新型火灾报警数控系统设计

新型火灾报警数控系统设计

叶伟光，石坚

（广州大学机械与电气工程学院，广东 广州 510006）

摘要：为有效地预防船舶起火，本文先介绍了国内外发展现状，再提出了基于STM32的新型火灾报警系统设计，并细分搭建硬件电路，设计相应软件，以期为船舶火灾的预防工程提供参考，避免火灾危害。

关键词：STM32；火灾报警；无线传输，船舶火灾

0 引言

中国的远洋事业蓬勃发展，走出亚洲，走向世界。在大海上，经常能看到各种各样的船舶。在这种背景下，大量船舶投入使用，船舶安全问题也就应运而生，开始凸显，比如火灾，就是最容易出现的事故之一，因为工作人员的一时疏忽造成的火灾，严重危害着海上作业人员生命和财产的安全，更有可能造成船毁人亡的不堪设想的后果，故此应该重视起来。

因此，为了应对这种情况，本文设计一种新型火灾报警系统，并使用在船舶上，同时使用了无线数据传输的方式，摆脱了有线传输的麻烦，提高了准确性和及时性，力图避免船舶火灾带来的严重危害，具有一定的实用性和价值性。

1 国内外发展现状

火灾的发生有时是悄无声息的，难以被察觉，但是一旦发生，很可能就会酿成严重后果。因此人们不得不重视这个问题，未雨绸缪，防止火灾的发生。现阶段，我国的火灾报警秉持的是预防大于治理的理念，因此目前主要以消防系统预防火灾为主，也就是在火灾发生之前的时候，就进行预防为主。近年来，随着我国现代化进程的开展，自动化技术与通信技术，计算机技术巧妙结合，广泛使用在我国火灾报警领域中，将传统层面上水平不高的火灾报警，提升为更高层次的现代化智能火灾报警，但在实际应用中，还是存在一些问题不得不重视起来。比如火灾报警适用范围过小，不能广泛使用，智能化程度低，有些还依赖手工操作报警，网络化程度低，没有形成紧密的火灾报警网络，火灾报警系统甚至还误报，浪费火灾消防资源，应该火灾报警时却漏报等问题较多等等，这些问题都需要警惕起来，尽快改善^[1]。这些问题都制约着火灾报警系统的向前发展，急需要解决。

针对上述问题，我国既然在火灾自动报警应用技术这方面还存在问题，就应该着眼于在这些问题上面改进和解决，比如可以吸收他国的先进经验，立足国际发展新形势，提高本国技术水平，打造新工艺，加快智能化。不得不看到，当前，国外火灾自动报警应用技术的发展趋势主要表现为网络化，智能化，多样化等几个方面。中国应该学习国外的先进技术，在火灾报警器这一块，也充分吸收国外的先进经验，才能推陈出新，革故鼎新，在该领域有所创新和发展。

2 系统的总体设计

本文设计的火灾报警系统，控制核心选择STM32F103，应用于船舶之上^[2]。主要包括几大模块，分别设计和搭建：第一是检测模块，对可能存在的火灾险情提前检测，第二是无线传输模块，摆脱有线传输不方便的烦恼，第三是显示模块，对结果进行显示，第四是声光报警模块，提醒船上工作人员已经实际存在险情，必须尽快排除火灾险情。检测模块是该系统的先头阵地，是首先进行检测的模块，其中包含的传感器就相当于人的触觉。这些传感器首先要感知环境中空气的成分，抓住其中的CO气体，烟雾等的信息，再传给STM32控制核心处理，分析和判断，而STM32控制核心就相当于人的中枢大脑，通过无线传输模块实现通信，通过LED显示数据，若有险情，系统就进行声光报警，提醒船上的工作人员赶紧排除火灾险情，防止火灾引起更大的灾难。

3系统的硬件设计与实现

在进行硬件设计的同时，必须注意细节电路的设计与维护。这些细节问题尤其要注意，因为一个电阻如果烧坏了，就有可能导致整个硬件电路不工作，而这种问题的发生是极其微小的，设计者一般很难马上察觉出来。到最后整个系统搭建完毕，才发现整个系统不运行或者功能不正常，这时候再来解决问题，排除像一个电阻烧坏那样的问题，就会很费时间和精力，往往就是得不偿失了，因此才要在设计之初，就倍加注意，防止此类问题的发生。

3.1单片机控制模块

STM32作为控制核心，适合船舶使用。STM32体积小，易于扩展和搭建微型系统。性能也高，功耗低，适合系统的长期稳定运行。因此，本文立足于使用STM32构建火灾报警系统，提高船舶安全系数，保护船上人员生命和财产安全。

3.2检测模块的设计

检测模块包含众多重要传感器。

烟雾传感器，人们常叫烟雾报警器，顾名思义，就是用来检测烟雾的，产生火灾时，必然会产生或多或少的烟雾，可以说，烟雾很有可能是产生火灾的前兆，所以使用烟雾传感器来检测火灾是可行的，使用这款传感器的时候，检测到的烟雾是否有，浓度大与小，就可以用来作为是否产生火灾的依据之一^[3]。并且使用烟雾传感器，使用也方便，安装起来也容易。

使用MQ-2气体传感器，检测烟雾，该传感器是将气体的检测转换为电信号进行检测，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息^[4]

。

使用MQ-7气体传感器，检测CO，该传感器是采用化学原理制作而成的。简单来说就是将看不见，摸不着的CO气体的检测，转化为电导率的变化，MQ-7传感器在检测时，灵敏度高，成本也较低^[5]。故基于上述的多种优点，本设计选择MQ-7传感器用于CO气体的检测。

3.3无线传输模块的设计

本设计采用的无线数据传输的方式，是采用CC1101。CC1101针对于短距离无线通信设备，低成本，低功率，在多个领域中都可以应用。本系统通过无线传输模块CC1101，进行通信，从而实现对船舶火灾的实时监控。

3.4声光报警模块的设计

声光报警的作用是：如果有危险，就会报警提示使用者，引起使用者的警觉。声光报警器通常使用在危险场所。声光报警意味着危险，对船上人员加以警示，防范风险。

3.5 LCD模块的设计

检测到CO和烟雾等信息，系统就会在LCD上直接显示出来结果，把结果直观地呈现在使用者面前。

使用LCD是有很多好处的，基于以下优点，也是本设计选择LCD作为模块设计的原因。当前，LCD技术形势发展大好，正向着重量更轻，面板更薄，长度更短，体积更小的目标发展中。LCD正好切合目前信息产品的潮流，耗电量低，体积更小，直观明确，使用起来的舒适性和方便度就大大提升了，正好满足使用者的情感体验。

4 系统的软件设计

在进行软件设计时，要树立模块化和结构化的设计思想。模块化，就是程序设计要分为一个个模块单独设计，把每个模块的逻辑功能搞清楚，保证没有语法错误，能够正常运行，每个模块就是一个小单位，要想保证整体功能正常，就要保证每个功能模块功能正常无误。也就是说，模块功能正常，是整体功能正常的前提。

5结语

经过实验证明，该新型火灾报警系统功能正常，能有效避免船舶火灾的发生。但不得不看到，该系统还是存在漏洞的，比如智能性还需要提高，只有更加优化该新型火灾报警系统，才能更加促进船舶火灾的预防，做到船上人员的生命财产更加安全。

参考文献:

1. 陈加辉.关于火灾自动报警系统中技术的应用[J].科技致富向导,2012(06):195.

2. 刘宝元,张义伟.基于STM32船舶火灾报警系统的研究[J].船舶物资与市场,2019(06):22-24.

3. 解铮. 基于物联网技术消防服用探测系统[D].武汉纺织大学,2016.

4. 冀大选. 基于LabVIEW平台的有毒有害气体电子鼻监测系统的设计[D].天津理工大学,2015.

5. 王越,陆天智.基于单片机的汽车智能空气调节系统设计[J].汽车实用技术,2016(10):147-149.