中南大学工程硕士论文 第一章 绪论
+5VDS18B20. . .+5V GND DQ VDD GND DQ VDDDS18B20微控制器5KRXTX100100
图1-2 DS18B20与控制器接线图
人们在工程实践中发现，每片DS18B20芯片与单总线间接一个100?的电阻可提高系统的稳定性（见图1-2）。这是因为，DS18B20芯片都是通过漏极开路和数据线接口（如图1-3）接电阻后，可有效限制电流，避免场效应管击穿、芯片损坏。另外，当单总线有多个DS18B20分支时，在分支点处会引起阻抗失配，从支路末端返回的反射波会影响总线上其它的器件。在支路上串接电阻将有效地降低阻抗失配，减少反射能量。
12设置34温度传感器7856200kΩ
图1-3 DS1820内部结构图
1-Wire单总线可以连接控制器I/O 口的一位，也可以连接两位，发送和接收分开。后者不存在总线竞争，单总线能接DS18B20芯片数更多，传送距离更远。
3、测温和报警
DS18B20提供了一系列单字节命令，可对每个芯片写EEPROM，设置报警上、下限，温度分辨率及读取芯片测量温度。系统在运行时也要循环检测，获取是否有器件报警的ROM序列码。DS18B20还提供了特殊的“二叉树”搜索命令，启动从低位到高位的搜索，完成从：启动—低位—高位的搜索。搜索时芯片每次送出ROM的一位和其补码。控制器负责“线与”的搜索方向判断，判断64次“线与”等于一个ROM序列码。1s钟时间内至少可获取75个器件的ROM序列码。
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目前代表国际先进水平的火灾自动报警系统的还有美国爱德华系统技术公司（Edwards System Technology , 简称EST）的EST3系列火灾自动报警系统和英国科艺公司（THORN SECURITY）的代表性产品—Minerva80系列智能型火灾自动报警系统。在国外近期建成的大型综合性高层建筑和智能性建筑中，采用多级计算机分级管理方式的先进的火灾自动报警系统获得应用，适应了智能化建筑将楼宇防灾、电力、空调、节能、设备监控管理组合在一个完整的计算机管理系统的需要。目前国外已在一块硅片上集成了相当于人眼的光电部份，相当于人视觉神经的信号，使传输部份和相当于人脑的记忆得到再现。这种传感器的批量生产将进一步促进火灾自动报警系统的智能化建设。 1.2.2 国内典型产品
我国火灾自动报警系统技术发展虽然不及国外先进水平，但发展迅速，优秀产品不断涌现。北京世宗智能有限公司的技术产品ZN900系列火灾自动报警与消防联动控制系统采用模拟量火灾探测技术和智能化判断处理方法，使火灾报警控制器不断地查询每一个火灾探测器的现场数据，并对收集到的现场数据进行智能判断。当发现某个火灾探测器数据变化量增大，达成火灾发展曲线，火灾报警控制器发出声光报警，同时，点亮火灾探测器上的确认灯，现场数据进行相对比较复杂的分析处理，大大降低了火灾自动报警系统误报率[9]。
1、系统特点
(1) ZN900系列火灾自动报警系统特点采用先进的模拟量检测技术和总线制地址编码传输技术，具有灵敏、稳定、抗干扰、抗潮湿等多功能。系统在火灾报警控制器和消防设备联动控制器采用96系列16单片机和模块化总线制结构，大容量、大屏幕液晶显示。消防联动设备与火灾报警探测器的逻辑关系由集中报警控制器内的电子表格实现[10]。
(2) 可根据工程实践需要具体设计要求进行现场编制软件程序。
(3) 系统功能多，除声光报警外还有语言报警，自动拨119电话，对讲、显示各种信息，可在80列或132列打印机和CRT上输出火灾发展阶段的曲线。
(4) JB-QB-100型以二总线制模拟量火灾报警控制器1路容量为99只各种探测器，水流指示器、手动报警器等。二总线上所接的各种探测器和模块不分极性。编址可在火灾报警控制器内完成。当由集中控制器和几台区域控制器联网时，可用此6位拨动编码开关，编制每个区域控制器的编程。布线可采用干支或环形。本机与集中控制器配套使用时，实现在火警状态下，火灾发生地点与集中控制器
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（消防中心）进行语言报警对讲，不需要用拿话筒。
(5) JB-TB-2000-ZN905E模拟量通用火灾自动报警控制器，其探测驱动板有四路二总线接口。每路接100只各种模拟量探测器和其他设备，一个板可接400台控制器最多插入5个探测器驱动板，总容量为20路2000只探测器。火灾报警器采用大屏幕液晶显示器，能显示有关信息和技术数据，如显示地址号码、型号、灵敏度、环境变化量等等。通过RS232接口与PC机衔接，用CRT显示各种图案【12，13】。
2、主要控制模块与功能 (1) 输出模块ZN906
用于控制消防联动设备和向消防控制中心返回联动设备动作与否的信息；模块受消防联动控制器控制总线的控制，可现场编程，每个模块中有一对常驻开闭触点，容量为：220V，7A，电源24VDC[16]。
(2) 输入模块ZN907
用于接收水流指示器，击碎玻璃按钮等设备输出的开关信号。可与普通火灾探测器一样接到探测总线上，输入模块所需信号为常开开关信号。电源为24 VDC。
(3) 卷帘门控制模块ZN909
用于控制卷帘门并反馈动作信息。模块受消防联动控制器控制总线控制，可现场编程，模块上有上升、下降控制输出端及喷水控制输出端。电源24VDC。
3、联动控制装置及功能
(1) 湿式自动喷淋控制器ZN910
用在水流指示器和闸刀开关信号的作用，能自动起动喷淋泵自动供水灭火。该控制系统外部配线分为分散控制方式：水流指示器动作信号经探测器二总线上ZN907输入模块再通过专用二总线加24V电源四总线接到湿式自动喷淋控制器，启动喷淋泵，并把部位信号传输到集中报警控制器处理。
(2) 防排烟控制柜ZN911
用在通风空调、防排烟设备及电动防火阀控制系统。防排烟阀的控制采用总线输出技术，每个控制点可用一个外控模块控制，并通过外控模块返回运用信息，模块编码可以现场实现，最多可控100个点。
(3) 火灾应急广播控制柜ZN912GB
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用在火灾事故广播与警报系统，对扬声器的控制采用总线控制方式。总线容量为99个，有自动、手动两面三刀种工作方式，控制方式有单独控制及交叉控制方式。
(4) 人工报警控制器ZN913
用在专用二总线连接所有手动报警和消火栓击碎玻璃按钮输入模块报警方式。其方式可分为分散式和集中式：分散式即输入模块直接接在探测总线上；集中式即输入模块接在人工报警控制器探测总线上。
4、系统应用形式
ZN900系列二总线火灾自动报警系统可以构成小区域、大区域和区域+集中火灾自动报警系统形式。相应的系统构成方式如图1-4所示。
代表国内先进产品的还有LA040系列火灾自动报警系统。LA040型火灾自动报警系统是北京立安山雀智能系统有限责任公司的典型技术产品。系统的核心是JB—Q100GZ2L—LA040型火灾报警控制器，可以联接该公司生产的不同类型的火灾探测器、联动模块和各种接口。该系统可配置512-12800个火灾探测编码点及控制编码点，其配置划分为1-8块驱动板，每块驱动板联接2回路，每回路控制的地址为2048个。系统统一共可配接子站与楼层显示器共84台。
屏幕、键盘 工作站 485 总线 数 火灾报警 控制器 控制 总线 打印机 模拟显示屏 （主机） 据和控制 总线 脉冲数字输入 模拟量输入 （类比输入） 模拟量输出 （类比输出） 数字量输出 数字量输入
图1-4 集成网络火灾报警系统
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1.3主要研究内容
智能建筑火灾自动报警系统涉及的主要技术包括[14,15]：火灾信息的有效检测与火灾模式识别技术；火灾探测信息数据处理与火灾自动报警技术；消防设备联动控制与消防设备电气配线技术；自动消防系统计算机管理与监控数据网络通信技术；火灾监控系统工程设计、施工管理和使用维护技术。本文研究主题是智能建筑火灾自动报警系统的研究和应用，研究的主要内容包括以下三个方面：
1、研究了智能建筑火灾自动报警系统的构成原理
本文详细研究了智能建筑火灾自动报警系统的概念、基本结构、基本性能、基本要求，以及火灾探测器原理、报警系统的线制和传统火灾报警系统、现代火灾报警的主要优缺点等内容。通过对信息处理的基本概念的分析和目前困扰着火灾自动报警的“瓶颈”问题，即如何减少火灾探测过程中的误报率，并提出了自己的一些见解。
2、火灾信息识别方面
在目前已有的火灾信息识别技术：通信数据信息识别和数字图像处理技术识别方法研究的基础上，本文对图像型火灾信息识别方法进行了重点研究。研究了火灾图像噪声消除、背景差分法等算法在图像处理中的应用，通过仿真，验证了算法的可行性。针对火焰的面积、边缘变化以及形体变化等信息特征，研究了相应的检测方法，进行了火焰识别实验，收到了较好的效果。
3、火灾报警探测方面
由于火灾的发生具有双重性，既有它的随机性的一面，又有它的确定性一面。同时，火灾信号检测要求信号处理算法能够适应各种环境条件变化，自动调整参数以达到能快速、准确地探测火灾，。因此，火灾报警探测是一个非常困难的问题。基于上述问题，同时考虑到神经网络与模糊系统有能以一种不精确方式处理火灾信号中不十分规则的信息的优点[16]，本文将BP神经网络算法引入到火灾图像探测中，在给出了神经网络的具体结构和输入输出单元的设计方案的基础上，进行了基于BP神经网络的火灾报警探测技术即视频探测和气体识别验证实验，并在火灾自动报警现场就火灾发生概率问题进行了分析讨论。实验证明该方法能有效地探测出火灾并报警。
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