Sistema automático de alarma contra incendios: plan de diseño, método de diseño y medios de diseño

Diseño de alarma contra incendios basado en una red digital de voz de un solo chip

Resumen: utilizando la microcomputadora de un solo chip AT89C51, el sensor de temperatura integrado AD590 y el sensor de gas TGS202 se seleccionan como componentes sensibles, y La tecnología de fusión de información multisensor se utiliza para desarrollar una alarma de voz digital en red que se puede utilizar para alarmas contra incendios en unidades pequeñas. Palabras clave: microcontrolador; procesamiento de señales; alarma contra incendios 1 Introducción El sistema de control automático de alarmas contra incendios de mi país ha experimentado un proceso de desarrollo desde cero, desde la simplicidad hasta la complejidad, y su grado de inteligencia también es cada vez mayor. En la actualidad, los fabricantes nacionales se centran principalmente en la investigación y el desarrollo de sistemas de alarma contra incendios a gran escala para grandes almacenes, centros comerciales, edificios de oficinas de alta gama, hoteles y otros lugares. Adoptan métodos de control de alarmas regionales centralizados, que tienen sistemas complejos y. altos costos. En pequeñas unidades de protección contra incendios, como áreas residenciales, salas de ordenadores y oficinas, es necesario instalar un dispositivo automático de detección y alarma de incendios, único o regional, barato y práctico. Por lo tanto, es necesario desarrollar una estructura simple y baja. -Costo de alarma contra incendios en red digital por voz. Muy necesario. El sistema general de alarma contra incendios de una pequeña unidad de protección contra incendios se muestra en la Figura 1. La alarma contra incendios en el sitio detecta la información de incendio del sensor y utiliza un algoritmo de reconocimiento inteligente para monitorear el incendio. Cuando la alarma detecta la información del incendio, informará rápidamente la información del incendio (incluido el código de la unidad de bomberos, el nombre de la unidad, el nivel del incendio, la hora de la alarma, etc.) al centro de comando de incendios directamente a través del módem y la red de conmutación telefónica pública, y al mismo tiempo genera una señal de alarma sonora y visual, y marca automáticamente el número de teléfono reservado con anticipación para notificar al responsable correspondiente de la unidad. Con base en la información de alarma contra incendios recibida, el centro de comando de incendios consulta inmediatamente la base de datos de información sobre incendios para obtener información básica como la ubicación de la unidad, las carreteras circundantes, el tráfico, las fuentes de agua, etc., y determina rápidamente el mejor plan de extinción de incendios basado en la información obtenida, y emite la orden de alarma directamente a través de la red de cada escuadrón de bomberos. Este artículo presentará en detalle el diseño y la implementación de alarmas digitales en red por voz para pequeñas unidades de protección contra incendios. 2 Diseño del hardware de alarma 2.1 Composición del hardware Como se muestra en la Figura 2, el hardware de alarma consta de un módulo de adquisición de señal de humo de temperatura, un módulo de alarma de luz y sonido, y un microcontrolador y un módulo de comunicación por módem. En la figura, 1, 2 y 3 constituyen el módulo de adquisición de datos, 4 y 5 constituyen el módulo de alarma luminosa y sonora, y 5, 6 y 7 constituyen el módulo de comunicación con el Módem. Entre ellos, 1 es un sensor (incluidos sensores de humo y temperatura), que convierte señales no eléctricas, como la temperatura del lugar y el humo, en señales eléctricas; 2 es un circuito de acondicionamiento de señales, que acondiciona (amplifica, filtra, etc.) la señal eléctrica emitida por el sensor para que cumpla con los requisitos de conversión A/D; 3 es el circuito de conversión A/D, que completa la conversión de las señales analógicas emitidas por el sensor de temperatura y el sensor de humo en señales digitales. El módulo de alarma de luz y sonido está compuesto por un microordenador de un solo chip y un circuito de alarma. Está controlado por el microordenador de un solo chip para implementar diferentes funciones de alarma de sonido y luz (alarma anormal, alarma de falla, alarma de incendio). El módulo de comunicación del microcontrolador y módem consta de un microcontrolador, un chip de expansión de puerto serie GM16C550 y un circuito de conversión de nivel RS232 para realizar la comunicación entre la alarma y el centro de comando de incendios a través del módem. La siguiente es una breve introducción a cada uno de los módulos anteriores. 2.2 Módulo de adquisición de señal de temperatura y humo Para realizar una alarma contra incendios con precisión, seleccionar los sensores de temperatura y humo adecuados es el requisito previo para una alarma precisa. Teniendo en cuenta varios factores, este artículo elige el sensor de temperatura integrado AD590 y el sensor de gas TGS202 como componentes sensibles del sistema de adquisición. AD590 es un sensor de temperatura de dos terminales de tipo corriente producido por Analog Devices en los Estados Unidos. El circuito se muestra en la Figura 3. Dado que AD590 es un sensor de temperatura de tipo corriente, su salida es proporcional a la temperatura absoluta, es decir, 1 μA/k, y el requisito de entrada del chip de conversión digital a analógico ADC0809 es voltaje, por lo que una resistencia R1 de 10 kΩ y a La resistencia ajustable de 100 Ω W convierte la corriente en voltaje y la envía al ADC0809. Ajustando la resistencia ajustable, se puede obtener un voltaje proporcional a la temperatura absoluta en el terminal de salida VT, es decir, 10 mV/K. El humo del gas en los incendios es principalmente CO2 y CO.

El sensor de gas TGS202 puede detectar CO2, CO, metano, gas de carbón y otros gases. Tiene alta sensibilidad y buena estabilidad, y es adecuado para la detección de gases en incendios. Como se muestra en la Figura 4, cuando el TGS202 detecta CO2 o CO, la resistencia interna del sensor se vuelve más pequeña y VA aumenta rápidamente. Elija un valor de resistencia adecuado para que cuando la concentración de gas alcance un cierto nivel (por ejemplo, la concentración de CO alcance el 0,06%), el terminal VA obtenga un voltaje adecuado (establecido en 3 V). El circuito de conversión A/D utiliza el chip de conversión digital a analógico ADC0809 de 8 canales y 8 bits de uso común. El circuito se muestra en la Figura 5. Las salidas de los sensores de temperatura y humo están conectadas a IN0 e IN1 de ADC0809 respectivamente. Las direcciones de selección de canal A, B y C de ADC0809 son proporcionadas respectivamente por P0.0~P0.2 de 89C51 a través de la salida del pestillo de dirección 74LS373. Cuando P2.7=0, ADC0809 se activa junto con la señal de escritura WR***. En la figura, la señal ALE y la señal ST están conectadas juntas, la señal de dirección se escribe en el borde anterior de la señal WR y la conversión se inicia en su borde posterior. Por ejemplo, la dirección de salida 7FF8H se puede usar para seleccionar el canal IN0 para convertir el valor analógico emitido por el sensor de temperatura; la dirección de salida 7FF9H se puede usar para seleccionar el canal IN1 para convertir el valor analógico emitido por el sensor de humo. En la figura, la señal de estado final de conversión EOC de ADC0809 está conectada al pin INT1 de 89C51. Cuando se completa la conversión A/D, EOC alcanza un nivel alto, lo que indica que la conversión se completa y se genera una interrupción. En la rutina del servicio de interrupción, los datos convertidos se envían a la unidad de almacenamiento designada. 2.3 Módulo de alarma de luz y sonido El circuito de alarma de luz y sonido, bajo el control del puerto P1 del microcontrolador, puede enviar diferentes señales de alarma de luz y sonido según diferentes situaciones (incendio, anormalidad, falla). La señal de sonido la proporciona un chip de voz dedicado. Al ingresar diferentes niveles lógicos (00, 01, 10, 11) en los terminales S1 y S2 del chip de voz, se pueden obtener 4 señales de sonido diferentes. Controlado por P1.0 y P1.1 del microcontrolador. Además, el chip también necesita una señal estroboscópica, proporcionada por P1.3. Sólo cuando la señal es de alto nivel, el chip enviará diferentes sonidos de alarma según las señales de control de los terminales S1 y S2; de lo contrario, no sonará la alarma. P1.4~P1.7 del puerto P1 controlan respectivamente 4 diodos emisores de luz para proporcionar una alarma luminosa, como se muestra en la Figura 6. Las luces controladas por P1.4~P1.7 son verde (luz de señal normal), amarilla (luz de señal de falla), roja (luz de señal anormal) y roja (luz de señal de incendio). Cuando estos terminales de salida emitan un nivel bajo, las luces de señal correspondientes se iluminarán y emitirán una alarma. 2.4 Módulo de comunicación de microcontrolador y módem Cuando la alarma detecta información de incendio, además de generar señales de alarma luminosas y sonoras en la escena del incendio, la información de incendio también debe marcarse automáticamente de acuerdo con el número de teléfono reservado previamente para notificar al personal relevante de la unidad y reportarlo rápidamente al centro de comando de incendios, para este propósito, el sistema diseñó un microcontrolador y un módulo de comunicación Módem, que consta de un microcontrolador, un chip de expansión de puerto serie GM16C550 y un circuito de conversión de nivel RS232. Debido a limitaciones de espacio, el circuito de hardware y la programación del módulo de comunicación no se discutirán en detalle. 3 Diseño del programa de monitoreo de alarmas El diagrama de flujo del programa de monitoreo se muestra en la Figura 7. Después de restablecer el sistema, primero se debe inicializar, incluida la inicialización de cada registro de control, la configuración de la dirección de entrada de la rutina del servicio de interrupción, la configuración de la pila, etc. Para facilitar el mantenimiento del sistema y la expansión de funciones, se adopta un método de programación modular. Las funciones específicas de cada módulo del sistema se implementan mediante llamadas a subrutinas. Este sistema incluye principalmente una subrutina de recopilación de datos, una subrutina de alarma y juicio de incendio y una subrutina de comunicación por módem. 3.1 Subrutina de adquisición de datos El diseño del programa de la parte de adquisición de datos incluye: activar IN0 e IN1 de ADC0809 para realizar la conversión A/D, que se completan con las subrutinas ADC1 (conversión de temperatura) y ADC2 (conversión de concentración de humo) respectivamente; Datos convertidos, almacenados en la unidad de memoria designada, completados por la rutina de servicio de interrupción INT1. Después de cada conversión A/D de la unidad, espere la interrupción externa 1. La llegada de la interrupción indica que la conversión A/D se ha completado y los datos convertidos se leen a través de la rutina del servicio de interrupción.

3.2 Procedimiento de alarma y juicio de incendio Para reducir la tasa de falsas alarmas, el sistema adopta el método de recolección múltiple y juicio múltiple. Después de cada recopilación de datos, la situación en el sitio se juzga en función de los datos obtenidos: 00H significa normal, 01H significa anormal y 02H significa incendio, luego se realiza el juicio final sobre el incendio en función de los resultados de múltiples juicios; La situación del almacenamiento de datos en la unidad de almacenamiento RAM interna se muestra en la Tabla 1. El método de evaluación específico es el siguiente: (1) Realice dos recopilaciones de datos sobre la temperatura y el humo y juzgue si la temperatura es ≥100 ℃ y la temperatura es anormal, establezca la bandera en 1; de lo contrario, el humo es 0 (CO, La concentración de CO2) es ≥0,06%, la concentración de humo es anormal, configure la bandera en 1; de lo contrario, es 0. (2) Juzgue la situación en el sitio en función de la temperatura anormal y las banderas de humo. Ambas banderas son 0, lo que indica que la situación es normal, y envía 00H a la unidad 53H o 56H, solo una de las dos banderas es 1; que la situación es anormal y envía 01H; Ambos son 1, lo que indica que hay un incendio y se envía 02H. (3) Haga un juicio final basado en las dos situaciones y emita una alarma. Si los datos en 53H y 56H son diferentes, significa una falsa alarma y, de lo contrario, ajuste la subrutina de alarma de falla. datos en la unidad. 00H significa que la situación es normal y regresa. 01H significa que la situación es anormal, llame a la subrutina de alarma anormal. 02H significa que hay un incendio en el sitio, ajuste la subrutina de alarma contra incendios e informe la situación del incendio al centro de bomberos. 4 Conclusión La alarma contra incendios en red digital por voz desarrollada en este artículo para uso en pequeñas unidades de protección contra incendios tiene las siguientes características: (1) Puede alarmar humo interior (CO2, CO) y cambios de temperatura (alarma acústica y visual). (2) Si ocurre una falla de hardware (como un sensor que se queda atrás, componentes internos dañados, etc.), se puede emitir una alarma de falla. (3) Si solo un parámetro es anormal (como la concentración de humo es demasiado alta o la temperatura es alta), se puede enviar una señal de alarma anormal y el personal de servicio puede ir al lugar para solucionarlo. (4) Si el humo y la temperatura son anormales al mismo tiempo, significa que hay un incendio, se emite una alarma de incendio y la información del incendio se informa al centro de comando de incendios de manera oportuna. Los experimentos de simulación de campo muestran que este sistema es seguro y confiable con una baja tasa de falsas alarmas. Y debido a su pequeño tamaño, fácil operación y mantenimiento y bajo costo, tiene amplias perspectivas de aplicación.