樓宇火災自動報警及消防聯動控制系統設計 開題報告

遼寧工程技術大學

本科畢業設計（論文）開 題 報 告

題 目 樓宇火災自動報警及消防聯動控制系統設計

指 導 教 師 趙乃卓

院（系、部） 電氣與控制工程學院

專 業 班 級 自動化10-1

學 號 **********

姓 名 小團

日 期

教務處印制

一、選題的目的、意義和研究現狀

目的：

設計基于二總線制（CAN總線）的消防自動控制系統。在火災初期，將燃燒

產生的煙霧、熱量和光輻射等物理量，通過感溫、感煙和感光等火災探測器變成

電信號，傳輸到火災報警控制器，并顯示出火災發生的部位，記錄火災發生的時

間然后由火災報警控制器實現消防聯動控制啟動相應的防火滅火。

意義：

在現代智能建筑中，火災報警系統屬于智能建筑系統的一個子系統。火災自

動報警系統起著極其重要的安全保障作用，在完全脫離其他系統或網絡的情況下

能獨立正常運行和操作，完成自身所具有的防災和滅火的功能。隨著我國經濟建

設的發展，各種現代化樓字對火災報警和自動滅火系統提出了更高的要求，自動

滅火系統己成為必不可少的保安裝置。設置功能完善的消防設施,對保障人民生

命財產的安全，無疑是極為重要的。

研究現狀：

火災報警控制系統的研究在國外起步較早，我國是在20世紀八十年代中期

才有個別企業開始這方面的研究開發。隨著越來越多的產品進入市場，國家也制

定了相應的檢驗標準。這類產品國外主要企業有日本的日探、報知機、和能美等，

法國的FARE、瑞士西門子樓宇自控公司、美國的Honeywell、Simplex、西門子

西伯樂斯的消防系統等。火災自動報警系統從發展過程來看，在國外大體可分為

3個階段：

第一階段是用一些簡單的分立元件構成的火災自動報警系統，從19世紀四

十年代一直延續到20世紀四十年代。這期間感溫探測器占主導地位但由于感溫

式火災探測器靈敏度比較低，探測火災的速度也比較慢，尤其對陰燃火災往往不

響應。因此它一直無法較好的實現火災早期報警的要求。

第二階段從20世紀五十年代至七十年代，這期間感煙探測器得到了大力發

展，感溫火災探測器處于次要地位。報警裝置為開關量多線型報警系統，每個探

測器除需提供兩根電源線外，還需提供一根報警信號線，探測器電源由報警器提

供，探測器的信號線均連接到報警顯示盤上，報警時點亮相應的指示燈。此類系

統的功能一般以報警為主，輔以一些簡單的聯動功能(也為多線型)，如驅動警鈴

等。這種報警系統存在著明顯的弊病。首先探測器與控制器之間的連線繁多，布

線工作量較大，使線路出現故障的可能性增大，并且安裝和維護十分困難，其次

控制器對信號的處理是靠硬件電路適當連接實現的，故電路復雜，可靠性差，導

致誤報率較高。

第三階段為總線型火災自動報警系統。從八十年代開始至今，總線型火災自

動報警系統蓬勃興起，它同以前的產品相比有了很大的飛躍，布線工作顯著減少，

安裝調試變得容易，降低了安裝和維修費用，其最大優點是施工簡單并能精確確

定報警部位，因而得到了較普遍的應用。目前國內生產的火災自動報警系統大多

數為此類產品。由于此類產品具有先進的報警和控制功能，施工、安裝較為方便

且成本較低，已被大量使用。

二、研究方案及預期結果

（設計方案或論文主要研究內容、主要解決的問題、理論、方法、技術路線及論

文框架等）

設計方案：

主節點的單片機控制液晶顯示屏與報警電路，并由時鐘芯片記錄火災發生等

時間信息，EEPROM為其存儲歷史信息。各傳感器將采集到的信息傳送給從節

點后，從節點的單片機通過CAN總線與主節點通信，將各從節點的信息發送給

主節點。當探測到的現場環境數據超過系統的閾值時觸發報警電路，視為發生火

災，并由該從節點控制其滅火執行裝置開始工作。

論文主要研究內容：

本文的設計采用CAN總線作為通信方式，使用主從式結構。系統整體框圖如

圖1所示。

主節點

CAN總線

......

從節點

從節點

圖1 系統整體設計框圖

根據實際應用需要，設計以下主、從節點功能模塊：

(1)主節點：負責接收各從節點的信息，并向液晶顯示屏發送相應的顯示信

息。并且定時檢測各從節點，判定其是否正常工作。

如圖2所示，主節點主要包括以下功能模塊：

①顯示屏：顯示各從節點的信息以供相關人員進行分析處理。

②時鐘芯片：記錄發生火災的時間以備事后查詢。

③EEPROM：存儲系統歷史信息。

(2)從節點：監測現場的火災情況，若發生火災則向主節點發送火警信息并

控制其執行裝置工作；若無火災，則定時向主節點發送驗證信號供主節點處理。

如圖3所示，從節點主要包括以下功能模塊：

①溫度傳感器：采集各從節點現場環境溫度信號。

②煙霧傳感器：采集各從節點現場環境煙霧濃度信號。

③執行裝置：當環境溫度升高且煙霧濃度超過閾值，受其所在從節點的控制

而噴水。

圖2 主節點功能框圖

圖3 從節點功能框圖

主節點與從節點的單片機都采用AT89S52芯片。為了實現主節點對從節點的

實時監測，在主節點和從節點處都設計有CAN通信電路模塊，由控制器SJAl000

和收發器82C250組成CAN通信接口。主節點時鐘芯片選用DSl2887，EEPROM存

儲芯片選用AT24C16，顯示屏采用FMl2232B液晶模塊。從節點溫度傳感器采用數

字傳感器DSl8820，煙霧傳感器采用NIS-09C型離子式。

預期結果：

基于CAN總線的火災報警控制系統是一種典型的智能化全總線制報警控制系

煙霧傳感器電路

溫度傳感器電路

報警電路

單片機

CAN電路

滅火裝置

液晶顯示屏

時鐘電路

串口電路

單片機

報警電路

CAN電路

EEPROM電路

統，系統中各個設備的聯動都是要靠報警控制主機里的系統軟件編程將它們聯系

起來。通過軟件的編程來實現各個系統之間的聯動，以確保在發生火災的時候能

夠使各個設備聯動工作將火災消滅在萌芽狀態。其總線控制最大限度地提高了系

統的響應速度，提高了系統的穩定性和可靠性，滿足了社會發展和人民的需要,

將會有越來越多的研究課題和廣闊的發展前景。

三、研究進度

第五周至十三周：完成畢業設計開題報告和畢業設計初稿

第五周：確定設計題目，到圖書館查找資料，借閱圖書，并且上網查找相關

期刊報紙，做好設計的前期準備工作；學習相關理論知識，完成開題報告；

第六周：學習相關理論知識，瀏覽有關文獻，收集相關資料，撰寫開題報告；

第七周：認真閱讀借閱的圖書和上網查到的資料，學習有關CAN總線的結構、

通信及特點，掌握其相關的知識，并作好筆記；

第八周：研究的火災報警系統的各項功能指標，以及為達到各指標而采用的

功能模塊，在此基礎上確定本系統設計的整體框架，并做出完成系統主要設計的

電子元器件的選擇；

第九周：設計火災報警系統的硬件電路，根據實際應用功能設計出主節點與

從節點的硬件電路圖；

第十周：學習溫度傳感器與煙霧傳感器；

十一周： 把學習中遇到的不懂的地方集中整理出來，向指導老師請教；

十二周：完成前兩章基本原理的設計；

十三周：完成后幾章的硬軟件設計；

十四周至十五周：進行論文整理工作

十四周：仔細閱讀論文初稿，找出其中有缺點錯誤的地方和不足之處，進行

改正；

十五周：交給指導老師審閱，不合理之處及時改正，進一步完善。

四、主要參考文獻

[1] 張培仁．《CAN現場總線監控系統原理和應用設計》中國科學技術大學出版社．2011．

[2] 陳南．建筑火災自動報警技術化學工業出版社．2006 ．

[3] 中國建筑設計研究院機電院．火災自動報警與消防聯動控制系統：設計及安裝圖集 中

國建筑工業出版社．2007．

[4] 姜巖蕾．多傳感器信息融合火災探測器及算法研究[D]：河南理工大學電氣工程與自動

化學院．2008．

[5] 戴明．基于CAN總線的溫度監控系統[D].南京:南京理工大學．2006.12．

[6] 楊春杰、王曙光、亢紅波．CAN總線技術[M].北京:北京航空航天大學出版社．2010．

[7] 中國機械工業教育協會． 《樓宇智能化技術》北京： 機械工業出版社 ．2010．6．

[8] 孫景芝、韓永學．《電氣消防》中國建筑工業出版社 ．2006．

[9] 張紹忠．基于SJAl000的CAN總線智能節點實現[J]．電子技術與應用．2006．

[10] 史久根．CAN數據傳送實時性的研究及其應用[J]．信息與控制．2004．

[11] GEORGE T H．Extending CAN networks by incorporating remote bridging[J]．IEEE

Transactions on industrial electronics．2006．

五、指導教師意見

指導教師簽字：