火灾自动器及气体烟雾器的基本设计原理

1、摘 要调查我国进几年火灾情况，研究火灾自动报警系统工作的基本原理，分析说明气体烟雾报警器在其中的实际应用的重要性和其防范火灾、中毒等灾害的意义。并进一步解析气体烟雾报警器的基本构造，并结合我国现状说明其发展方向。火灾报警、消防工程、火灾自动报警技术Abstract目 录第一篇 绪论1第二篇 设计内容4第一章 气体烟雾报警器的类型及选择设计的类型4第一节 火灾报警器的分类4第二节 火灾自动报警系统5一、介绍火灾自动报警器的基本情况5二、误报警的定义及误报警率10三、误报率10四、火灾报警消防联动控制系统设计与数学模型11五、降低误报率的一些措施13第三节 气体烟幕报警器的类型17一、烟雾报警器1

2、7二、可燃气体报警器18第四节 研究分析我国国内火灾及报警器使用情况23一、公安部发布2006年火灾统计数据23二、公安部发布2007年火灾统计数据24三、公安部发布2008年火灾统计数据26第五节 选定设计方向29第二章 所选设计类型的基本工作原理29第一节 原理图29第二节 工作原理30一、报警器的工作原理30二、气敏电阻传感器的工作原理30第三节 元件选择35第四节 制作与调试35第五节 应用场合35第六节 电路实用扩展36第七节 工程设计、施工和维护36结论38参 考 文 献39致谢40第一篇 绪论每年，世界上因火灾而遭受到的人员伤亡多达数万，经济损失更是数十亿。因此，人们早早就开始研

3、究降低火灾所带来的损失的方法。在诸多的消防措施中，应用旱期预报火警的技术无疑可大大减少和避免因火灾而造成的重大经济损失和政治影响。火灾报警器就是为了达到能早期发现火情并进行报警而研制成功的一种重要消防安全装置。气体烟雾报警器就是其中之一 。火灾火灾火灾火灾火灾第二篇 设计内容第一章 气体烟雾报警器的类型及选择设计的类型第一节 火灾报警器的分类第二节 火灾自动报警系统一、介绍火灾自动报警器的基本情况以火灾自动报警技术为核心的建筑消防系统，是预防和遏制建筑火灾的重要保障。近年来，我国火灾自动报警工程应用技术实现了较快发展，但由于在实际应用中，火灾自动报警系统的通讯协议不一致，火灾自动报警

4、工程技术水平还相对落后，还存在着一些比较突出的问题。（一）适用范围过小。我国火灾自动报警系统技术比美、英等发达国家起步较晚，安装范围主要是高层民用建筑设计防火规范、建筑设计防火规范规定的场所和部位，而在易造成群死群伤的中小型公众聚集场所和社区居民家庭甚至部分高层住宅都没有规定安装火灾自动报警系统，适用范围过小，防范措施不到位。（二）智能化程度低。我国使用的火灾探测器虽然都进行了智能化设计，但由于传感器件探测的参数较少、支持系统的软件开发不成熟、各种算法的准确性缺乏足够验证、火灾现场参数数据库不健全等，火灾自动报警系统难以准确判定粒子(烟气)的浓度、现场温度、光波的强度以及可燃气体的浓度、电磁辐

5、射等指标，造成迟报、误报、漏报情况较多。（三）网络化程度低。我国应用的火灾119动报警系统形式基本上以区域火灾自动报警系统、集中火灾自动报警系统和控制中心火灾自动报警系统为主，安装形式主要是集散控制方式，自成体系，自我封闭，尚未形成区域性网络化火灾自动报警系统。（四）组件连接方式有待改善。火灾自动报警系统以多线制和总线制连接方式为主，探测器和报警器及控制器之间是采用两条或多条的铜芯绝缘导线或铜芯电缆穿管相接，存在耗材多、成本高、抗干扰能力差的缺点。同时，铜导线耐高温性能差、易磨损，系统施工维修复杂，影响了火灾自动报警系统的可靠性和更广泛的应用。（五）火灾自动报警系统误报、漏报问题较多。由于火灾

6、探测器的安装环境极其复杂，加之各种传感器在探测火灾方面存在着某些先天不足，无法准确地感应各种物质在燃烧过程中所特有的声波、光谱、辐射、气味等诸多方面发生的微妙变化，对火灾发生过程中所产生的不同粒径和颜色的烟存在探测“盲区”，误报、漏报现象时有发生。（六）超早期火灾探测报警技术应用还几乎处于空白。国外已开发出适合洁净空间高灵敏度感烟火灾探测报警系统，如激光式高灵敏度感烟火灾探测器，吸气式高灵敏度感烟火灾探测报警系统和气体火灾探测报警系统，与普通火灾探测报警系统相比，其探测灵敏度提高了两个数量级，甚至更多，这些系统采用了激光粒子计数、激光散射等原理监视被保护空间，以单位体积内粒子增加的多少来判断是

7、否发生火灾，系统可在火灾发生前几小时或几天内识别潜在的火灾危险性，实现超早期火灾报警。而该技术我国目前还处于起步阶段有待进一步研究开发应用。 针对上述问题，火灾自动报警应用技术应进一步着眼于当前国际发展的新形势，加快更新改造进程，加强对数字技术和新工艺、新材料的应用，改进系统能力，使火灾自动报警应用技术向着高可靠、低误报和网络化、智能化方向发展。当前，国外火灾自动报警应用技术的发展趋势主要表现为七个方面。 （一）网络化 火灾自动报警系统网络化是用计算机技术将控制器之间、探测器之间、系统内部、各个系统之间以及城市“ll9”报警中心等通过一定的网络协议进行相互连接，实现远程数据的调用，对火灾自动报

8、警系统实行网络监控管理，使各个独立的系统组成一个大的网络， 实现网络内部各系统之间的资源和信息共享，使城市“ll9”报警中心的人员能及时、准确掌握各单位的有关信息，对各系统进行宏观管理，对各系统出现的问题能及时发现并及时责成有关单位进行处理，从而弥补现在部分火灾自动报警系统擅自停用，值班管理人员责任心不强、业务素质低、对出现的问题处置不及时、不果断等方面的不足。（二）智能化火灾自动报警系统智能化是使探测系统能模仿人的思维，主动采集环境温度、湿度、灰尘、光波等数据模拟量并充分采用模糊逻辑和人工神经网络技术等进行计算处理，对各项环境数据进行对比判断，从而准确地预报和探测火灾，避免误报和漏报现象。发

9、生火灾时，能依据探测到的各种信息对火场的范围、火势的大小、烟的浓度以及火的蔓延方向等给出详细的描述，甚至可配合电子地图进行形象提示、对出动力量和扑救方法等给出合理化建议，以实现各方面快速准确反应联动，最大限度地降低人员伤亡和财产损失，而且火灾中探测到的各种数据可作为准确判定起火原因、调查火灾事故责任的科学依据。此外，规模庞大的建筑使用全智能型火灾自动报警系统， 即探测器和控制器均为智能型，分别承担不同的职能，可提高系统巡检速度、稳定性和可靠性。 （三）多样化1火灾探探测技术的多样化。我国目前应用的火灾探测器按其响应和工作原理基本可分为感烟、感温、火焰、可燃气体探测器以及两种或几种探测器的组合等

10、，其中，感烟探测器一枝独秀，但光纤线性感温探测技术、火焰自动探测技术、气体探测技术、静电探测技术、燃烧声波探测技术、复合式探测技术代表了火灾探测技术发展和开发应用研究的方向。此外，利用纳米粒子化学活性强、化学反应选择性好的特性，将纳米材料制成气体探测器或离子感烟探测器，用来探测有毒气体、易燃易爆气体、蒸气及烟雾的浓度并进行预警，具有反应快、准确性高的特点，目前已列为我国消防科研工作者的重点研究开发课题。 2设备连接方式的多样化。随着无线通信技术的成熟、完善和新型有线通信材料的研制，设备间、系统间可根据具体的环境、场所的不同而选择方便可靠的通信方式和技术，设备间可以用无线技术进行连接，形成有线、

11、无线互补，同时新型通信材料的研制开发可弥补铜线连接存在的缺陷。而且各探测器之间也可进行数据信息传递和交流，使探测器的设置从枝状变成网状，探测器不再是各自独立的，使系统间、设备间的信息传递更方便、更可靠。 （四）小型化 火灾自动报警系统的小型化是指探测部分或者说网络中的“子系统”小型化。如果火灾自动报警系统实现网络化，那么系统中的中心控制器等设备就会变得很小，甚至对较小的报警设备安装单位就可以不再独立设置，而依靠网络中的设备、服务资源进行判断、控制、报警，这样火灾自动报警系统安装、使用、管理就变得简洁、省钱、方便。火灾报警消防联运控制系统主要由五大部分组成。分述如下：1火灾信息探测 主要由对火灾

12、物理因素（烟雾，火光和温度等）敏感的无件组成。主要有火灾烟雾探测器、火灾湿度探测器以及人工报警器等。它是火灾报警系统的重要组成部分，也是火灾报警系统的关键技术。2火灾信息传输 火灾报警消防联动控制系统的信息传输方式很多，目前在工程中常用的有如下几种：（1）总线传输制式 这是目前工程中用的最普遍一种。它用两根普通导线将供电、认址、传讯三件事集为一身。一对总线总多可以联结500个各种火灾探测器和各种监测控制模块。（2）（n+1）线传输制式 这是小型工程中早期常用的一种传输方式，顾名思义，它是一个探测（或控制）点用一根导线，再加一根共用线组成，它能将供电与传讯一次完成。（3）无线传输制式 这是目前工

13、程中一种辅助信息传输方式，适合于远距离分散监控点的信息传输。3.火灾信息处理 火灾信息处理是火灾报警消防联动控制系统的心脏。它主要由专用计算机和专用软件组成，主要有火灾报警控制器和火灾报警消防联动控制器等。4.消防临近模块 消防报警监视控制模块是现代火灾报警消防联运控制系统实现点报点控的中间单元。是火灾报警消防联运控制器实现对火灾报警设备和消防设备进行闭环控制的专用部件。5.报警消防设备 火灾报警消防设备主要由火灾报警器和防火灭火设备组成。火灾报警设备主要有消防广播系统、声光报警器等；防火设备主要有防火门、防火卷帘、防火隔栅和防火水幕等；灭火设备主要有气体灭火设备（如灭火弹等）和液体灭火设备（

14、如水工灭火，泡沫灭火等）设备。6.火灾报警消防联动控制系统原理框图手动报警温度探测火光探测烟雾探测控制器模块防火设备报警设备灭火设备 火灾报警消防联动控制系统原理框图 火灾报警消防联运控制系统与其他类型监测控制系统一样，都存在着漏报、误报和控制不确定度问题。对火灾报警消防联动控制系统来说主要是该报不反如漏报问题，不该报乱报（误报）、该动不动（漏控）和不该动乱动（误控）的问题。目前火灾报警消防联动系统存在这些问题就严重影响着其有效的使用，已经引起火灾报警消防联动控制系统产品生产者、系统设计者和工程施工者们的密切注意，正作为一个新的技术课题进行研究和探讨。二、误报警的定义及误报警率 根据我国国家标

15、准，误报警的定义：实际上没发生火灾，而火灾报警装置发出了火灾报警信号。根据国际标准，误报警的定义是所报之火灾现在不存在，并且也不曾存在过。造成误报警的原因可以蓄意所为、误动作或偶然因素。结合起来理解，不管是探测器方面的原因也好，只要无火灾存在却报了火警，都叫误报警。 而误报警率则是火灾报警系统中各装置在规定使用条件和期限内发生误报警的次数。通常以百万小时的误报警次数表示：误报警率=误报警次数/百万小时（106小时） 所谓火灾报警消防联动控制系统的漏报率就是在火灾监视现场发生N次火情有M次未能报出，记作PL，其计算公式为： PL=M/N*100% （1-1） 我们通过n重贝奴里试验可知，上述漏报

16、率的概率分布属二项分布。经现场n重试验，出现k次漏报的概率记作Po，其计算公式如下： （1-2） 式中 由（1-2）式可知，当系统有1000个监控点时，在1000次报警时出现10次漏报的概率都是100%。所以，火灾报警消防联动控制系统的理论误报概率是系统设计的重要技术课题。三、误报率 所谓火灾报警消防联动控制的误报率就是系统报出N次火警，其中M次不是火警，记作PW，其计算公式为： PW=M/N*100% （1-3） 误报率的概率分布规律与漏报率概率分布完全相同，其计算公式如下： PWO（K、N、PW）= N！PKW（1-PW）N-K / K！（N-K）！（1-4）误报率的理论值与漏报率有相等的

17、数量级。但在工程实践中，误报率出现的概率是很高的，甚至有的火灾报警系统视因误报过高而无法开通使用。究其原因，主要是火灾探测器，特别是火灾烟雾探测器就存在着原理性误报问题，它无法识别烟离子还是其它离子。因此，外界环境影响是造成系统误报的重要原因。 对火灾报警消防联动控制系统的产品生产者来说是如何采用新技术，新原理进行火灾探测器技术改进的问题，对系统设计和工程施工来说则是如何针对系统漏报率和误报费率提高系统设计和工程施工质量问题。四、火灾报警消防联动控制系统设计与数学模型 火灾报警消防联动控制系统的系统设计，既要考虑监控系统共有的漏报率和误报率等技术问题，又要考虑火灾报警消防联动控制系统工程设计方

18、法和数学模型介绍如下：（一）声光报警系统设计要求和设计数学模型 火灾报警系统的声光报警信息既不能有漏报，也不能常误报。在火灾报警系统工程设计时，既要把火灾信息送入控制器，这同时要对火灾信息的性质和来源进行区别对待。如手动报警按钮信号，消火栓按钮信号等具有人工智能性质，应给予特别考虑，一旦有信息就应启动火灾声光报警系统，又如水流指示器，压力开关信号在同一消防点它们是相关信号，就必须按“与”的关系处理；同一监控点的火灾湿度探测器与火灾烟雾探测器同时报警的信号也应具有“与”的优先权；其他火灾探测器的信号应进行人工确认处理等等。因此，火灾报警系统工程的报警设计中数学模型应该为：RB=R1+R2+R3&

19、#183;R4+R5·R6+B（R7+R8+R9） （2-1）式中：R1手动报警按钮信号； R2消火栓按钮信号； R3水流指示器信号； R4压力开关信号； R5与烟感同用的火灾湿度探测器信号； R6与温感同用的火灾烟雾探测器信号； R7火光探测器信号； R8单用火灾湿度探测器信号； R9单用火灾烟雾探测器信号； B人工确认报警信号等。B=R7·R8+R8 ·R8+R9·R9+R10 （2-2）R7R7+R8R8+R9R9是R7、R8和 R9报警后经控制器再次查询确认的报警讯号；R10是人工健入信号。2 火灾报警消防联动控制系统中防火设备控制系统设计与数学

20、模型 多数防火设备的启动均不产生二次灾害，且不影响正常生产和生活，其控制条件可以放宽设计。例如：消防电梯降至底层，防火卷帘落半（距底1.5米）以及防火门关闭等都可以与声光报警同步控制。因此，防火设备控制系统设计的数学模型可以用声光报警控制的数学模型来描述，其数学模型如下：RF= RB= R1+ R2+ R3 R4 +R5 R6+ R（R7 +R8+R9）（2-3） 公式（2-3）与（2-2）和（2-1）中各符号的意义完全相同。（二）火灾报警消防联动控制系统中灭火设备控制系统设计与数学模型 多数灭火设备的启动均影响正常生产和生活，并且还产业二次灾害，其系统设计必须小心从事。例如：水工灭火中干式喷

21、淋灭火系统一旦误把喷淋泵启动，没有发生火灾，却会会发生水灾。因此，灭火设备控制系统设计既要考虑“该动必须动”，又要考虑“不该动不能乱动”。根据工程实践和消防工程验收规范的要求选择如下系统设计数学模型是可行的。RM= R1+ R2+ R3 R4 +R5 R6+ M（R7 +R8+R9）+ R10 （2-4） 式中：R7 R7 R7、R8 R8 R8和R9 R9 R9是R7及R8和R9是控制器多次确认均存在的报警信号。 由公式（2-4）可知灭火设备控制必须确认确有火灾信息并且具备灭火条件才能发出启动信号。（三）火灾报警消防联动控制系统的综合设计与数学模型 前三种系统设计及其数学模型考虑的侧重点还是

22、防止误报和误动的问题。因为误报和误动，特别是误报是工程实践中经常遇到的问题，非常棘手，用户对此也反映强烈。对火灾报警消防联动系统来说，不怕一万，就怕万一，是用来预防万一的。漏报在日常使用中虽然不常见，但都是系统的致命缺陷。因此，在进行火灾报警消防联动控制系统综合设计时，漏报问题仍然是考虑的重点。目前在工程实践中常用的技术手段有如下几种：1.对关键部位和要害部门采用多手段监控 在进行火灾报警消防联动控制系统综合设计时，对诸如档案室、图书馆、物资仓库等关键部位和要害部门同时设计火灾湿度探测器和火灾烟雾探测器，使火灾报警消防联动控制系统的灭火设备控制数学模型中R5R6火灾信息增大优先权，使M（R7+

23、 R8 +R9）减弱其作用，将系统设计的数学模型改成为RM= R1 +R2+R3 R4 +nR5R6 （2-5） 式中n是监控点数。 由公式(3-5)可知，这种控制数学模型不仅减少了漏报率，而且也减少了误报率。但其主要问题是增大了工程费用。在系统综合设计时应全面考虑。由于工程实践需要，许多生产厂家已推出火灾感温感烟复合探测器，但其价格却居高不下。2.对消防监控场所采用多布点工程技术 对一些只可能出现一种火灾因素的监控场所，如汽油库、化学品仓库等在发生火灾时，火光反映最快，不产生烟雾，温感也来不及。在系统设计时，对监控场所宜多布置火光探测器，将火灾报警消防联动控制系统中对灭火设备控制的数学模型改

24、成为RM= R1 +R2+mR7R7 （2-6） 式中m为火光探测器在同一个监控场所的布点个数。 由公式（2-6）可知，这种数学模型完全可以减少系统漏报率。设计得法也能减少误报率。当然工程费用也会增加。 火灾报警消防联动控制系统设计同其他监控系统一样，其工程实践是相当复杂的，在系统设计时只能相机而定。当前火灾报警消防联动控制系统不论在产品，还是在工程设计，已经呈现出“系统工程化，和规模堆叠化、硬件积木化、软件模块化及传输总线化、配置网络化、控制智能化”等等特点，已经成为典型的现代化系统工程。五、降低误报率的一些措施火灾自动报警系统探测器的误报警所造成的恐惧和损失等，已经引起了产业界，业主和消防

25、监督部门的高度重视，误报警的成因是有多种因素的，笔者认为主要存在于产品的设计，制造，工程设计，施工，技术监督，使用环境，日常维护，管理等方面。现以光电感烟探测器为例，提出一些减少误报警的对策。（一）产品设计1.光学结构 光学结构不便要满足灵敏度高的要求，而且要有足够低的环境敏感度。通过优化设计使光学部分的结构简单，对零部件制度精度要求降低。通过对环境干扰物如水蒸气、香烟烟、烹调油烟等散身特性分析临别，降低误报几率。2.通用型和针对型探测器 通用型探测器降低误报警的方法之一是将灵敏度根据使用场合的保护要求和时候段（昼夜、工作日和休息日）做成可设定或可调整型的。针对型探测器（Environment

26、 specific detector）是将使用环境划分成若干类型，针对不同类型使用不同的软件，从而达到有效探测和降低误报警的目的。3.多元探测 为了有效探测和减少误报警，近年来多元探测（Multi sensor based detection）得到了发展，目前产品的成熟形式有光电感烟与半导体感温复合，光电感烟、离子感烟与半导体感温复合，按近于成熟的有光电感烟、半导体感温和一氧化碳传感复合等。4.自动诊断 在探测器中设计自动诊断回路，通过对主要功能元件和主要性能指标进行定期自检。当超出设计范围时发出论断信息，提醒值班人员及时更换有问题的探测器，确保探测器保护良好的运行状态。5.预警 预警可以在较

27、低的火灾危险下给出，当然也有将第一次火警信号作为预警的，基本思路都是通过一定的时间进一点确认报警信号。预警法对自动连接紧急设施的系统特别有意义，因为值班人员可以花一定时间去调查发出预警的原因，估计是否会进一步发生火警，以减少由误报警使灭火设备启动而造成的损失。6.硬件可靠性设计（1）滤波 为了克服从导线直接耦合进火灾报警联动系统的干扰，在控制器的所有输入输出线上，都要采取滤波措施，特别是在电源线上。在交流电网中，存在各种干扰，如启停大功率负载产生的高频干扰、感性负载产生的干扰、晶闸管通断产生的干扰、电网电压下降产生的干扰等。 这些干扰幅度大，持续时间长，出现频率高，是对系统影响最大的

28、干扰。为了抑制干扰，在电源输入端要设计电源滤波器，从干扰源端抑制干扰。在电源的直流输出端，要接直流滤波器，保证电源输出是干净的。在其它输入输出线上，由于要引出控制器，主要由于电容耦合和电磁感应耦合产生的干扰。这些干扰幅度较小，对系统影响也较小，但可能导致系统误报警或误动作。为了克服这些干扰，在这些导线上也要有滤波措施。（2）信号传输及接地 电子设备的干扰与系统的接地方式有很大关系，接地技术是抑制干扰的重要手段。良好的接地可以抑制系统内部噪声，防止外部干扰，提高系统抗干扰能力。在控制器设计中，一般采用浮地机壳接地方案：把数字电路及模拟电路工作的基准地浮空，控制器外壳采用屏蔽接地。浮地方式可以使电

29、路不受大地电流的影响，提高控制器的抗干扰性能。由于强电设备大都采用保护接地，浮空技术切断了强电和弱电的联系，使控制器运行可靠；机壳采用屏蔽接地，有效地防止了静电干扰和电磁感应干扰，并保护了人身和设备的安全。（3）单元电路的抗干扰设计     在控制器内部电路中，干扰主要来自外部引线和内部电信号之间的耦合。在控制器的电源输入端，要有去耦电路，可以同时增加瞬变电压抑制器TVS，克服从电源线串入的干扰。控制器中主要是数字电路，信号电平变化快，变化的电平通过分布电容在其它信号线上产生干扰 。为了克服这种干扰，在重要集成电路旁都配有去耦电容。并在单片机的

30、数据总线和地址总线负载较重时，要有总线驱动器。一般情况下，总线驱动的CMOS门电路超过六个时，就要有驱动电路。（4）隔离     在火灾报警联动控制器的设计中，通常都有通讯接口电路，控制器通过串行通讯同远处的控制器或复示器等进行信息交流。为了满足通讯距离的要求，通常采用RS485、CAN总线等现场总线来增加通讯距离。现场总线多数采用差分信号传输模式，各节点没有公共地线，以两根信号线间的电位差确定信号1和0。由于各节点的工作地电位并不相等，在电位差较大时，会影响通讯性能，严重时会损坏通讯电路。在通讯电路设计时，最好用光电隔离的方式把通讯驱动电路和控制器电路

31、隔离。（5）元器件的可靠性     元器件是控制器性能的物质基础，元器件的可靠性直接影响控制器的可靠性。设计中，最好选用工业品级元器件；为了克服早期失效，控制器调试完毕后，要进行通电老化；为了提高抗干扰能力，最好选用CMOS器件；在线路板设计中，数字电路和模拟电路要分离布局。7.软件可靠性设计（1）智能火灾判断 在火灾报警联动系统中，如何克服误报警、误动作，又不影响真实火灾的报警，是系统最重要的功能。误报轻则干扰用户正常工作，重则给用户造成损失，影响企业形象。为了准确报警，系统软件要对探测数据做综合处理，确保正确报警。  灵敏度调整：连接的智能

32、探测器和编址模块的灵敏度要根据现场条件进行软件或硬件调整。 漂移补偿：火灾探测器使用过程中，由于外界环境因素如温度、灰尘的影响，其探测值的本底会逐渐漂移，控制器可以计算一段时间的探测数据进行平均处理，自动改变报警阈值，实现探测器灵敏度的漂移补偿。在灰尘积累到一定程度时，要给出污染报警信号。  数字滤波：火灾探测器的探测数据传输回控制器时，由于外界干扰等原因，会影响数据的准确性。为了取得准确的现场数据，保证正确报警，系统可以对探测数据进行数字滤波处理， 通过多次巡检探测器得到一组数据，按平均值法、防脉冲干扰平均值滤波法的方法处理，从而得到正确数据。 智能算法：在进行火灾判断时

33、，控制器结合上升速率法和火警阈值，对一个探测器的探测数据进行综合处理，只有在符合火警判据的情况下，才发出正确火警。（2）看门狗及软件陷阱 由于干扰或其它原因，程序有可能进入非程序区，不能回到正常监控状态，在CPU电路中要设计看门狗电路，软件每隔一段时间给看门狗电路送出信号，使之不产生复位信号，在程序跑飞后，软件不能送出信号，这时，看门狗电路就会给控制器发出复位信号，使控制器复位 。在非程序区和不用的中断入口，可以设置软件陷阱，程序进入该部分时，可以将程序引入复位地址。（3）容错处理 在数据处理中，要对数据范围进行判断，如月份应在1至12之间。如果输入的数据超出了规定范围，可能导致严重

34、后果，从而使整个系统发生崩溃。在软件设计中，要对输入数据的合理性进行检查，并提供纠错手段。在输入数据超出范围时，能给出提示信号，要求重新输入正确数据，这样就提高了系统克服意外故障或操作失误的能力。（4）密码及自动退出 为了防止无关人员操作，造成控制器误动作造成损失，控制器必须设置密码保护。在进行编程、控制、系统配置等操作时，必须首先输入密码，密码不符不能进行操作。进入编程操作后，控制器要进行计时，在预定时间内没有操作，系统应该自动退出编程状态，返回监控状态。这样可以防止系统进入编程状态而影响系统报警。（5）校验 在火灾报警联动控制器长期运行过程中，由于某种干扰的影响，可能改变系统的配置，在串行

35、通讯时，可能接收错误的信息。这些情况可以通过校验的方法进行克服。对于一组信息，可以在最后增加两个字节的CRC校验码或累加和，在CRC校验正确或累加和相等的情况下，数据是正确数据。否则，数据需要重新输入或重新发送。第三节 气体烟幕报警器的类型气体烟雾报警器的结构其实很简单，因为所有的气体烟雾报警器都由3部分组成：外接电源、一台用来检测用的感应传感器和一只声音非常响亮的电子扬声器，一旦发生危险可以及时警醒人们。可以毫不夸张的说，探测用传感器就是报警器的心脏。其类行的不同也造就了适应各种环境的气体烟雾报警器。气体烟雾报警器也因此可分为：烟雾报警器和可燃气体报警器。其中，都需要各种不同类型的传感器来作

36、为探测器。一、烟雾报警器通常用于烟雾报警器和检测空气中烟雾、尘埃微粒的方法有光电式透过型、光电式反射型和半导体式等三种。其中以光电式反射型的检测灵敏度最高，用它制成的烟雾报警器可以对非常稀薄的烟雾作出反应5。光电式烟雾报警器里面安装了一个光源和一台传感器，并让它们彼此间的位置成90°角。这样一来，在正常情况下，从光源发出的光激发在左边并且正好错过传感器；而当烟雾进入盒子内部时，数目的光线被散射激发到传感器上；然后，传感器再激活烟雾报警器里的扬声器，发出刺耳的报警声。也因此光电式报警器对烟雾弥漫的火灾更加敏感。例如，一个缓慢燃烧的床垫，由于它燃烧时会释放出大量的烟，光电式报警器可以很容

37、易地检测到，并发出报警声。由于烟尘颗粒对光线的散射作用使得一定由于烟雾传感器是一种灵敏度很高的光传感器，在电路调整时往往会因电路屏蔽不良、杂散光的入射以及硅光电二极管附近有其他物体、安装位置、人体的影响等不工作。安装时应避免此类情况发生。在剧烈燃烧时，可燃物会得到充分燃烧，因此生成物中的碳粒子少，从而产生的烟雾也少。那么，在烟雾不多时，光电式烟雾报警器还能发挥它的威力吗？现在，电离式烟雾报警器可以帮助我们解决这个难题。与光电式烟雾报警器不同，它并不和光线打交道，而是靠一个电离室和一个电离辐射源来检测烟雾。这类烟雾报警器也很普遍，它可以用来更好地检测在物体剧烈燃烧时产生的少量烟雾。一个典型的电离

38、式烟雾报警器是什么样的呢？当你揭开盖子时会发现，这个烟雾报警器其实相当简单：仅由一块印制电路板、一个电离室和一个电子扬声器构成。电离室为铝制，由2个加了电压的盘子和产生电离辐射的放射源一起组成。在电离室的罐子上面，有个凹槽，允许空气流动；而罐子本身则作为电离室的负极盘子。在电离室的罐子下面是一个陶制的支架，里面包含有电离室的阳极盘子。电离源就在那个阳极盘子下面，但千万不要乱动它，否则不但会使警报器失去作用，而且如果不小心吸入了里面所放的放射源，还会对身体造成损害。由放射源产生的粒子在电离室电离了空气中的氧原子和氮原子，因此电离式烟雾报警器可以检测到这些电子和离子朝带电压的盘子移动时所产生的微量

39、电流。当烟雾进入电离室时，因烟雾粒子吸附在离子上面，干扰了上述过程，并使它们失效。这时，电离式烟雾报警器就会通过检测得知，当前电流强度下降，从而感受到周围有烟雾存在，并发出警报声。通常，电离式烟雾报警器里面的放射源是微量（相当于1/5000克）的镅-241。如果用“居里”（测量核材料的单位）作单位，那么在一个典型的电离式烟雾检测器里包含有0.9微居里的镅-241。相关说明：放射性元素“镅”与粒子放射性元素镅有432年的半衰期，是一个很好的粒子源。由镅产生的粒子有下列特性：它们在电离室里电离空气中的氧原子和氮原子。带负电荷的电子被带有电压的盘子的阳极所吸引，而带正电荷的原子被带有电压的盘子的阴极

40、所吸引(此处是指相对的吸引，就像磁铁一样)。这样，这些电子和离子朝带电压的盘子移动时就会产生一些微量电流。辐射不能穿透一张纸，并且几厘米厚的空气便可以阻断它。而且，在一个电离式烟雾报警器里，放射性元素镅的辐射剂量是极其小的。因此，对电离式烟雾报警器里的放射源我们不必恐慌，只有在直接吸入的情况下，才会造成危险。不过，我们还是不能拿烟雾报警器里的镅来玩，不要摆弄它，或者以其他任何方式来扰乱它，因为这样极有可能使其在空气中传播开来，对自己和他人造成严重危害6。二、可燃气体报警器可燃气体报警器单位名称为%LEL。LEL意思是爆炸限。天然气的主要成分是甲烷,甲烷的爆炸下限为5%/V)。可燃气体报警器一般

41、分固定式和便携式。固定式可气体报警器按显示方式分为有报警地点及浓度和有报地点无浓度两种。固定式可燃气体报警器主要由传感器(探头)和主机及辅助设备排风扇电磁阀和天然气气路电磁阀构成,主机箱面板上主要有报警地点及浓度显示部分,有的有故障地址及其他故障指示。探头、排风扇安装在使用然气现场,主机箱、排风扇电磁阀和天然气气路电磁阀制箱安装在监控室内。探头的寿命一般为3年左右,随着时间延长探头老,灵敏度会下降。可燃气体报警器的检测原理:探头内部有催化元件,与电阻构成检测桥路。当可燃气体扩散到传感器元件上时,传感器元件进行无焰燃烧,产生反应热使电阻增大,电桥输出一个变化的电压信号,这个电压信号与可燃气体浓度

42、成正比,经过放大,送至模/数转换电路显示出可燃气体浓度值。 固定式报警器工作方法：有浓度显示的报警器设有低浓度报警点和高浓度报警点,当可燃气体扩散到探头上并达到低报警点时,主机箱面板上发生低浓度声光报警,控制排风扇电磁阀吸合排风扇开始排风。当可燃气体达到高报警点时,主机箱面板上发生高浓度声光报警,控制天然气气路电磁阀吸合,天然气气路被切断7。可燃气体报警器广泛应用于冶金、石油、化工、煤炭等行业和市政煤气、仓储、交通、宾馆饭店和消防部门，并逐步应用于家庭防火。它主要是测定环境空气中可燃气体的浓度，当空气中可燃气体浓度达到一定量时，报警器就会自动报警，进而做出排风或截止阀动作反应，起到防止火灾和中

43、毒事故发生的作用。依据中华人民共和国计量法和中华人民共和国强制检定的工作计量器具管理办法规定，可燃气体检测报警器属于强制检定计量器具，必须纳入依法强制管理范围，实施定点定周期强制检定。（一）可燃气体检测报警器结构原理可燃气体检测报警器可对作业环境空气中可燃气体爆炸下限(简称LEL)以内浓度进行测定和报警。按使用方式，可分为便携式、可移动式和固定式三种。按工作原理，仪器可分为催化燃烧型、电化学型和半导体型等几种。可燃气体检测报警器是由探测部分和报警指示仪表部分组成，以最常用的催化燃烧式为例，其基本原理如图1所示：可燃气体检测报警器探测部分测量电桥由反应元(或称工作元件)M和一个补偿元件C组成相邻

44、的两个臂，另外两个桥臂由两个阻值相同的电阻R1、R2组成，其与相应电源及浓度指示仪、报警装置连接。当一定量可燃性气体在通过通电电路中的燃烧元件后，在其表产生无焰燃烧，产生一定的热量，改变电阻值使电桥失平衡，产生电信号，将产生的模拟信号通过数模转换成字信号，在浓度指示表上显示，达到一定浓度时，连接报警装置会发出报警声。（二）可燃气体检测报警器的检定方法按检定规程要求，对可燃性气体报警器的检定环境要求比较严格，因为可燃性气体报警器是一种电子仪器，其检定中的误差主要来自检定环境，不仅要求环境温湿度，同时要求通风良好，无干扰被测成分。可燃气体检测报警器检定示意图如图2所示：可燃气体检测报警器后续检定方

45、法主要包括：1外观及通电检查对于使用中可燃气体检测报警器存在着不同情况，应按相关要求检定。2示值误差的检定给仪器通电预热稳定后才能检定，因为，在接通电源后有些传感器要经过一定时间的预热才会稳定下来，在此期间显示器指针可能会有些摆动，这只是一种过渡状态，并非探测器失灵，因此保证足够时间的预热稳定也是保证基本误差真实可靠的重要措施；同时在检定示值误差时应先把该仪器满量程标定出来，也可达到节约标准气体的目的。首先按说明书要求的流量通入零点气体调准零点，调零点时，电源电压应满足仪器规定的供电要求，这样调出的电零点也是稳定的。其次调整标定值，在通入标准气体进行检定时，对于不同的仪器，要通过该仪器上的不同

46、电位器的调节来达到准确的标定值，有的指示刻度调节可能要反复二、次。第三是按检定规程要求，分别通入浓度约为10LEL、40%LEL、60%LEL的标准气体，记录仪器稳定示值根据计算结果取绝对值最大的为示值误差。第四在检定时要得到稳定的检定数据，对于仪器检定应先通入低浓度气体，逐渐通入高浓度气体。第五对于不同浓度的标准气体在检定通气时要流稳定、均匀，才能达到检定数值的准确、可靠。3重复性的检定由于重复性是在示值误差之后做的，因此不能简单地把示值误差的数据拿来用，而是重新去做得出数值。在正常的工作条件下，通入零点气校准零点，再通入浓度约为40%LEL的标准气体，记录器稳定示值，而按规定要做6次，再用

47、公式（1）来计算，结果不超过40%LEL点基本误差的1/3，注意不能与10LEL点和60%LEL点基本误差的1/3相比。式中：S计算结果的重复性；C6次测量的平值；Ci第I次的测量值。4报警误差的检定每种仪器有其相应的报警点，在出厂时早已设定好，因此要按仪器说明书中设定的警点对其进行标定，而标准气体浓度应选定报警设置浓度大于1.1倍一般选择1.5倍的标准气体来做。此标气体浓度不能太小，也不能太大，否则不利于读数，或接影响读数。5响应时间的检定一般按检定规程要求去做即达到目的，同时要强调保证每次通入气体量的稳定、速。对于有毒性可燃气体检测报警仪器的检定，往往用到像一氧化碳、硫化氢等对人体有直接影

48、响的气体，一氧化碳达到1.6×10-9时，20分钟即可使人产生头痛、呕吐，2小时死亡。因此，在检定室不仅要注意残留气体对检定的影响，同时要防护检定排出气体对人体的影响，增加必要的设备进行通风排风，保证室内空气清洁。（三）可燃气体检测报警器的正确使用：当环境空气中可燃气体的浓度达到或超过报警设定值时，可燃气体检测报警器立即发出报警信号，以提醒人们及早采取安全措施，防止发生火灾爆炸事故。现谈谈常用的固定式催化燃烧型可燃气体检测报警器的正确使用。1使用检测器时，应注意危险场所的级别要与仪器的防爆标志相适应。检测器的防爆类别、级别、组别必须符合现场爆炸性气体混合物的类别、级别、组别的要求。不

49、得在超过防爆标志所允许的环境中使用，否则起不到现场防爆作用。2检测器不能在含硫、砷、磷、卤素化合物的场所中使用。因为它们会使检测器中的检测元件中毒，使检测器灵敏度下降，使用寿命缩短，严重的还会使检测器失效。要对含有上述元素化合物的可燃气体进行检测，应选用抗毒性催化燃烧型检测器或半导体型检测器。由于催化燃烧型检测器对氢气有引爆性，因此对于氢气的检测应选用电化学型或半导体型检测器。3检测器不能在可燃气体浓度高于爆炸下限的环境条件下使用。因为催化燃烧型检测器使用的检测元件是载体催化活性元件，检测可燃气体浓度高于爆炸下限的浓度时，将烧坏检测器内的检测元件。4注意不要使检测器意外进水或受水蒸气喷射。因为

50、检测器中的检测元件进水后会影响其性能，如果意外进水，要重新更换检测器内的检测元件。安装于室外的检测器则应装有防雨罩。5检测器安装位置的高低要与被测气体的密度相适应。比空气轻的气体总是向上扩散，检测器应安装在泄漏源的上方。安装高度应高出释放源所在高度(0.52)m，且与释放源的水平距离适当减小至5m以内，可以尽快地测到可燃气体。比空气重的气体，应安装在泄漏源的方，且安装高度应高出地面(0.30.6)m。过低易造成因雨淋溅对检测器的损害，过高时超出了比空气重的气体于积聚的高度。6仪器投入运行前，要进行检测器工作电流、电压的调整。调整后的电流(电压)值应在仪器使用说明书规的范围内，以保证检测器的正常

51、工作。此电流(电压)调后，除正常检修外，一般无需再动。7维护仪器时，不得在仪器通电的情况下现场拆检测器。拆装防爆零部件时要小心，注意不要损伤隔爆和夹杂脏物。8要正确选取报警器的安装位置。报警器属非防部分，固定安装于安全场所。其安装位置应选择在便于察维护之处，周围不应有对仪器正常工作有影响的强磁场。9要正确设定报警器的报警值。一般情况下，报警显示的可燃气体的浓度范围是(0100%)LEL。报警设定一般在(20%30%)LEL处。具有二级报警的仪器，一级警(高限)设定值应小于或等于20%LEL；二级报警(高限)设定值应小于或等于50%LEL。10应按检定周期对仪器进行检定，平时应定期检仪器的报警功

52、能。对于有试验按钮的仪器，启动报警器试验按钮，即可检查报警器的报警功能是否正常8。第四节 研究分析我国国内火灾及报警器使用情况一、公安部发布2006年火灾统计数据二、公安部发布2007年火灾统计数据2007年，全国公安消防部队在部党委和地方各级党委、政府及公安机关的领导下，以预防和遏制群死群伤火灾、确保党的十七大顺利召开为目标，全力推动贯彻落实国务院15号文件，持续开展火灾隐患排查整治，努力提升消防工作社会化水平、社会防控火灾能力和队伍正规化建设水平，消防工作和消防部队建设取得明显成效，全国火灾形势总体保持了稳定。据统计，全年共发生火灾15.9万起（不含森林、草原、军队、矿井地下部分火灾，下同

53、），死亡1418人，受伤863人，直接财产损失9.9亿元，与上年相比，起数、死亡和受伤人数分别下降30.7%、11.6%和40.8%，损失上升21.7%。各地针对冬春风干物燥、用火用电用油用气多的特点，积极开展消防安全检查，整改火灾隐患，加大消防宣传力度，提高灭火救援实战能力，有效遏制了冬春火灾多发的势头。冬春季节（12月至2月，3月至5月），全国共发生火灾5.5万起，死亡936人，受伤472人，直接财产损失5.3亿元，与上年同期相比，起数、死亡和受伤人数分别下降28.9%、10.6%、40.6%。各地认真贯彻落实公安部浙江湖州现场会精神，加大了“三合一”“多合一”、易燃易爆、人员密集等重点场

54、所的火灾隐患排查整治力度，共成立检查组9.4万多个，检查各类单位120余万家，督促整改火灾隐患115万余起，依法责令停产停业、停止使用2.2万余家，取缔1.7万余家，有效改善了社会消防安全条件。2007年，全国各类人员密集场所共发生火灾14438起，死亡146人，受伤167人，直接财产损失1.6亿元，与上年相比，起数下降1.7%，死、伤人数分别下降14.6%和29.2%；“三合一”“多合一”场所集中的个体私营企业发生火灾8581起，死亡156人，受伤150人，直接财产损失18679万元，四项数字分别比上年下降55. 5%、31.9%、61.3%和28%；易燃易爆场所共发生火灾567起，死亡5人

55、，受伤32人，直接财产损失872万元，起数、死亡和受伤分别比上年下降3.6%、58.3%和39.6%。各地深入推进消防知识进学校、进社区、进农村、进家庭、进企业，并充分发挥中央和省级新闻媒体的作用，加大大众传媒消防宣传教育的力度，广泛普及消防安全知识和逃生自救常识，城乡居民的消防安全意识明显增强。2007年，村民、居民住宅共发生火灾6.1万起，死亡969人，受伤395人，直接财产损失2.1亿元，与上年相比，起数下降30%，死亡下降17.1%，受伤下降39.3%。住宅火灾死亡的652人中，未成年人、老年人及病残人员占67.3%。从火灾的24小时分布情况，22时至凌晨6时发生的火灾亡人较多，这一时

56、段共发生火灾37047起，造成692人死亡，虽然火灾起数仅占总数的23.3%，但死亡人数占总数的48.8%。其中，2时至4时平均每38起火灾造成1人死亡，是全天火灾亡人率最高的时段。（五）从引发火灾的直接原因看，电气引起火灾最多，共45703起，占总数的28.8%；其次是用火不慎，共37195起，占23.4%；除这两种主要原因外，吸烟引起的火灾占8%，玩火占7.9%，生产作业不慎占5.6%，自燃、雷击、静电等占2.5%，遗留火种等其他原因占14.7%，原因不明的占9.4%三、公安部发布2008年火灾统计数据从我国近两年发生的火灾来看，约有一半是由电引起的，最常见的莫过于超负荷电线短路、接触不良等原因引起。椐调查，火灾报警器在我国普通家庭中根本没有达到普及。这也是为什么人们对天然气报警器的作用认识模糊，没有意识到报警器的重要性。第五节 选定设计方向综上所述，在我国气体烟雾报警器在普通家庭这一方面的市场还有待开发。在我国的火灾中，以报警器的操作安装、保养等认识模糊，因此又要求设计的气体烟雾报警器竟可能的简单，容易操作与保养。第二章 所选设计类型的基本