始化工作,按火灾控制器协议,定时周期读取控制器信息,若有报警信息,则发出报警短信.报警短信的发送是利用GSM/GPRSModem所支持的AT命令来完成的。2、基于CAN总线的多传感器概率综合的火灾报警器多传感器概率综合的火灾报警器是一种基于光强、烟雾离子、温度检测的智能火灾报警器；报警器利用C8051F040单片机采集来自温度、烟雾和光强传感器的信号,并运用连续概率模型进行综合分析处理,提高了火灾报警的准确性和及时性;可以通过CAN总线通信接口把报警器处理后的信息传递给监控计算机和楼宇控制器,并控制相关消防设备动作,构成火灾报警系统。报警器控制核心C8051F040,通过片上12位分辨率的ADC对光强信号、烟雾信号进行采样；通过IO端口对DS18B20进行程控,实现温度信号的采样；可根据所采信息判断火灾等级,并给出警报信号,当火灾等级较高时,可通过控制继电器关断电源；可将信息通过CAN总线传送至PC机平台。报警器针对光强信号、烟雾信号及温度信号分别设计相应的采样电路及信号调理电路。设计中采用光敏电阻与39K电阻对5V电源分压实现光信号到电压信号的转换,并利用仪表运放与RC低通滤波器对信号进行调理。工作时光敏电阻呈现出负光强度特性,且近似为线性变化关系。烟雾信号采用烟雾传感器MQ-2转换为电信号,并同样利用仪表运放与RC低通滤波器进行调理,MQ-2的灵敏度特性为负线性。温度信号通过单片机程控温度传感器DS18B20进行采集。DS18B20主要特性如下:可实现对-55℃～+125℃范围内的温度测量,并且测量温度的误差在±0.5℃,实际报警器的分辨率可单独设定,并且保存在EEPROM中,即使断电也能够保存;现场温度的测量值通过串行通信的方式传输,即“单线总线”的数字方式传输。3、基于Zigbee的无线火灾报警系统现在的火灾报警系统,多采用有线技术构建火灾传感器网络,这类方式的有着先天的缺陷:扩展能力差、布线繁琐、影响美观。并且有线连接的方式,线路的老化、腐蚀问题以及各种非自然损坏问题严重,使得误报警率升高,并且不易排查修理。而新兴的无线传感技术,在传感器网络构建、维护方面都有着有线方式无可比拟的优势,因此成为未来火灾报警系统的重要发展方向。无线火灾报警系统误报警率虚高的主要原因有以下两点:1)前端探测器性能参差不齐;2)报警系统的无线信号容易受到干扰,使系统发生误报警。而ZigBee技术有能力解决现行系统中的这些问题:在避免干扰方面ZigBee采用直接序列扩频技术保证信号在2.4GHz这个公共频段的正确传输;主从式交互操作可以避免智能化布防、撤防;ZigBee的超低功耗发射技术,使得系统成本低廉。基于Zigbee的无线火灾报警系统主要分为两部分:报警器前端探测设备和报警主机。报警器前端探测设备可以选择集成烟雾和温度传感器的Zigbee无线发射模块,通过对传感器模块的设置可以实现对传感器探测点温度和湿度的向上发送。在报警主机,同样选用一个Zigbee无线发射模块,将其定义为接收模式,就可通过ZigBee方式接收来自于前端探测器的温度、湿度信息,同时将信息进行封装打包,通过于PC机相连接的串口将所收到数据传送给PC机,在PC机上可以通过调用串口传输的数据,来实现对传输数据的处理,可设定一个安全温度或湿度值作为报警的阈值,当传输数值超过阈值时,马上输出一路报警信息,可控制集成在前端探测单元的声光报警器,开始报警。如果在预设时间内没有解除报警信息,那么可自动向上层服务器发出报警信号,等待上层服务器处理。4、基于特定频率无线发送模块的无线火灾报警器首先由火灾探测器去接收火灾信号,并将其转化成电信号,通过高频调制,放大之后,由天线发射到空间,然后,接收装置收到信号后,经放大,解码后送到火灾自动报警控制器,由其CPU判别是否是火灾信号,经确定后才发出警报,并驱动相应的联动装置,以进行灭火。无线火灾自动报警系统中的火灾探测器,也采用感烟、感温、感光、复合和可燃气体五种类型的探测头,配以电子线路,将火灾信号转化为电信号,然后再送入发射电路。采用单片机如80C31或专门设计的微处理器作为CPU,作为无线火灾自动报警系统的心脏,主要工作是协调系统的全部功能。它能够监测和对来自火灾探测器、中继器及其他输入装置(如消火栓、水流指示器等)的信号做出反应,会自动记录探测器和系统的状态,辨别出现的任何问题,并利用显示屏和信号灯显示系统的状况资料,控制声光报警,并用打印机随机打出实时状态。必要时,还可传达详细的情况到中央监控中心,或与电脑联网。这些功能与有线的火灾自动报警系统是一样的,但它多了无线接收及发射电路,并通过译码器将外来信号送入CPU处理,然后又可把CPU发出的指令无线发出,去监测无线火灾探测器的工作。这就是无线火灾自动报警系统的主机。综合上述设计方案的优缺点，结合毕业设计的任务要求，本设计欲采用第四种设计方案。四、设计方案无线火灾报警系统主要有复合传感器模块、单片机主控模块和报警灭火模块等三个部分组成。1.通过复合传感器模块检测火灾信号，与设定的火灾阈值进行比较，当检测信号超过阈值时，就报警；没有超过阈值时，继续检测。检测模块主要由MQ2烟雾传感器、DS18B20温度传感器和火焰传感器等组成。2.将采集到的火灾信号经过主控模块检测端单片机处理后再通过无线发射和接收模块（NRF24L01）传给主控模块接收端的单片机。主控模块是以单片机为核心组成的信号处理和加工的模块。3.对主控模块分析处理好后的火灾信号，进行声光报警。采用复合传感器检测火灾信号，用单片机STC89C51RC芯片作为主控模块，外接无线发送和接收模块传输火灾信号，用数码管直观的显示火灾的检测情况及发生火灾的具体位置。显示模块以USB转TTLCH340进行双机通信。【参考文献】[1]李华．MCS-51系列单片机应用接口技术[M]．北京航空航天大学出版社,1993.[2]张毅刚，彭喜元，姜守达，乔立岩．新编MCS-51系列单片机应用设计[M].哈尔滨工业大学出版社，2003.6[3]陆锦辉.单片机应用新技术教程[M].电子工业出版社,1999.[4]单片机的Modem通讯[Ｊ].单片机与嵌入式系统应用,2001,(8).[5]李国忠,张晓鹏.火灾报警系统设计方案的研究[J].太原科技,2009,(4):29-31.[6]宣彩平,王皓,邹国良.利用GSM无线模块发送短消息[J].计算机应用,2004(5)148-150.[7]王程强.一种火灾检测系统的设计[J].现代商业,2008(23):286-287.[8]蒋中.智能消防电子系统的设计与实现[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，2002，10（4）：52—54.[9]ThomasJ.MeAvoy,Jame.Milke,TekinA.Kunt.UsingMultivariateStatistiealMethodsToDetectFire[J].FireTechnology,1996.32(1):23-29.[10]Mike,J.A.ApplicationofNeuralNetworksforDiscriminatingFireDetectors[A].三、论文体系、结构（大纲）第一部分主要介绍火灾报警系统研究的背景、报警系统发展的历程以及传统火灾报警系统和无线火灾报警系统的区别.（1）研究的背景：火灾报警系统对消防安全起着重要的保障作用，使我们可以及时发现火灾，并采取措施，尽量使损失降到最低。（2）发展历程：火灾自动报警系统的大约经历了四个时期，各个时期火灾报警系统的原理，优缺点。（3）传统火灾报警系统和无线火灾报警系统的区别：后者安装调试简单，精确率高，数据处理能力和智能化程度也大大的增加，对现代发展有非常重要的意义。第二部分主要介绍无线火灾报警系统的工作原理。（1）此次毕业设计的系统总体预功能概述。