基于微控制器的客車火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

基于微控制器的客車火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)摘要：在此介紹一種以微控制器Spce061A為核心的公交車火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用靈敏度，高可靠性好的烴類氣體濃度傳感器來(lái)探測(cè)可燃?xì)怏w。采用濃煙傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鞯慕M合來(lái)探測(cè)火災(zāi)信號(hào)?？扇?xì)怏w濃度傳感器的數(shù)據(jù)通過(guò)微控制器以無(wú)線傳輸?shù)姆绞剿偷娇刂浦行挠神{駛員觀察分析，可以排除其他原因引起的虛警。當(dāng)煙霧和火焰?zhèn)鞲衅靼l(fā)現(xiàn)火災(zāi)信號(hào)以后迅速發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)破窗器打破車窗玻璃疏散乘客，啟動(dòng)滅火器撲滅火焰。該系統(tǒng)功能完善，反響速度快，可以快速識(shí)別汽油等可燃?xì)怏w，迅速撲滅可燃油氣體引發(fā)的火災(zāi)，漏警與誤警率低。其硬件本錢低，工作可靠性好，器件壽命長(zhǎng)。系統(tǒng)維護(hù)維修方便，晉級(jí)擴(kuò)展簡(jiǎn)單?？梢詽M足當(dāng)前我國(guó)城市公交系統(tǒng)迫切的平安要求。關(guān)鍵詞：Spce061A;氣體濃度傳感器;濃煙傳感器;火災(zāi)探測(cè)Bus?mountedfirealarmsystembasedonMCULIHua?yang〔NanyangNormalUniversity，Nanyang473061，China〕Abstract：Abus?mountedfirealarmsystemtakingMCUSpce061Aasitscoreisintroducedinthisarticle.Thehydrocarbongasconcentrationsensorwithhighsensitivityandhighreliabilityisadoptedinthesystemtodetectbustiblegas.Thebinationofsmokesensorandflamesensorisusedtodetectfiresignal.ThedatafromhydrocarbongasconcentrationsensorissenttothecontrolcenterinwirelesstransmissionmodethroughMCUforobservationandanalysisofdriver，whichcanavoidthefalsealarmcausedbyotherfactors.Thesystemgiveoutthealarmsignalwhenthefiresignalisdetectedbysmokesensorandflamesensor.Atthesametime，thewindowbrokerisstartedtobreakthewindowglassesandguidethepassengerstogetawayfromthebus，andthefireextinguisherisstartedup.Thesystemhasperfectfunctionandfastreactionspeed，canrecognizefuelgasandputoutthefirecausedbygas.Ithaslowfalsealarmrateandmissingalarm，lowhardwarecost，highworkingreliabilityandlonglifetime.Thesystem’smaintenanceandrepairisconvenient，anditsexpansionandupgradearesimple.Thedesigncanmeettheurgentsafetyrequirementsofurbanpublictransportsystem.Keywords：Spce061A;gasconcentrationsensor;smokesensor;firedetection0引言近年來(lái)，我國(guó)屢次發(fā)生城市公交客車上人為縱火或者乘客攜帶的違禁易燃品燃燒引發(fā)的重大人員傷亡事件。由于我國(guó)城市交通中公交客車擔(dān)負(fù)著繁重的客運(yùn)任務(wù)，人員非常擁擠，加上沒(méi)有隨車配置車內(nèi)自動(dòng)化運(yùn)行的危險(xiǎn)品探測(cè)報(bào)警與滅火系統(tǒng)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)常常導(dǎo)致極其嚴(yán)重的人員傷亡?；谲嚿峡臻g與本錢的原因，目前不可能在客車上安裝通常安裝在車站與機(jī)場(chǎng)的危險(xiǎn)品檢測(cè)設(shè)備，因此對(duì)于危險(xiǎn)品難以提早檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致不法分子縱火陰謀屢屢得逞。目前，我國(guó)公交車只裝備了平安錘、手提式滅火器，局部車輛裝備了視頻監(jiān)視器及保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的超細(xì)干粉滅火裝置，但這些平安措施并不能解決車輛車廂內(nèi)發(fā)生爆燃時(shí)火勢(shì)在短時(shí)間內(nèi)迅速蔓延、乘客難以疏散難以逃生的問(wèn)題。要從根本上解決這一問(wèn)題，必須研發(fā)適用于公交車的、對(duì)人體無(wú)害的高效探測(cè)報(bào)警與滅火系統(tǒng)。為了可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)品，盡可能減小危害，需要在客車上面及時(shí)探測(cè)到犯罪分子攜帶的汽油等易燃品，并且在其剛剛翻開容器時(shí)就可以探測(cè)到，或者剛剛點(diǎn)燃時(shí)可以及時(shí)撲滅。本文介紹了一種基于微控制器的客車防火報(bào)警系統(tǒng)，可以在汽油等易燃品開場(chǎng)揮發(fā)和剛剛點(diǎn)燃時(shí)就探測(cè)到，并且及時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)化的滅火系統(tǒng)將其撲滅，從而大大減少無(wú)辜人員的傷亡。1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能客車防火報(bào)警系統(tǒng)的要求是可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)、快速識(shí)別易燃?xì)怏w和火源同時(shí)防止漏警和誤警，還要可以迅速疏散乘客和啟動(dòng)滅火器。為滿足要求，本系統(tǒng)采用微控制器作為控制核心，多種新型高速高靈敏度傳感器互相配合來(lái)探測(cè)可燃油氣體，采用固定安裝在車頂?shù)亩嗖啃滦蜏缁鹌鲹錅缁鹧?，同時(shí)還采用自動(dòng)破窗器在緊急情況下疏散乘客。微控制器運(yùn)行期間，一旦發(fā)現(xiàn)有報(bào)警信號(hào)，馬上以語(yǔ)音提醒客車駕駛員“車廂某部位發(fā)現(xiàn)汽油〞、“某部位發(fā)生火災(zāi)〞等突發(fā)情況，同時(shí)啟動(dòng)車頂?shù)膽覓焓綔缁鹌鞒l(fā)現(xiàn)高濃度汽油或火焰的地方噴射滅火劑。這樣可以防止滅火劑噴到?jīng)]有汽油的地方引起混亂阻礙逃生。在噴射滅火劑的同時(shí)，為了盡快疏散車上乘客，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自動(dòng)打碎車窗玻璃的功能，在車窗玻璃的薄弱位置安裝自動(dòng)破窗器，假設(shè)火焰沒(méi)有被及時(shí)撲滅，即可自動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)破窗器擊破車窗玻璃，同時(shí)發(fā)出語(yǔ)音提示，告訴驚慌失措的乘客從此出口逃生。為了防止跳出窗戶的乘客被后面的車輛誤傷，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)翻開車輛的緊急燈提醒后面車輛避開。2硬件設(shè)計(jì)圖1硬件設(shè)計(jì)功能模塊圖裝備的多個(gè)傳感器與滅火器均勻安裝在車廂頂部的適宜部位，與微控制器電路通過(guò)信號(hào)線連接，為了可以盡可能提早發(fā)現(xiàn)汽油泄漏，每個(gè)工作單元可以在靠過(guò)道的座椅上另外布置1個(gè)汽油傳感器，力求可以實(shí)現(xiàn)完全覆蓋整個(gè)車廂。從而進(jìn)步了探測(cè)的反響速度，大大減少了探測(cè)盲區(qū)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)火源和滅火爭(zhēng)取了珍貴時(shí)間。不同種類的傳感器組合使用可以減少漏報(bào)和誤報(bào)情況。系統(tǒng)有一個(gè)安裝在駕駛員儀表板上的總控制臺(tái)。每個(gè)單元的微控制器通過(guò)NRF905無(wú)線收發(fā)模塊與總控制臺(tái)進(jìn)展信號(hào)聯(lián)絡(luò)。當(dāng)某個(gè)工作單元傳感器發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，報(bào)告總控制臺(tái)，駕駛員可以立即判斷情況，開啟車輛緊急雙閃燈，并且迅速把車輛減速?？康狡桨驳貛АQ?2型傳感器對(duì)汽油等可燃?xì)怏w燃燒產(chǎn)生的煙霧有很高的靈敏度，尤其對(duì)烷類煙霧更為敏感[3]。A710/IR3三頻紅外火焰探測(cè)器體積小，價(jià)格低，工作穩(wěn)定，探測(cè)角度范圍廣，探測(cè)靈敏度高，信號(hào)輸出方便[3]。圖22M010汽油傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性曲線3電路的連接與工作過(guò)程圖32M010型汽油傳感器特性曲線4工作單元的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)源程序分為主程序和外部中斷效勞程序。主程序執(zhí)行系統(tǒng)初始化和汽油濃度檢測(cè)與傳輸，以及濃度超標(biāo)時(shí)的報(bào)警任務(wù)，當(dāng)濃度超標(biāo)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào);兩個(gè)外部中斷效勞程序方便執(zhí)行發(fā)現(xiàn)煙霧與火焰時(shí)的快速報(bào)警任務(wù)。本方案所用的程序采用匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言混合編寫，對(duì)于底層的驅(qū)動(dòng)程序，采用匯編語(yǔ)言進(jìn)展編程，對(duì)外給出C語(yǔ)言的調(diào)用接口;采用模塊化程序設(shè)計(jì)的方法進(jìn)展編程，有利于各個(gè)模塊的晉級(jí)、維護(hù)[6]。主程序與中斷效勞程序的流程圖如圖4、圖5所示。includeSPCE061.Hintmain〔〕{Set_IOA_Dir〔〕;Set_IOA_Attrib〔〕;Set_IOA_Data〔〕;Set_IOB_Dir〔〕;Set_IOB_Attrib〔〕;Set_IOB_Data〔〕;翻開IRQ3_EXT1中斷翻開IRQ3_EXT2中斷__asm〔INTIRQ〕;翻開IRQ中斷while〔1〕{*P_Watchdog_Clear=C_WDTCLR;去除看門狗}unsignedintAD〔void〕;voidSent_SIO_Data〔void〕;進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換以后送給無(wú)線傳輸模塊…*P_ADC_MUX_Ctrl=C_ADC_CH1;開場(chǎng)uiData=0;uiData=AD〔〕;fVoltage=〔float〕uiData/0xffc0*3.3;if〔uiData0x745E〕;那么發(fā)出報(bào)警信號(hào)，發(fā)送濃度數(shù)值unsignedintSent_SIO_Data〔void〕elseif〔〕那么從A14啟動(dòng)滅火器，從A13啟動(dòng)破窗器Delay〔〕}unsignedintAD〔void〕{unsignedintuiData;while〔！〔〕〕uiData=*P_ADC_LINEIN_Data;return〔uiData0xffc0〕;}外部中斷效勞子程序代碼如下：.TEXT.PUBLIC_IRQ3_IRQ3：INTOFFR1=0x0100比擬是否為IRQ3_EXT1那么轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)程序段;那么那么進(jìn)入鍵喚醒中斷GOTOL_Exit_INT;GOTOL_Exit_INT;R1=0x0100R1=0x0100L_Exit_INT：[P_INT_Clear]=R1INTIRQ，F(xiàn)IQRETI圖4主程序流程圖5系統(tǒng)的定期維護(hù)檢測(cè)考慮到公交車的使用非常頻繁，系統(tǒng)長(zhǎng)期使用以后，可能有些傳感器或者電道路路發(fā)生污損、氧化等故障，因此需要定期進(jìn)展檢測(cè)。檢測(cè)的方法簡(jiǎn)單，定期在車廂的不同部位，特別是傳感器下方附近釋放少量汽油，觀察工作單元是否可以及時(shí)檢測(cè)到并且發(fā)出報(bào)警與滅火控制信號(hào)。圖5中斷效勞程序流程圖6測(cè)試結(jié)果7該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)〔1〕根據(jù)公交車上乘客非常擁擠的實(shí)際情況，采用多種新型傳感器一起工作，系統(tǒng)反響速度快，并且防止了漏警、誤報(bào)和誤噴滅火劑的情況;〔2〕采用無(wú)線傳輸模塊向主控臺(tái)傳輸汽油濃度數(shù)據(jù)，駕駛員可以根據(jù)數(shù)據(jù)及時(shí)排查是否有人攜帶易燃品的情況，便于排除虛警和及時(shí)停車疏散乘客?！?〕汽油傳感器與煙霧傳感器裝備有一個(gè)吸氣風(fēng)扇，風(fēng)扇從車廂里抽取空氣送給傳感器，相比汽油等易燃?xì)怏w通過(guò)自然對(duì)流的方式擴(kuò)