智能防火系统设计(2)

邵阳学院毕业设计(论文)

本课题所设计的防盗防火报警系统符合国家建设部对普及型住宅小区的要求，实现功能包括:能对住宅的火灾、有害气体泄露等实行自动报警；还能对盗窃以及入室抢劫实行自动报警；住宅设置紧急呼叫系统；用户端自动报警器对各传感器的信号进行检测和控制；用户端自动报警装置对双音多频(DTMF)编、译码器控制，使住宅通过电话网实现与相关部门(小区管理中心或110/119报警台)之间的数据交换:小区管理中心中央控制器对各用户端自动报警器完成数据的采集和信号的传输。

该智能报警系统主要包含用户端电子防盗防火系统及监控管理控制中心两大部分。用户端的电子防盗防火系统又包括探测器、自动报警器及输出等组成部分，并将模块化思想引入此系统，从而使整个系统的功能更完善、灵活、可调。课题重点设计了自动拨号报警部分，完成了防盗防火的自动拨号报警功能。

本课题内容属于硬件电路的设计与应用方面，实现过程包括电路原理设计、元器件(芯片)选择与特性测试、编制程序及软件调试、整体电路编程器调试。在设计实现过程中，仪器设备主要用到HP54620A逻辑分析仪，HP示波器，信号发生器，直流稳压电源，万用表等以及电脑和单片机相应开发设备。

另外，在满足各项性能指标的前提下，不仅要考虑到系统的易用性，还要努力降低成本，使其经济实用，在保证灵敏度的情况下，尽量降低误报率，确保在同类产品中的智能化住宅防盗防火报警系统竞争地位。

智能防盗防火报警系统是当前智能报警领域的技术热点，相关技术资料较多，但多为单纯只含防盗或防火功能。加上已经有气体传感器等成熟技术的基础，因此，在多种技术的基础上并加以融合和改进，完全可以设计出功能完善和结构合理的新型报警系统。

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第2章 系统总体设计方案

2.1智能报警系统的总体构成

本防盗防火报警系统是一种新型的电子安全报警系统，该系统的设计是将电子探测、智能控制和电话通讯技术相结合，从而形成一个两级联网通讯的防盗、防火报警系统。系统总体构成包括防盗防火探测器、用户端自动报警器、管理监控中心中央控制器与通讯线路四个模块，系统组成框图如图2.1所示。

看门狗电路 模拟量及 传感器信号 用户端自动报警器AT98C51 密码控制电路 DTMF拨号电路 电话机 接口电路 电源电路 通信模块 电源电路 语音检测报警电路 通信模块 看门狗电路 打印接口 中心控制器 管理中心 图2.1智能住宅防盗防火报警系统组成框图

用户端自动报警器安装于居民住宅，用于对居民住宅各个不同部位的不同类型探测器(红外、微波、光电感烟、温度、一氧化碳)进行监测与控制，并对从各个探测器采集来的数据进行处理。当出现异常情况时，通过家中的电话线路自动拨号报警，并与中央控制器建立联系，将相关信息传送至中央控制器中。系统不需要另外占用电话线路，当有报警信号时，报警电话享有电话线路的优先权。用户端自动报警器还能接收来自管理中心中央控制器的各种查询命令。

小区监控管理中心中央控制器安装于住宅小区的值班室内，可以同时控制、管理多个用户端自动报警器，主要用于接收处理从用户端报警器传来的数据信息，一旦收到报警信息立即进行存储以备查询，主控计算机通过对中央控制器的查询可显示出各种报警信息，同时由高响度喇叭等设备告知值班人员，以便及时做出相应的处理。

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2.2报警系统的功能及工作过程

智能住宅防盗防火报警系统具有以下特点和功能: (1)系统采用模块化设计。

(2)前端报警器能够快速、准确地检测到现场的异常状态，经确认后及时通报给中央控制器。并能够可靠地进行盗情、火情报警，通过电话线拔打预先设置的1-6组电话/手机号码(小区监控管理中心电话、用户个人电话、用户单位电话、盗警电话110,火警电话119、紧急呼救电话)，进行语音报警。报警完毕自动回到警戒状态，等待下一次报警。

(3)用户端自动报警器可检测探测器或传输线路发生的故障(如探头断线或掉电等)，并可向中央控制器报告故障情况。

(4)系统开关机采用密码控制且允许修改密码，防止误报同时增加用户端自动报警器的保密性。

(5)中央控制器可自动判别报警信号的来源，生成报警日志，如实纪录报警发生的地点、时间、日期，以备日后查询。

(6)用户端自动报警器内提供备用电源，在没有市电的情况下，交直流供电自动切换，确保系统在停电时能继续工作。 系统的基本工作过程:

用户端的防范现场，一旦有人入侵、或发生火灾等紧急情况时，与之相应的报警探测器(各种防火、防盗及手动报警按钮等)则立即向用户端自动报警器发出报警信号。接到警情事件后，自动报警器立即进行确认(多次巡检中断信号)，若50s后无人解除警情同时警情确认无误后，进行事件的现场声(蜂鸣器)、光(LED )报警，同时用户端自动报警器自动向相关部门拨打预先设置好的报警电话号码，进行语音报警。在用户端自动报警器的面板上设有LCD显示器、键盘以及三色警灯(LED)，三色警灯分别指示火灾或红外/微波双鉴的防火防盗报警、正常工作及系统出现故障的状态，即报警灯(红)、工作灯(绿)和故障灯(黄)。正常时LCD显示时间，事件发生时锁定显示当时的时间。

用户端报警器同时具有探头故障报警功能，避免由于探头掉电而漏报，出现故障时点亮故障灯；如果判断探头掉线(被剪断)，则声光报警。如果出现误触发而报警时可以通过触发延迟时间(60s定时器)去解除，另外用户端自动报警器还具备状态信息(如有智能化住宅防盗防火报警系统无交流电、备用电池电量是否不足等)上报的功能，可以对预设的普通电话、手提电话实现报警。

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与此同时，前端自动报警器通过通讯线路向小区监控中心发送报警信号，从小区监控中心的计算机屏幕上不但可以准确地区别显示出报警的类别(盗窃、火警、紧急呼救等)，还可以显示出报警的单位、地址、电话号码及联系人等信息，并由中央控制器打印出报警的有关信息，同时报警信息发送至主控计算机数据库，以备查询。

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第3章 用户端探测器设计

探测器电路部分包括防盗探测器电路与防火探测器电路两大部分，其中设计了红外、微波及光电感烟探测电路。由多种类型传感器实现多元信号综合检测是本系统中探测电路部分的基本设计思想，多元信号检测一方面完成盗情与火情的实时监测任务，另一方面大大降低了探测器部分的误报率，提高了整个系统的可靠性和抗干扰性。

3.1防盗探测器电路设计

防盗探测器是由红外与微波探测器组成的双鉴探测器，较之以往的微波或红外单信号探测器，其误报率明显下降，原理示意图如图3.1所示。

热释电红外探测器 微波 探测器 74LS 与非门 用户端自动报警器AT89C51 图3.1双鉴探测器原理示意图 双鉴探测器工作时将探测到的红外和微波两种信号经过与非门处理后送单片机，即只有同时检测到两个探测器输出端口为高电平信号时，自动报警器才会响应盗情报警信号，否则不报警。通过这样双重的检测就进一步减小了外界干扰，降低了报警信号误报的发生率，下面介绍本系统中红外与微波探测器电路的设计原理、特点以及实际的工作过程。

3.1.1热释电红外线探测器 热释电红外探测器基本原理

热释电红外传感器通过接收移动人体辐射出的特定波长的红外线，可以将其转化为与人体运动速度，距离，方向等有关的低频电信号。传感器的电压响应度与入射光辐射变化的频率成反比，因此，当恒定的红外辐射照射在探测器上时，探测器没有电信号输出，所以恒定的红外辐射不能被检测到；而物体移动速度越快，同样的入射功率下，输出电压就会越小，只有达到报警阀值电平时，探测器才会有电压信号输出。根据该特性，选择热释电红外探测器适用于盗情信号的检测。

探测器原理框图如图3.4所示，当人体进入警戒区，人体温度会引起环境温度辐射场的变化，通过菲涅尔透镜，热释电红外探头感应到的是人体温度与背景温度的差

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