摘" 要：為準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)監(jiān)控火災(zāi)火情信號(hào)，以簡(jiǎn)單化工廠區(qū)條件為背景開展合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究?；赟TC89C52型單片機(jī)，再利用CO、溫度、煙霧等傳感器、無(wú)線通信板塊和報(bào)警監(jiān)控板塊設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的化工火災(zāi)智慧監(jiān)控及報(bào)警系統(tǒng)，具備低開發(fā)成本、穩(wěn)定監(jiān)控火災(zāi)各特征信號(hào)、及時(shí)報(bào)警的特點(diǎn);通過(guò)溫度、有毒氣體和煙霧等傳感模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)信號(hào)，將信號(hào)的特征參數(shù)按序進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換處理和算法分析，經(jīng)過(guò)分析后再利用無(wú)線通信模塊以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，并借助于攝像頭、蜂鳴器、液晶顯示屏等儀器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和及時(shí)報(bào)警。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)可操作性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)化工廠區(qū)情況，并具有早期預(yù)警、及時(shí)報(bào)警、穩(wěn)定遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)災(zāi)害;單片機(jī);無(wú)線通信;傳感聯(lián)動(dòng);監(jiān)控報(bào)警

中圖分類號(hào)：V445" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）02-0122-05

Abstract： In order to accurately monitor and monitor fire signals， reasonable system design and research are carried out based on simple chemical plant conditions. Based on the STC89C52 single-chip microcomputer， and then using CO， temperature， smoke and other sensors， wireless communication board， and alarm monitoring board， a single-chip-based chemical fire intelligent monitoring and alarm system is designed. It has the characteristics of low development cost， stable monitoring of various fire characteristics， and timely alarm; Fire signals are monitored in real time through sensing modules such as temperature， toxic gases and smoke， and the characteristic parameters of the signals are subjected to A/D conversion and algorithm analysis in sequence. After analysis， the wireless communication module is used to realize long-distance transmission of data. Real-time monitoring and timely alarm are realized with the help of cameras， buzzers， liquid crystal displays and other instruments. Experimental verification shows that the system is highly operable， can detect the situation in chemical plants in real time， and has functions such as early warning， timely alarm， and stable remote monitoring.

Keywords： fire disaster; MCU; wireless communication; sensor linkage; monitoring and alarm

化工行業(yè)因?；繁姸?，環(huán)境條件復(fù)雜，火災(zāi)爆炸事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全。2013—2018年，我國(guó)累計(jì)發(fā)生重大化工火災(zāi)爆炸事故974起，死亡人數(shù)1 253人，火災(zāi)爆炸已成為化工行業(yè)人員傷亡的主要原因之一[1]。8·12天津港特別重大化工火災(zāi)爆炸事故和3·21江蘇響水特別重大化工火災(zāi)爆炸事故等特大事故，為我國(guó)的化工企業(yè)安全生產(chǎn)敲響警鐘?；せ馂?zāi)事故影響范圍大、難以控制，同時(shí)還易激化擴(kuò)大，其中CO是導(dǎo)致人員傷亡的最致命因素，提前實(shí)現(xiàn)CO預(yù)警監(jiān)控是減少事故傷亡的有效手段。單片機(jī)作為一種運(yùn)用超大規(guī)模集成電路技術(shù)將中央數(shù)據(jù)處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（ROM）、I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)等子部分完整地集成在一塊硅片上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于火災(zāi)火情信號(hào)監(jiān)測(cè)報(bào)警[2]。因此，基于單片機(jī)設(shè)計(jì)火災(zāi)CO智慧監(jiān)控及控制系統(tǒng)對(duì)于實(shí)現(xiàn)火災(zāi)CO提前預(yù)警及聯(lián)防聯(lián)控具有重要意義。

國(guó)內(nèi)外在基于單片機(jī)開發(fā)更為智能的報(bào)警系統(tǒng)方面做了豐富研究[3]，其中，澳大利亞GO-DEXPTY.LTD公司GO-DEX 型空氣采樣式感煙火災(zāi)智能報(bào)警系統(tǒng)與澳大利亞維信防火與保安有限公司（Vision Fire amp; Security）VESDA產(chǎn)品因其設(shè)計(jì)安裝簡(jiǎn)單并且其檢測(cè)可靠性高而受到廣泛關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)于智能化火災(zāi)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的相關(guān)研發(fā)整體上滯后于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，但近些年也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。南京消防集團(tuán)的SH97300高靈敏度激光吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)能夠靈敏感知煙霧實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警，用于計(jì)算機(jī)房、圖書館與資料室等火災(zāi)情況監(jiān)測(cè)與早期及時(shí)預(yù)警[4]。范志華[5]在我國(guó)首次公開提出一種以先進(jìn)的新型高性能監(jiān)控單片式微機(jī)stm32f103rbt作為系統(tǒng)主機(jī)和控制器的智能新型火災(zāi)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。毛效禹[6]提出一種應(yīng)用于居民生活區(qū)智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，以WSN和數(shù)據(jù)融合技術(shù)為主要特點(diǎn)，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合算法有效降低誤報(bào)率。但上述研究均未對(duì)火災(zāi)關(guān)鍵毒害來(lái)源預(yù)先準(zhǔn)確識(shí)別，結(jié)構(gòu)及功能冗余，另外無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步監(jiān)控及控制危險(xiǎn)源，因此，需要研究一種能優(yōu)先識(shí)別火災(zāi)第一毒害源目標(biāo)，同步實(shí)現(xiàn)預(yù)先監(jiān)測(cè)報(bào)警及同步消控的智慧監(jiān)控及控制系統(tǒng)。

1" 預(yù)警消控同步匹配機(jī)制

1.1" 消防預(yù)警

1.1.1" 及時(shí)預(yù)警

火災(zāi)的產(chǎn)生需要經(jīng)歷5個(gè)階段，如果能在火災(zāi)發(fā)生初期對(duì)火災(zāi)災(zāi)情及時(shí)預(yù)警然后進(jìn)行及時(shí)地消除，最終能夠使得災(zāi)害降至最低限度。傳感器的靈敏度、信號(hào)傳輸?shù)募皶r(shí)性考驗(yàn)的是系統(tǒng)的靈敏度，是否能夠及時(shí)監(jiān)控初期火災(zāi)災(zāi)情。

1.1.2" 智能疏散

災(zāi)情發(fā)生初期，人員的有序正確疏散有助于減少火災(zāi)傷亡。錯(cuò)誤的逃生路線會(huì)造成人員擁堵，其中CO會(huì)隨著煙風(fēng)流迅速蔓延，如果人員不知如何正確逃生，會(huì)錯(cuò)過(guò)黃金逃生時(shí)間，從而導(dǎo)致人員被困使得人員傷亡，因此，需要在能夠及時(shí)報(bào)警的同時(shí)長(zhǎng)期監(jiān)控火區(qū)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)來(lái)引導(dǎo)人員逃生。

1.1.3" 精準(zhǔn)定位

第一時(shí)間確定災(zāi)情具體位置對(duì)于控制災(zāi)情起到關(guān)鍵性作用，能夠很好地幫助消防人員對(duì)根本火源點(diǎn)展開滅火工作并在最短時(shí)間內(nèi)解決火情，減少損失，同時(shí)也能幫助逃生人員判斷煙氣方向等，保障逃生人員安全，因此，需要一個(gè)能遠(yuǎn)距離對(duì)溫度、煙氣有高靈敏度的火情信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)從而判斷災(zāi)情發(fā)生點(diǎn)以及第一致害源。

1.2" 系統(tǒng)功能

1.2.1" 火災(zāi)檢測(cè)功能

建筑區(qū)火情狀態(tài)的長(zhǎng)周期準(zhǔn)確檢測(cè)及預(yù)測(cè)其可能發(fā)生的事故災(zāi)害，對(duì)有效控制災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展與事故影響擴(kuò)大、減小甚至消除危害至關(guān)重要。災(zāi)區(qū)各種隱患因素和環(huán)節(jié)復(fù)雜又相互關(guān)聯(lián)、相互影響，因素間又往往具有伴生或制約關(guān)系，從時(shí)間維度上看，災(zāi)區(qū)狀態(tài)又是動(dòng)態(tài)發(fā)展的，具有規(guī)律性。針對(duì)火災(zāi)狀態(tài)的檢測(cè)要做到全面分析，考慮相關(guān)性影響的同時(shí)，長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)檢測(cè)火區(qū)狀態(tài)。

1.2.2" 穩(wěn)定監(jiān)控

災(zāi)區(qū)的監(jiān)控及信息實(shí)時(shí)反饋，有利于相關(guān)人員及時(shí)做出有效的決策，以避免事故災(zāi)害擴(kuò)大，并控制事故影響范圍。通過(guò)災(zāi)區(qū)視頻圖像聲音等信息資料的反饋，有效實(shí)現(xiàn)事前火災(zāi)的預(yù)警預(yù)報(bào)、事中火災(zāi)事故的處置以及事后避免次生事故的相關(guān)工作，因此，需要能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)實(shí)現(xiàn)災(zāi)情穩(wěn)定監(jiān)控功能。

1.2.3" 數(shù)據(jù)通信

考慮到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的火災(zāi)信號(hào)檢測(cè)硬件設(shè)備需要安裝在整個(gè)復(fù)雜空間內(nèi)，因此系統(tǒng)需要具備將散落在各節(jié)點(diǎn)的探測(cè)器實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)通過(guò)NRF24L01發(fā)送到集中控制器。通過(guò)集中控制器安裝GPRS模塊向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送檢測(cè)信號(hào)的功能。在通信方法的選擇和設(shè)計(jì)中，必須滿足一定的數(shù)據(jù)通信要求，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)和傳輸距離的要求[7]。

1.2.4" 早期報(bào)警功能

考慮到火災(zāi)災(zāi)害的突發(fā)性以及易激化擴(kuò)大，火災(zāi)事故的極早預(yù)警對(duì)于減少事故發(fā)生具有重要意義，目前普通傳感器或難以滿足超早期報(bào)警，考慮從設(shè)備選型與算法編程上提高火區(qū)檢測(cè)的精度與準(zhǔn)確度，以實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警。

1.3" 同步匹配原則

1.3.1" 高抗干擾原則

火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)與通信的抗干擾能力相關(guān)，環(huán)境中的干擾信號(hào)會(huì)影響火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。當(dāng)CPU被環(huán)境中的干擾信號(hào)影響時(shí)，系統(tǒng)會(huì)混亂。程序計(jì)數(shù)器PC的狀態(tài)值被破壞是被干擾的典型故障，會(huì)導(dǎo)致程序在地址空間內(nèi)“亂飛”，或者陷入死循環(huán)。

1.3.2" 長(zhǎng)續(xù)航原則

為保證探測(cè)器與主控制裝備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，應(yīng)選取耗能低、性能優(yōu)越的設(shè)備，保證系統(tǒng)有效的長(zhǎng)續(xù)航[7]。

1.3.3" 易操作原則

系統(tǒng)硬件的組裝與安裝時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮用戶和設(shè)備人員的操作能力，在進(jìn)行設(shè)備的選型與安裝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)，使硬件便于操作與使用，人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮到用戶群體的特征，遵循系統(tǒng)的一致性原理、順序性原理、功能性原理，以及系統(tǒng)的重要性原理等。

1.3.4" 擴(kuò)展性原則

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力求模塊化、插件式，擁有優(yōu)秀的擴(kuò)展性，適應(yīng)當(dāng)前技術(shù)水平。綜合考慮技術(shù)變化與環(huán)境影響，后續(xù)系統(tǒng)的功能擴(kuò)展應(yīng)具有一定的可持續(xù)性[8]。

2" 火災(zāi)CO智慧監(jiān)控及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1" 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要內(nèi)容涉及基于單片機(jī)的火災(zāi)CO及溫度報(bào)警監(jiān)控和基于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器的CO消除及滅火控制系統(tǒng)，該火災(zāi)CO智慧監(jiān)控及控制系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)主要組成有：STC89C52單片機(jī)、CO傳感器、溫度傳感器、監(jiān)控?cái)z像頭、煙霧濃度傳感器、CO消除裝置、報(bào)警滅火系統(tǒng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊及消防平臺(tái)。本系統(tǒng)通過(guò)各模塊應(yīng)用組合實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境CO濃度、溫度、煙霧和濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，在高CO、高溫、煙霧濃度高或者攝像頭觀察到火情時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，并且根據(jù)情況分別利用CO消除裝置、報(bào)警滅火系統(tǒng)消除CO及撲滅火源，同時(shí)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊將火情情況發(fā)送到消防平臺(tái)。系統(tǒng)工作原理圖如圖1所示。

2.2" 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本火災(zāi)CO智慧監(jiān)控及控制系統(tǒng)是基于單片機(jī)構(gòu)建的一種具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、報(bào)警靈敏和CO消除等多種功能的智慧型滅火與自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，主要由傳感器模塊、信息處理模塊、無(wú)線通信模塊和報(bào)警與監(jiān)控模塊4個(gè)大部分組成，具體構(gòu)件主要有單片機(jī)，CO、溫度和煙霧傳感器，火焰攝像頭，液晶顯示屏，聲光報(bào)警器等，通過(guò)火焰攝像頭、CO傳感器、溫度傳感器和煙霧傳感器反饋的數(shù)據(jù)情況來(lái)對(duì)周圍環(huán)境發(fā)展情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)重大火災(zāi)事故發(fā)生時(shí)，聲光報(bào)警器就會(huì)發(fā)出報(bào)警，人員通過(guò)無(wú)線終端可以及時(shí)清晰地了解火情，迅速操作控制火情[9]。

2.2.1" 傳感器模塊

本系統(tǒng)傳感器模塊設(shè)計(jì)將結(jié)合采用高靈敏度CO傳感器、數(shù)字激光溫度傳感器、煙霧傳感器，以及遠(yuǎn)距離火焰攝像技術(shù)對(duì)廠區(qū)現(xiàn)場(chǎng)周圍空氣環(huán)境狀況的各種相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)采集和分析收集，實(shí)現(xiàn)廠區(qū)現(xiàn)場(chǎng)火情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.2.2" 中央信息處理模塊

該套微控制器處理系統(tǒng)主要選用了一個(gè)單片上主機(jī)的STC89C52作為主要的處理控制器。STC89C52具有8 KB的內(nèi)部Flash存儲(chǔ)器，能夠同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)操作;此外，系統(tǒng)還配備了512字節(jié)的外部并行存儲(chǔ)空間，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理。這款微控制器具備安全性高、低功耗、成本低和性能優(yōu)越的特點(diǎn)，適用于通用嵌入式應(yīng)用。

該單片機(jī)具有3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，32個(gè)I/O口線，1個(gè)6向兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，1個(gè)全雙工串行通信口，適用于復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。傳感器、無(wú)線通信設(shè)備、報(bào)警監(jiān)控設(shè)備等外接器件與單片機(jī)STC89C52部分引腳配置情況見表1。

2.2.3" 無(wú)線通信模塊

HLK-RM58S基于通過(guò)串行接口設(shè)計(jì)成符合互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)和嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，使得用戶能夠通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)直接傳輸自己的數(shù)據(jù)[10]。HLK-RM58S單頻采用目前國(guó)際主流通用的2.4 GHz 2個(gè)頻帶，分別同時(shí)支持20 MHz和40 MHz 2個(gè)頻帶，支持STA/AP 2種單頻頻帶工作速率模式，在單頻1T1R的工作速率模式下，其單頻數(shù)據(jù)流的傳輸速率甚至可以達(dá)到150 Mbps。該無(wú)線通信模塊采用5 V單電源供電，功耗小。HLK-RM58S通過(guò)串口與單片機(jī)連接，能夠?qū)崿F(xiàn)串口數(shù)據(jù)與Wi-Fi數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)化從而達(dá)到聯(lián)網(wǎng)的目的，并且可以連接手機(jī)、PC或者其他的Wi-Fi設(shè)備。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)HLK-RM58S無(wú)線通信模塊完成無(wú)線通信端與用戶之間信息的相互轉(zhuǎn)化。

2.2.4" 報(bào)警監(jiān)控模塊

報(bào)警監(jiān)控模塊主要由聲光報(bào)警系統(tǒng)和環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)部分組成。本應(yīng)用系統(tǒng)軟件中的自動(dòng)聲光報(bào)警系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要組成包括聲光蜂鳴器和LED聲光警示燈2個(gè)大部分，它們分別與電源和單片機(jī)相連。蜂鳴器和LED警示燈的型號(hào)分別為L(zhǎng)ZQ-4216和H5191。發(fā)生火情時(shí)，可通過(guò)調(diào)整單片機(jī)引腳端電勢(shì)觸發(fā)蜂鳴器和LED警示燈報(bào)警。

本系統(tǒng)的環(huán)境參數(shù)檢測(cè)部分包括液晶顯示屏、攝像頭和按鍵控制電路。采用CYW-B16032A液晶顯示板和FQ32ANK液晶顯示屏，CYW-B16032A液晶顯示板可以實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)范圍內(nèi)的溫度等參數(shù)，F(xiàn)Q32ANK液晶顯示屏連接攝像頭可以實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)空間內(nèi)的畫面，方便人員對(duì)火情的預(yù)防和控制。通過(guò)按鍵控制電路可以完成系統(tǒng)的功能條件設(shè)置，例如，溫度報(bào)警值和煙霧報(bào)警值等。在檢測(cè)空間內(nèi)除布置了溫度傳感器和煙霧傳感器之外，還需要布置3個(gè)攝像頭覆蓋整個(gè)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)控。

2.3" 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)需要連接電源。在系統(tǒng)剛啟動(dòng)時(shí)需要進(jìn)行初始化操作，設(shè)定CO濃度、煙霧濃度和溫度的閾值。在系統(tǒng)運(yùn)行功能時(shí)，通過(guò)攝像頭、CO傳感器、煙霧傳感器和溫度傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)控來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境相關(guān)情況，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊將實(shí)時(shí)接收傳來(lái)的數(shù)據(jù)上傳至消防平臺(tái)，再進(jìn)行判定。若攝像頭檢測(cè)到火情，則對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行判定，當(dāng)CO傳感器、煙霧傳感器和溫度傳感器反饋的數(shù)值超過(guò)初始化時(shí)設(shè)定的閾值時(shí)，CO消除裝置、滅火裝置模塊工作對(duì)發(fā)生火情區(qū)域進(jìn)行CO消除及滅火工作，同時(shí)通過(guò)報(bào)警模塊進(jìn)行火情報(bào)警;如果CO傳感器、煙霧傳感器和溫度傳感器傳遞的所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)沒有超過(guò)初始化時(shí)設(shè)定的閾值時(shí)，通過(guò)報(bào)警模塊向工作人員報(bào)警，提醒工作人員存在異常情況。系統(tǒng)軟件運(yùn)行流程圖如圖2所示。

3" 廠區(qū)系統(tǒng)布置試驗(yàn)驗(yàn)證

以化工廠區(qū)為主要研究對(duì)象，試驗(yàn)選擇了一個(gè)采用化工廠區(qū)總面積大小為50 m×40 m的化工廠區(qū)，其中包括了化工廠的工作區(qū)、配電室、控制間和化工物品存儲(chǔ)區(qū)，在化工廠區(qū)四大范圍內(nèi)分別設(shè)置了傳感器和監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，其中溫度傳感器主要用于檢測(cè)參照的溫度，煙霧傳感器主要用于檢測(cè)本系統(tǒng)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)的煙霧，蜂鳴器和攝像頭用于監(jiān)控報(bào)警，同時(shí)各部分同時(shí)與中央控制處理器STC89C52單片機(jī)通過(guò)無(wú)線通信裝置相連接，在保證其受獨(dú)立電源供電穩(wěn)定且可靠的條件下，開展模擬測(cè)試，具體布置如下。

在2 000 m2試驗(yàn)空間中設(shè)置4個(gè)試驗(yàn)區(qū)域，其中工作區(qū)為40 m×30 m，儲(chǔ)藏區(qū)為40 m×10 m，配電室和控制室均為20 m×10 m;2個(gè)攝像頭及1個(gè)蜂鳴器為1個(gè)報(bào)警監(jiān)控單元，1個(gè)CO傳感器、1個(gè)溫度傳感器及1個(gè)煙霧傳感器為一個(gè)傳感單元;在工作區(qū)內(nèi)設(shè)置2個(gè)報(bào)警監(jiān)控單元，4個(gè)傳感單元;儲(chǔ)藏區(qū)設(shè)置1個(gè)報(bào)警監(jiān)控單元，2個(gè)傳感單元;配電室和控制室均設(shè)置1個(gè)報(bào)警監(jiān)控單元及1個(gè)傳感單元，具體布置位置如圖3所示;在各單元布置處鋪裝電源線、信號(hào)線和網(wǎng)絡(luò)線，保證其信號(hào)源和電源穩(wěn)定可靠;中央監(jiān)控平臺(tái)連接四個(gè)區(qū)域，實(shí)時(shí)查看情況;系統(tǒng)各組成完成調(diào)試分析與單片機(jī)進(jìn)行通信對(duì)接。

設(shè)置好所有的裝置后，對(duì)相應(yīng)監(jiān)控點(diǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)最終得出相應(yīng)情況表格，能夠?qū)崟r(shí)觀察到化工廠區(qū)情況，并通過(guò)攝像頭監(jiān)控得到的視頻、聲音顯示現(xiàn)場(chǎng)情況。如果火災(zāi)發(fā)生，相應(yīng)情況見表2，系統(tǒng)能迅速確定火災(zāi)發(fā)生位置，作出決策進(jìn)行滅火工作，同時(shí)蜂鳴器會(huì)自動(dòng)報(bào)警，對(duì)相關(guān)工作人員進(jìn)行疏散;如未有火災(zāi)發(fā)生，相應(yīng)顯示見表3，相關(guān)工作人員繼續(xù)正常工作，監(jiān)控室對(duì)情況繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控。

監(jiān)控室的實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)告能夠保證第一時(shí)間獲得災(zāi)情的信息，并迅速做出應(yīng)急救援的措施。在制定應(yīng)急預(yù)案過(guò)程中，通過(guò)模擬化工廠具體場(chǎng)地發(fā)生火災(zāi)時(shí)的情形，預(yù)先規(guī)劃好人員疏散和逃生的路線，完整配置應(yīng)急救援設(shè)備。因此，當(dāng)災(zāi)情監(jiān)控報(bào)告顯示火情時(shí)，相關(guān)人員能夠迅速作出指示，有助于人員有序安全的疏散和撤離。

4" 結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的化工火災(zāi)智慧監(jiān)控與報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了CO氣體、溫度、煙霧等傳感器，以及無(wú)線通信模塊和報(bào)警監(jiān)控模塊。通過(guò)這些組件，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)化工環(huán)境中的火災(zāi)隱患并進(jìn)行報(bào)警。具備低開發(fā)成本、穩(wěn)定監(jiān)控火災(zāi)各特征信號(hào)、及時(shí)報(bào)警的特點(diǎn)。通過(guò)研究預(yù)警消防同步匹配機(jī)制來(lái)確定同步聯(lián)控匹配原則從而達(dá)到火災(zāi)同步聯(lián)控的目的。再以CO為主要火災(zāi)信號(hào)判定源，再加以溫度、煙霧濃度等信息為輔助判定源，通過(guò)溫度、有毒氣體和煙霧等傳感模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)信號(hào)，將信號(hào)的特征參數(shù)按序進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換處理和算法分析，經(jīng)過(guò)分析后再利用無(wú)線通信模塊以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸，并借助于攝像頭、蜂鳴器、液晶顯示屏等儀器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和及時(shí)報(bào)警。試驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)可操作性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)化工廠區(qū)情況，并具有早期預(yù)警、及時(shí)報(bào)警、穩(wěn)定遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

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第一作者簡(jiǎn)介：劉海洋（1981-），男，碩士，工程師，棋盤井煤礦（東區(qū)）總工程師。研究方向?yàn)榈V井一氧化碳消除。