《遠程的災害報警系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化專業(yè)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《遠程的災害報警系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化專業(yè)（31頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、遠程的災害報警系統(tǒng)的設計 摘 要：火災自發(fā)報警系統(tǒng)在如今的智能建筑中有著非常非常重要的人命保護效果。伴隨著傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)、集成電路和微電子技術(shù)向前發(fā)展的越來越好，火災自發(fā)報警系統(tǒng)擁抱著很好的發(fā)展機會、千載難逢的機會。本論文目的是弱化火災自發(fā)報警系統(tǒng)的錯誤通報率和遺漏通報率，強化系統(tǒng)的智能化技能。第一地方介紹了火災的優(yōu)點、火災探測原理和建筑火災模型的架起方法。就有線網(wǎng)絡的不好的地方，設計了無線通信節(jié)點，組成了無線通信網(wǎng)絡，起初就火警系統(tǒng)的需要，設計了火災報警可控裝置和火災自動檢測節(jié)點，這個節(jié)點是由兩層架構(gòu)做的。設計了一種架起在嵌入式系統(tǒng)的火災報警控制系統(tǒng)之上，做成了火災智能判斷算

2、法和查驗節(jié)點的全方位的管控治理。以單片機為內(nèi)核芯片，設計了復合檢測節(jié)點電路，采取收集煙氣量、溫度和CO量數(shù)值信息，分析了智能建筑中的火災特征數(shù)值信息值，和用了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡對火災著手初控制，檢出查驗亂序、非線的物理實體架構(gòu)，著手初了處置，取得了非常好的結(jié)果?？扇轿挥眯袠I(yè)人才經(jīng)驗的模糊控制、推理技能和神經(jīng)網(wǎng)絡學習技能、自適應技能等好的方面。就專家早就獲得的知識和火災實驗查測出的數(shù)值信息，給訓練和測試樣本集，完美化模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模塊，最后的東西很好，網(wǎng)絡模型有非常好的泛化技能。用了附加動量項的東西和自適應學習速率，極大強化了網(wǎng)絡的收斂速度；第三，利用了以NRF905的通用無線通信節(jié)點為根本，弄了無線

3、網(wǎng)絡，和利用于智能建筑的自動火災報警系統(tǒng)，完成了火災報警系統(tǒng)里面的無線信息互換?？煽匮b置和檢測節(jié)點的傳送，完成了火災報警系統(tǒng)的集成，改好了有線通信網(wǎng)絡的不足，本論文弄好了火災報警系統(tǒng)的全方位設計和一些關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)。最好的結(jié)果闡述了，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡會強化火災探測精度，弱化火警系統(tǒng)的錯誤通報率，強化了系統(tǒng)的智能化檔次，填好了國內(nèi)智能火災探測算法里面的空白。無線網(wǎng)絡的利用強化了系統(tǒng)的設計和集成的靈活技能，無線網(wǎng)絡所以有廣闊無垠的發(fā)展地方，有了極好的研發(fā)內(nèi)涵。最后說了一下智能建筑火災報警系統(tǒng)的前景方向，給出了幾個需要進一步研發(fā)和探討的東西。 關(guān)鍵詞:火災自發(fā)報警系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡，無

4、線通信網(wǎng)絡 Design of Remote Disaster Alarm System Abstract：The automatic fire alarm system (FAS) is vital to the modern intelligent buildings (IB) for fire safety. As technology of the sensor, the wireless communication, the integration circuit and the micro-electronics gr

5、adually progresses, the FAS meets an excel lent opportunity. The purpose of this study was to reduce the distortion alarm rate and failure alarm rate, and improve the system intelligence level of FAS. The characteristics of the fire process, the fire modeling design approach and the principle of fir

6、e detection are presented. The fuzzy neural network (FNN) algorithm is introduced to complexity fire detection. Furthermore, the wireless communication node is designed, and a wireless communications network (WCN) is set up to fill up the deficiency of wire network. According to the requirement of F

7、AS, a two-level architecture system composed of a FAS 一氧化碳ntroller and detection node is designed. The FAS controller is designed based on embedded system for achieving the fire detection algorithm and managing the detection nodes designed based on MCU for collecting and transforming the smoke conce

8、ntration signal, temperature signal and co concentration signal. Analysis of the fire signal characteristic of IB is described. The FNN intelligent algorithm is applied to fire detection which is a complex non-linear structure system. The expertise, reasoning ability of fuzzy system and learning, se

9、lf-adaptability ability of neural networks are utilized to deal with fire detection. The FNN training and testing are accomplished based on the sample set supplied by expert knowledge and fire tests. The result indicates the FNN model has a satisfactory generalization ability Furthermore, the access

10、ional momentum and the adaptive learning rate method which can accelerate the convergence rate of the FNN are presented. The universal communication node is designed based on nRF905, and the WCN is set up and applied to FAS of IB to realize the communication between the FAS controller and the detect

11、ion nodes, system integration of the FAS, and fill up the defect of wire communication networks. The FAS design and some key technologies have been completed. Research proves that FNN can improve the accuracy of fire detection, reduce distortion alarm rate and failure alarm rate, improve the intelli

12、gent level of FAS, and fill up the deficiency of domestic fire detection. The flexibility of FAS design and integration is further enhanced by utilizing the WCN, which is of great value to further research and has enormous room for growth. In conclusion, the prospect of FAS in IB and the further stu

13、dy and issue are proposed, respectively. Key words: Automatic fire alarm systems, Embedded system, Fuzzy neural network, Wireless communications network 目錄 第一章：緒論 4 第2章火警系統(tǒng)的總體方案設計 5 2.1系統(tǒng)的設計原則 5 2.2系統(tǒng)總體方案設計 5 2.2.

14、1系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架 5 2.2.2系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架 6 2.3系統(tǒng)的設計的大部分器件選型 6 2.3.1嵌入式處置器選型 6 2.3.2單片機選型 7 2.3.3傳感器選型 7 2.3.4無線收發(fā)芯片選型 8 2.4嵌入式操作系統(tǒng)的選擇 8 2.5本章小結(jié) 8 第3章火警系統(tǒng)的硬件設計 8 3.1火災報警可控裝置設計 8 3.1.1火災報警可控裝置硬件架構(gòu) 9 3.1.2存儲器電路 9 3.1.3時鐘與復位電路 9 3.1.4電源電路 9 3.1.5液晶顯示電路 10 3.1.6鍵盤電路 10 3.2火災復合探測節(jié)點設計 10 3.2.1探測節(jié)點的硬件架構(gòu)

15、10 3.2.2探測節(jié)點關(guān)鍵電路 10 3.2.3前端信息調(diào)理電路 10 3.3無線通信網(wǎng)絡 11 3.3.1無線通信節(jié)點設計 11 3.3.2電路的抗干擾措施 11 3.4報警及聯(lián)動模塊 11 3.5本章小結(jié) 12 第4章總結(jié) 12 致謝 13 參考文獻 13 第一章：緒論 我國智能建筑越來越厲害、消防系統(tǒng)也越來越好，火警設備的利用和研發(fā)路程也越來越好。我國頒布的設計標準著手初使智能建筑說成為用建筑物為基臺，擁有信息設施、信息化利用、建筑設備、公共安全等很多其他系統(tǒng)，把系統(tǒng)、架構(gòu)、管理、服務和優(yōu)化系統(tǒng)合成一個整體，有了安全系數(shù)高的建筑大環(huán)境。新標準是一個

16、里程碑，他變化很多，把我國建筑智能化進程推向一個新高度，促進了新的發(fā)展。最近這些年來，很多高科技成績現(xiàn)在利用在智能建筑物當中，多種多樣的智能化設備在用，相關(guān)的火警系統(tǒng)是智能建筑自動化系統(tǒng)里面的很非常重要的地方。我們習慣說到：“預防重于火”，但預防是沒有完全的避免火災的被看見，要是火災被看見了，我們能及時知道并能很好的有應對措施著手初處置，那我們的財產(chǎn)損失和人生安全傷害就會因之而降到最小了。伴隨的經(jīng)濟的快速發(fā)展，火警設備的生產(chǎn)和利用有很大的發(fā)展。今天，各大城市的很多根本設施都有火警系統(tǒng)的利用，且絕大多數(shù)都發(fā)揮了其效能，遺憾的是現(xiàn)在的火警系統(tǒng)大都大都是智能化級別不優(yōu)秀，火災探測精確程度有好有壞等諸

17、多問題，特別值得說的是對于一些消防安全問題大、管理又差的商場，里面的火警設備更需改好和變得完美?；鹁到y(tǒng)大部分是給予給那些根本設施和利用地方，又被稱之為工業(yè)與民用建筑，里面是民用住宅，商業(yè)建筑和工業(yè)廠房等建筑，就里面的商用建筑為對象，著手初火警系統(tǒng)的設計與研發(fā)。 就現(xiàn)在而言，國內(nèi)越來越多的商場和批發(fā)市場，鑒于里面的人員架構(gòu)十分繁雜，貨物商品又堆放十分密集，火災荷載非常大，易燃因素特別的繁雜等諸多干擾，特別容易引發(fā)火災，乃至爆炸。伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展的越來越快，我國就現(xiàn)在為止已經(jīng)脫離了物資匿乏、食不果腹的年代，現(xiàn)今的物資水平是豐沛、富足的并日趨增長、越來越多，與此同時也就使我們面臨火災總量持續(xù)

18、增長的壓力和群死群傷火災多發(fā)的高風險，火災形勢不容樂觀?；鹁到y(tǒng)對之于加強公共安全、保護人群的人身財產(chǎn)安全，擁有特別非常重要的社會潛在價值，在公共場所設置火警系統(tǒng)是十分有關(guān)鍵的。 于智能建筑里，火警系統(tǒng)擁有迅速監(jiān)測冒火情況的技能，特別是能發(fā)現(xiàn)人群不易發(fā)現(xiàn)的火災早期癥狀，可將火災伴隨而來的生命財產(chǎn)損失降到我們會承受的程度?；馂陌l(fā)生的著手初階段，會使得燃燒物質(zhì)分解，引起出特別多的對人體有毒氣體--一氧化碳，人們就可能在不知道冒火情況的場景下被引起一氧化碳中毒，進而沒有力氣逃跑生存，火警系統(tǒng)可監(jiān)測到一氧化碳量的變化，為人們給予一氧化碳量超標報警信息，通知人們及時疏散。 我國火災報警系統(tǒng)的研發(fā)時間

19、較晚，從20世紀70年代才著手初研制生產(chǎn)這種東西。但自從改革開放以來，高層建筑甚至超高層建筑越來越多，使得火警系統(tǒng)的需求水平迅速增加，與此同時也就希望火警系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新，進而帶動了這個行業(yè)的發(fā)展的越來越好。我國火警系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和利用的等方面持續(xù)地吸引了社會各界的人力、物力、財力和科技的投入，并取得了非常棒、非常好的成績。在我國，利用的無線通信的火警系統(tǒng)越來越受到重視、強調(diào)。鑒于它擁有安裝隨意、對建筑物不破壞作業(yè)、靈活好，方便于擴大等好處，好用于特別多的地方，就像名勝古跡、體育館、博物館、展覽中心、處于施工階段的建筑物、醫(yī)院等根本設施，火警系統(tǒng)的智能能大部分表現(xiàn)在火災判決和統(tǒng)籌管理方面，有細

20、分成分散式、集中式和分布式三種，分散式系統(tǒng)是由非智能型可控裝置很多智能型探測節(jié)點綁扎形成，由探測節(jié)點結(jié)束火災狀態(tài)的判斷;集中式系統(tǒng)由智能型可控裝置和很多非智能探測節(jié)點構(gòu)成，探測節(jié)點僅將火災考察量傳送給可控裝置，由可控裝置智能地判斷火災狀態(tài);分布式系統(tǒng)的可控裝置和探測節(jié)點均為智能型，也是今后火警系統(tǒng)的發(fā)展方向。 第2章火警系統(tǒng)的總體方案設計 2.1系統(tǒng)的設計原則 在智能建筑里面，火警系統(tǒng)是一個非常非常重要的子系統(tǒng)。而在系統(tǒng)的設計時，應記得系統(tǒng)的設計的首要原則，和在保證一下系統(tǒng)會、安全、實用、易操作、抗干擾以及可擴大的需要下，著手初硬件電路設計，硬件設計還應想一下零部件的成本

21、、貨源的狀態(tài)、實際可操作和技術(shù)的水平等，并應該保留一下里面硬件的資源和外部的擴充接口，使得系統(tǒng)的后續(xù)擴大。在著手初軟件的設計時呢，應依照抽象、分而治之、模塊等設計思想，利用架構(gòu)化的設計方法，依次著手初軟件總體設計和詳細的設計。軟件正確、健壯、會、高效、易用等屬大都是軟件設計的表征目的。 2.2系統(tǒng)總體方案設計 2.2.1系統(tǒng)硬件總體構(gòu)架 火警系統(tǒng)里面有火災探測的節(jié)點、火災報警的可控裝置、消防聯(lián)動的報警機器、無線通信的節(jié)點等系統(tǒng)的硬件總體設計構(gòu)架?；馂牡奶綔y節(jié)點對煙霧的量、溫度、一氧化碳量的探測器輸出的信息著手初我們想要的收納，將火災狀態(tài)物理的量變換成電信息，并有了無線通信的網(wǎng)絡將收集到的

22、信息傳送到火警可控裝置?；馂奶綔y的節(jié)點是系統(tǒng)的前端的根本地方，所以，探測節(jié)點能的狀況將干擾到系統(tǒng)的整體的能。 無線通信的網(wǎng)絡是數(shù)值信息傳輸?shù)母荆瑹o線通信的節(jié)點是無線通信網(wǎng)絡的根本通信單元，有了無線通信節(jié)點兩者間的通信，順便完成火災探測節(jié)點與火災報警可控裝置兩者間的數(shù)值信息與信息的交互，進行火災報警系統(tǒng)的數(shù)值信息的傳輸、控制的信息傳遞及探測的節(jié)點的統(tǒng)籌管理等能力。 火警可控裝置是數(shù)值信息處置和防火區(qū)域管理的關(guān)鍵，它接收到探測節(jié)點傳送來的數(shù)值信息，有了智能火災的判別算法對多元的火災考察量著手初信息結(jié)合，并作出智能的判斷，然后再決定是否引起控制的信息對聯(lián)動的機器實施控制，火警可控裝置將對其管理

23、的范圍內(nèi)的所有探測的節(jié)點著手初綜合的管理。 當火警可控裝置判斷有火災發(fā)生時，就要啟動聯(lián)動的報警機器。第一呢，啟動火警揚聲器，說出區(qū)域內(nèi)的人員有冒火情況被看見，自動啟動的位置上的消防聯(lián)動機器;倘若現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)冒火情況被看見，用手按下報警按鍵，火災報警的可控裝置會立即的啟動聯(lián)動機器。聯(lián)動的機器大都是包括疏散警鈴、消防廣播、消防應急照明燈、排煙系統(tǒng)等一系列聯(lián)動機器 2.2.2系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架 傳統(tǒng)的火災報警的系統(tǒng)信息處置利用閉值判斷和方向檢測算法，由于利用的傳感器的種種越來越多，系統(tǒng)的繁雜持續(xù)改善，探測器和探測節(jié)點會受到旁邊環(huán)境中的干擾源干擾，會使之系統(tǒng)錯誤通報率和遺漏通報率陡增，此時

24、利用閩值判斷和方向檢測算法無法應對錯誤通報率和遺漏通報率高的問題。一所以火災探測的算法問題是應對問題的關(guān)鍵。為了降小系統(tǒng)錯誤通報率和遺漏通報率，將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡火災探測算法利用到火災報警系統(tǒng)中，著手初多元數(shù)值信息的數(shù)值信息結(jié)合和智能處置，進而改善系統(tǒng)的會和穩(wěn)定。在防火的分區(qū)的火災報警的可控裝置內(nèi)進行火災智能探測算法，對探測器收納到的信息著手初智能化的信息處置。 火災報警可控裝置的軟件設計是本文的關(guān)鍵地方，也是本課題的工作重點之一。在架起模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型根本上，著手初智能算法的研發(fā)，進而在可控裝置上進行智能火災判別算法，以及其他關(guān)鍵能力的軟件設計。在著手初軟件設計發(fā)展期間中，應利用逐步求

25、精、分而治之、模塊等根這論文的內(nèi)容原則，利用總體與詳細相結(jié)合的架構(gòu)化軟件設計方法。 為了達到模糊神經(jīng)網(wǎng)絡運算的精度期望，利用ARM7處置器的浮點數(shù)運算技能，在嵌入式軟硬件處上架起模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型，結(jié)合神經(jīng)的網(wǎng)絡和模糊系統(tǒng)的好處，利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡算法來進行火災智能化判別。利用高級語言編程，進行以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)的火警系統(tǒng)的軟件能力為基礎的操作。采用無線通信方法，使用會的通信協(xié)議，進行無線通信的服務程序。 探測節(jié)點的程序大部分包括信息收納程序和無線通信服務程序，前者大部分完成煙霧量、溫度、一氧化碳量信息的收納，并將物理量轉(zhuǎn)化為數(shù)值信息，而后來的則將收納的數(shù)值信息發(fā)送到火災報警的可控裝置

26、。 2.3系統(tǒng)的設計的大部分器件選型 2.3.1嵌入式處置器選型 依據(jù)火災報警可控裝置的特殊期望，使用嵌入式系統(tǒng)作為設計處，大部分依然是依附于嵌入式系統(tǒng)的很多好處。第一呢它是直接面對利用和用戶的，可依據(jù)火災報警系統(tǒng)的具體利用需求著手初定制;第二呢它的浮點數(shù)運算技能使其適應于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)值信息運算;第三呢它的多目的處置技能會為火災報警可控裝置給予多目的的操作處;最后擴大Flash ROM后能用來存儲軟件代碼和各種非常重要的數(shù)值信息(如模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的數(shù)值信息、綜合管理模塊數(shù)值信息等)。它還擁有斷電保護、功耗小等好處?，F(xiàn)在，嵌入式系統(tǒng)很多利用于工業(yè)控制、儀器儀表、通信和家電等地方，它的很多

27、利用使得火警系統(tǒng)迎來新的發(fā)展機遇。現(xiàn)在，世界上有Atmel ,Philips ,Intel , Samsung,Sharp等芯片制造商獲得了ARM技術(shù)授權(quán)，并分別開發(fā)了各種各樣的ARM處置器，ARM微處置器有很多好處，它的體積很小并有更加微型化的發(fā)展方向，功耗也極小、成本也越來越小，不僅如此它更具備其特別的地方的是它擁護Thumb (16位)/ARM (32位)雙指令集，尋址方法十分靈活，也好記，它還利用了大量的寄存器，大多的數(shù)值信息操作大都是在寄存器中著手初的，所以指令執(zhí)行起來速度更快，效率更高。其強大的浮點數(shù)運算技能適于著手初繁雜的數(shù)值信息運算的需求。 2.3.2單片機選型

28、 火災復合探測的處置單元用Philips公司開發(fā)的P$7LPC767單片機，它是在80C51內(nèi)核根本上的改進產(chǎn)品，擴大了看門狗、模擬比較器、DART , IzC , ADC上電復位檢測、欠壓復位檢測等能力，利用加速80C51處置器架構(gòu)，其指令執(zhí)行速度是標準80C51 CPU的2倍，達到多方面的能需求，能用來許多期望高集成度、小成本的地方，擁有片上代碼存儲地方和犯字節(jié)的用戶代碼地方，能用來存儲代碼以及復合探測單元的編碼，P87LPC767操作電壓范圍較寬( 2.7V-6.OV )。 2.3.3傳感器選型 火災發(fā)展期間大多數(shù)是陰燃和明火兩個發(fā)展期間。在陰燃發(fā)展期間中，會引起直徑為0

29、.01-10um的白色、灰白色或黑色煙霧粒子;在明火發(fā)展期間中，會引起明亮的火焰和大量熱量，并以電磁輻射向旁邊環(huán)境輻射;燃燒發(fā)展期間中燃燒物質(zhì)會分解引起大量的一氧化碳，所以煙霧量、溫度以及一氧化碳量大都是非常重要的火災考察量，選擇相應的探測器是系統(tǒng)的設計的關(guān)鍵。1、煙霧傳感器：大部分有離子式和光電式兩種，光電式煙霧傳感器為新型的傳感器，但現(xiàn)在大多利用散射型，對白色煙霧響應效果很好，而對黑色煙霧響應效果較差。對于智能建筑的煙霧傳感器的能力需求，這論文的內(nèi)容利用NIS-09C型離子式煙霧傳感器，里面有微量的放射物質(zhì)媚(Am)241，傳感器被金屬電極覆蓋，放射能不會泄露。它對白色、灰白和黑色煙霧都有

30、良好的響應，但其受環(huán)境濕度干擾很大。NIS-09C是擁有小功耗、普適的傳感器，適用于高靈敏度煙霧探測器、火災報警系統(tǒng)。2、一氧化碳氣體量傳感器：有火災發(fā)生時，在一氧化碳量、溫度和煙霧量等考察量中，一氧化碳引起的最早，對人的生命安全構(gòu)成的威脅最大。為防止人們吸入過量一氧化碳中毒而無力逃生，選擇高效的一氧化碳氣體傳感器十分非常重要。本文利用NAP-505型電化學一氧化碳氣體傳感器。3：溫度傳感器 ：物質(zhì)燃燒時，會釋放出大量的熱量，環(huán)境溫度會明顯陡增，所以溫度在火災探測中是一個非常重要的考察量。這論文的內(nèi)容用HN37型溫度傳感器，其體積小、重量輕、靈敏度高。 2.3.4無線收發(fā)芯片選型

31、無線通信網(wǎng)絡是火災報警可控裝置與探測器數(shù)值信息收納單元兩者間著手初數(shù)值信息交互通信的根本，在某些特殊用地方，它比有線網(wǎng)絡擁有完美的能，所以，用無線通信網(wǎng)絡作為火災報警系統(tǒng)的通信手段是一個比較理想的選擇。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展越來越快，高頻芯片的研發(fā)有了很大的跳躍。將信息處置電路集成在一個芯片上，解決無線信道的不穩(wěn)定，改善無線信道的質(zhì)量，使得無線通信設備的體積變小，重量變小，價格變小。使用集成的無線收發(fā)芯片作為收發(fā)設備的信息處置關(guān)鍵已經(jīng)成為主流的選擇。 2.4嵌入式操作系統(tǒng)的選擇 眾所周知，Linux擁有非常強的穩(wěn)定性能和好的的網(wǎng)絡能力，會使用于通用處置器，也會移植到許多嵌入式芯片，但是它對

32、沒有里面MMU(內(nèi)存管理單元)的ARM處置器卻沒有辦法。而GNU組織開發(fā)了一種種似于Linux的操作系統(tǒng)，專門用于片內(nèi)無MMU的微處置器，它除了適應于無MMU處置器的優(yōu)點以外，其他方面與Linux沒有差別?，F(xiàn)在，在用了片內(nèi)無MMU的微處置器的中小端嵌入式產(chǎn)品中，由于CLinux擁有系統(tǒng)穩(wěn)定、開放源碼、網(wǎng)絡能力強大等特有的好處，越來越受到人們的看好。由于本系統(tǒng)用的S3C44BOX處置器的里面沒有MMU，所以用CLinux作為嵌入式操作系統(tǒng)。 2.5本章小結(jié) 本章我說了系統(tǒng)的設計的根本原則，以及給出硬件的總體方案設計，并結(jié)合硬件處，給出軟件總體方案設計。從系統(tǒng)的設計需求出發(fā)，給出大部分

33、器件的選型和嵌入式系統(tǒng)的選型。 第3章火警系統(tǒng)的硬件設計 3.1火災報警可控裝置設計 火災報警可控裝置(以下簡稱可控裝置)是火警系統(tǒng)中的關(guān)鍵地方，它是一個防火區(qū)域內(nèi)的火災信息處置與報警的控制關(guān)鍵，將完成區(qū)域內(nèi)的冒火情況辨識、聯(lián)動報警機器的控制、人機交互以及與探測器兩者間的交互通信目的。所以，可控裝置對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定起到非常重要作用。為了完美地完成可控裝置的設計工作，用分模塊化設計方法，即將系統(tǒng)細分成關(guān)鍵模塊、時鐘及復位電路、電源電路、液晶顯示電路、鍵盤電路等。 3.1.1火災報警可控裝置硬件架構(gòu) 可控裝置除了含有聯(lián)動控制、自動報警、人機界面、數(shù)值信息存儲等根本

34、能力外，還含有智能型的火災判別技能和會的通信網(wǎng)絡。本系統(tǒng)的可控裝置以Samsung公司的ARM7處置器S3C44BOX為關(guān)鍵，含有小功耗、小成本、高能等優(yōu)點，在其控制關(guān)鍵根本上還擴大了無線通信能力、人機界面、SDRAM , Flash ROM ,串行口通信以及以太網(wǎng)可控裝置能力。 3.1.2存儲器電路 Flash ROM和SDRAM是嵌入式操作系統(tǒng)CLinux運行的關(guān)鍵部件，也是與S3C44BOX共同構(gòu)成可控裝置的關(guān)鍵模塊。Flash ROM用于存儲Boot Loader, CLinux系統(tǒng)程序代碼、文件系統(tǒng)，而SDRAM同步動態(tài)隨機存儲器是保證CLinux系統(tǒng)能正常運行的非常重要

35、地方。Flash ROM使用SST公司的SST39VF160Q，它是一款1 M x 16bit的Flash存儲器.，十分可用嵌入式系統(tǒng)用。程序燒寫電壓期望必須為2.7V;它含有20個地址輸入端的16個數(shù)值信息輸入/輸出端;CE# , OE# , WE#分別為片選端、輸出使能端、寫使能端，其中#表示該端小電平有效。這些端口有了S3C44BOX，對其著手初控制和操作。SDRAM使用Hynix公司的HY57V641620HG，它是4Banks x 1 M x 16bit的SDRAM，與CPU頻率同步，共用一個時鐘周期。BAO和BA1是BANK地址輸入端，AO}A 11是地址輸入端，DQO}DQ1 S

36、是數(shù)值信息輸入/輸出端，RAS# , CAS#分別為BANK行、列控制端，WE#為寫使能端，CE#為片選端，CLK為時鐘輸入端，CKE為時鐘使能端。 3.1.3時鐘與復位電路 S3C44BOX內(nèi)核的工作頻率可達66MHz。系統(tǒng)用內(nèi)核工作頻率為60MHz,外部1 OMHz晶體振蕩器經(jīng)S3C44BOX里面的PLL單元倍頻得到60MHz內(nèi)核工作頻率時鐘信息。系統(tǒng)的實時時鐘RTC由一個32.768KHz的晶振ABS07來給予。 S3C44BOX期望nRESET引腳保持至少4個主頻時鐘周期的小電平復位信息，才能保證系統(tǒng)能夠會復位。本文使用會極高的專用復位芯片MAX811，它無需外部部件，

37、就會在上電、掉電和節(jié)電狀態(tài)下為微處置器給予復位信息，且會抗電源的瞬間干擾，電源電壓小至1.1V時也能引起復位信息。它的功耗很小，典型的電流值為17 ACA，尤其適用于期望功耗小的系統(tǒng)或產(chǎn)品。 3.1.4電源電路 電源模塊為可控裝置給予各種高效、穩(wěn)定的電源，保障系統(tǒng)的正常工作。由于可控裝置中的S3C44BOX微處置器的GPIO口的工作電壓為3.3V，而內(nèi)核、RTC模塊以及ADC模塊的工作電壓均為2.5V，還有一地方外設的工作電壓為SV，所以需要設計一個能夠給予不同電壓的電源電路來達到可控裝置需求。系統(tǒng)使用愛立信公司給予的開關(guān)電源，給予26.2 V的電壓。由LM7815 , LM780

38、5, LM1117-3.3和LM1117-2.5等集成芯片組成電源電路給予+15V,+5V,+3.3V和+2.5V的直流電壓。 3.1.5液晶顯示電路 液晶顯示電路的英文名稱為LCD ，它含有體積小、重量輕、功耗小、壽命長、無閃爍、接口控制方便等諸多好處，LCD液晶顯示器發(fā)展非?？?，并且逐漸滲透到各行各業(yè)，現(xiàn)在已經(jīng)成為顯示器中的主流和發(fā)展方向。 LCD是可控裝置人機交互能力的一個非常重要組成地方，它將報警信息、故障信息、時間信息及狀態(tài)信息等非常重要數(shù)值信息以良好的方法呈現(xiàn)給用戶，進而使得用戶會輕松地著手初數(shù)值信息的設定和操作。S3C44BOX內(nèi)嵌一個LCD可控裝置，有了對寄存器的

39、操作就會對LCD發(fā)出控制信息，所以不需另外加LCD可控裝置。本文使用vishay公司的LCD320D240A液晶顯示模塊，為了使得顯示電路能夠穩(wěn)定地工作，控制信息經(jīng)兩片74HC245收發(fā)器送到LCD。 3.1.6鍵盤電路 鍵盤同上述的液晶顯示電路一樣，大都是人機交互能力的關(guān)鍵地方?，F(xiàn)在，比較常用的鍵盤大都是用行列式鍵盤(有時也稱為矩陣式鍵盤)，這論文的內(nèi)容用的是4X4行列式鍵盤，它由4條GPIO線作為行線和4條GPIO線作為列線組成，按鍵分布在行線和列線的交叉點上，列線均有了上拉電阻連接到3.3 V的直流電源，本文用排列電阻連接到3.3 V電源。 3.2火災復合探測節(jié)點設計 3

40、.2.1探測節(jié)點的硬件架構(gòu) 有了對大型商場及批發(fā)市場等商業(yè)建筑的各種易引發(fā)火災的因素著手初分析和研發(fā)，遵照《智能建筑設計標準》GB/T50314-2006和《火警系統(tǒng)的設計規(guī)范》GB50116的相關(guān)規(guī)定，設計一種集煙霧、溫度和一氧化碳監(jiān)測為一體的復合探測節(jié)點，以單片機為控制關(guān)鍵，用通用的無線通信節(jié)點與火災報警可控裝置著手初信息交互。 3.2.2探測節(jié)點關(guān)鍵電路 火災復合探測節(jié)點電路以P87LPC767單片機為關(guān)鍵，由P87LPC767來完成信息的收納，P87LPC767單片機操作電壓范圍較寬。本系統(tǒng)想一下到兼容，用3.3V的操作電壓。 3.2.3前端信息調(diào)理電路 復合

41、探測單元需對傳感器收納到的的微弱模擬信息著手初放大，并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)值量，包括傳感器、調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器等地方。由于P87LPC767單片機里面集成了4通道8bit的A/D轉(zhuǎn)換器，所以復合探測單元只需將信息調(diào)理后送到單片機ADC的輸入端。這論文的內(nèi)容有3路傳感器信息收納通道，分別為煙霧量、溫度和一氧化碳量信息，它們經(jīng)過調(diào)理后方可接入A/D轉(zhuǎn)換器。調(diào)理電路用MAX407，它是一款單電源供電的集成運算放大器. 3.3無線通信網(wǎng)絡 3.3.1無線通信節(jié)點設計 由于射頻收發(fā)芯片nRF905與P87LPC767, S3C44BOX的工作電壓兼容，不需要著手初電平轉(zhuǎn)換即可直接連接線路，所以會設

42、計一個通用的無線通信節(jié)點，給予通用的接口與P87LPC767, S3C44BOX的預留的接口可直接連接用。無nRF905的外部電路大部分由V一氧化碳外部晶振電路，天線和接口驅(qū)動電路等三地方組成。在無線通信模塊的設計中，還應充分想一下現(xiàn)實中諸多因素，如無線網(wǎng)絡節(jié)點兩者間的傳輸距離、無線傳輸路徑中障礙物對無線信息的衰減作用等。對于不同用地方，nRF905芯片會用不同種型的天線作為無線傳輸途徑。為了保證傳輸距離會足夠遠，用含有T型匹配網(wǎng)絡的差分環(huán)狀天線，工作頻率設置為868MHz。若傳輸距離較遠，應使用高增益天線，進而使無線網(wǎng)絡覆蓋更大的范圍。 3.3.2電路的抗干擾措施 由于電路設計中

43、包括模擬電路，數(shù)值電路以及射頻電路。在數(shù)值電路中，數(shù)值信息著手初頻繁地、大幅度地、快速地高小電平轉(zhuǎn)換，引起了大量高頻諧波;在射頻(RF)電路中，射頻接收器從天線接收到的信息電壓極其微弱，它與數(shù)值信息的強度比達到一120dB。微弱的RF信息可能受電磁噪聲的干擾引起畸變，甚至被噪聲淹沒，使之射頻電路能變差甚至失效。所以需要研發(fā)電路的電磁耐受技能，著手初電磁兼容(ElectroMagnetic 一氧化碳mpatibility，簡稱EMC)方面的設計，以此改善電路抗干擾技能。 由于射頻電路對電源噪聲敏感，所以電路設計時，尤其在PCB設計中，應用很多措施，如使電源線盡量短;集成電路電源引腳處應

44、用電容去藕;nRF905的直流供電管腳應該用大容值貼片電容和小容值電容著手初并聯(lián)用著手初電容去禍;數(shù)值信息線和控制信息線應該遠離晶體和電源供電線;過孔應盡量靠近焊盤等。 3.4報警及聯(lián)動模塊 聲光報警電路系統(tǒng)用火災報警揚聲器和很多發(fā)光二極管，引起聲光報警信息。光報警電路是由可控裝置的引腳控制發(fā)光二極管，進而反映系統(tǒng)的狀態(tài)。聲音報警電路大都是可用蜂鳴器、揚聲器、無線廣播、語音報警喇叭等，來提醒人們有火災發(fā)生。也會依據(jù)用戶需求選擇語音芯片，引起語音報警信息?；馂膱缶到y(tǒng)需對聯(lián)動設備著手初有效控制，聯(lián)動設備控制目標包括:疏散誘導照明、非消防電源、電梯回降、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、常

45、開防火門、防火卷簾、防煙排煙系統(tǒng)和空調(diào)通風系統(tǒng)等。系統(tǒng)大都是是有了對繼電器的控制，來是進行對聯(lián)動設備的控制。 3.5本章小結(jié) 本章對于火災自動報警系統(tǒng)的能力需求，設計了由火災報警可控裝置和火災探測節(jié)點組成的二層架構(gòu)。以嵌入式系統(tǒng)為開發(fā)處，設計了火災報警可控裝置，進行火災判決智能算法和對探測節(jié)點的統(tǒng)籌管理;以單片機為關(guān)鍵，設計了復合探測節(jié)點電路，對煙霧量、溫度和一氧化碳量等信息著手初收納。 第4章總結(jié) 智能建筑火災自動報警系統(tǒng)作為智能建筑設備自動化系統(tǒng)的非常重要子系統(tǒng)，在消防安全保障方面起著十分非常重要的作用，尤其對于人員密集的公共地方，火災自動報警系統(tǒng)更能體現(xiàn)其非常重要和優(yōu)

46、越。雖然火災報警系統(tǒng)在我國起步較晚，與發(fā)達國家存在差距，但隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，火災報警系統(tǒng)的需求量逐年越來越多，人們對系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡化和集成化也提出了更高的期望。于是本文提出了一種智能化的火災報警系統(tǒng)的設計方案，大部分的研發(fā)工作總結(jié)如下: (1)對于火災自動報警系統(tǒng)的用地方，設計了由火災報警可控裝置和火災探測節(jié)點組成的二層架構(gòu)。以嵌入式系統(tǒng)為開發(fā)處，設計了火災報警可控裝置，進行火災判決智能算法和對探測節(jié)點的統(tǒng)籌管理;以單片機為關(guān)鍵，設計了復合探測節(jié)點電路，對煙霧量、溫度和一氧化碳量等信息著手初收納，完成前端探測節(jié)點的信息收納目的。 (2)著重應對火災報警系統(tǒng)錯誤通報和

47、遺漏通報問題，改善系統(tǒng)的靈敏度。第一呢要從源頭著手初，選擇精度高、靈敏度高、能穩(wěn)定的傳感器，用抗噪能好、能穩(wěn)定的放大電路和調(diào)理電路對傳感器輸出的信息著手初預處置是保證系統(tǒng)整體I勝能的關(guān)鍵。有了對智能建筑中的火災信息特的分析，用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡對火災探測繁雜的、非線架構(gòu)的對象著手初處置，結(jié)合了模糊控制的專家經(jīng)驗、推理技能和神經(jīng)網(wǎng)絡的學習技能、自適應技能等各自好處。依據(jù)專家先驗知識和火災試驗數(shù)值信息，給予訓練和測試樣本集，對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡模型著手初訓練和測試，訓練和測試的結(jié)果令人滿意，網(wǎng)絡模型含有較好的泛化技能。用附加動量項法和自適應學習率，大大改善了網(wǎng)絡的收斂速度。 (3)對于傳統(tǒng)火災自動報

48、警系統(tǒng)用的有線通信網(wǎng)絡存在不足，提出無線通信網(wǎng)絡。設計一種基于nRF905的通用無線通信節(jié)點，構(gòu)建無線網(wǎng)絡，進行火災報警可控裝置與探測節(jié)點兩者間的信息無線傳輸，進而完成火災自動報警系統(tǒng)的集成，可達到用需求，有效擴大火災監(jiān)測范圍，有利于傳統(tǒng)火災報警系統(tǒng)的升級改造，在不重新布線的根本上，對消防監(jiān)控的盲區(qū)著手初有效補償。 致謝 從這學期著手初，我就一直在準備我的論文。面對這樣一個畢業(yè)設計，帶著滿滿的興趣，我覺得我有足夠的精力。當我得到這個題目時，我不知道該寫什么，然后老師發(fā)了一篇關(guān)于這個主題的畢業(yè)設計論文。讓我們多學習，學習別人的格式和內(nèi)容，然后有一個大概的想法，列出論文的大綱，然后

49、上網(wǎng)查一下關(guān)于這個課題的經(jīng)典論文，有什么參考，我對視頻監(jiān)控有了一個大致的了解，然后我終于想出了論文應該寫什么。寫完開題報告后，我把它拿給老師看，并指出許多不合適的地方都寫了出來。說實話，這個發(fā)展期間也很辛苦，但在生活中，并不是所有的大都是苦與甜，寫論文也是一個真理。經(jīng)過多次的刪除和修改，最終完成了畢業(yè)設計。雖然整個發(fā)展期間很辛苦，但讀完作品后，我覺得整個身體都得到了釋放，我感到很舒服，特別達到。這次寫畢業(yè)設計也是對這三年學習的一個說明，對視頻監(jiān)控有了更深的了解。 在整個大學學習期間，個人修養(yǎng)、精神水平和道德素質(zhì)都有了很大的改善。這些不僅有自己的努力，而且離不開老師和學生的幫助。當寫畢業(yè)設計遇

50、到困難時，他們擁護我，鼓勵我。論文導師會說我和我一起面對著我在論文中遇到的問題。每一道工序都受到嚴格控制。當有問題時，我會指出來。在答辯的前期，我們每天晚上都會花時間修改我們的格式，指出問題所在，還有一些細節(jié)。畢業(yè)論文的完成也意味著我們即將步入社會。在今后的工作中，我將發(fā)揚學校的優(yōu)良傳統(tǒng)。非常感謝老師這幾個月來對我的幫助!最后，我要感謝答辯老師。當他在看畢業(yè)設計時，他看得很認真。他還指出了很多不好的地方。例如，句子應該流暢，一些專業(yè)術(shù)語不應該隨意改變。 參考文獻 [1]高素萍.智能小區(qū)安防系統(tǒng)的設計與進行[[J].}匕京:電氣用，2006, 25(6): 120-124. [2]中華

51、人民共和國建設部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T50314--2006.智能建筑設計標準[S].北京:中國計劃出版社，2007-OS-O1. [3]S.M. Lo, C.M. Zhao, M. Liu, A. 一氧化碳ping. A simulation model, for sterdying the implementation of performance-based fire safety design in buildings[J]. Automation in 一氧化碳nstruction, 1998,17(7): 852-863. [4]J. K. W. W

52、ong, H. Li, S. W. Wang. Intelligent building research: a review[J]. Automation in 一氧化碳nstruction, 2005, 14( I ): 143一159. [5]Ghennady Korotchenkov, Vladimir Brynzari, Serghei Dmitriev. Sn02 thin.film gas sensors for fire-alarm systems[J]. Sensors and Actuators B, 1999, 54: 191一196. [6]雍靜，李北海，楊岳.建筑

53、智能化技術(shù)〔M].北京:科學出版社，2008. [7]Vaughn Bradshaw. The Building Environment: Active and Passive 一氧化碳ntrol Systems[M]. John Wiley&Sons, 2006. [8]于智洋.淺析智能建筑中火災自動報警系統(tǒng)的設計[[J].潛江:江漢石油科技，2008, 2:62-64. [9]Daniel T.Gottuk, Michelle J.Peatross, Richard J.Roby, et al. Advanced fire detection using mufti-signature alarm algorithms[J]. Fire Safety Journal, 2002, 37: 381-394. [10]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，中華人民共和國建設部.GB50116-98.火災自動報警系統(tǒng)的設計規(guī)范【S].北京:中國計劃出版社，1999-OS-O1.