自动喷水灭火系统设计本科毕业设计

山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文）PAGEPAGE29 成人高等教育毕业设计题目：题目：自动喷水灭火系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

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作者签名:二〇自动喷水灭火系统设计摘要自动喷水灭火系统作为一种建筑消防设施，已经证明了其灭火、控火的高效性，但由于一些历史原因，使得它在建筑消防减灾中的主导地位尚未确立。在分析研究国内外大量的相关数据及文献的基础上，结合工程实践经验,从安全性、经济性、合理性的原则出发，强调了自动喷水灭火系统在建筑消防中不可替代的地位。同时，对规范中的相关条文及工程实践中难以解决的问题，提出了自己的观点，使之不断完善[1]。本文主要对系统方案确定、控制系统的设计和自动喷水灭火控制系统的实现等几个方面进行的探讨。第一章主要对课题背景、课题依据、课题特点以及意义作了简单的介绍，第二章对设计中一些重要部件作了简单的概述以及系统的组成。第三章主要对系统控制系统进行了系统的阐述。第四章就系统的硬件以及软件作了简要的说明。本设计可广泛用于高层建筑、办公场所、住宅以及地下建筑和大空间建筑中。关键词：自动喷水灭火系统；消防；自动报警；喷淋泵AutomaticsprinkersystemdesignAbstractAutomaticsprinklersystemasakindofbuildingfirecontrolfacilities,hasproveditsfirecontrolofefficiency,butbecausesomehistoricalreasons,andmakeitinthefiredisasterhasestablisheddominance.Intheanalysisofrelateddataanddocumentsonthebasisofpracticalengineeringexperience,fromsafety,economy,theprincipleofrationality,emphasizethesprinklersysteminbuildingfireintheirreplaceableposition.Atthesametime,toregulatetherelevantprovisionsandengineeringpracticetosolveproblems,theauthorputsforwardhisownview,makecontinuousimprovement.Thispaperfocusesonthesystemplan,thedesignofcontrolsystemandtheautomaticsprinklercontrolsystemwerediscussedfromseveralaspects.Thefirstchapterofsubjectbackground,subject,subjectcharacteristicsandsignificanceofsimpleintroduction,thesecondchaptertodesignsomeimportantpartsofsimpleoverviewandsystemcomposition.Thethirdchapterofsystemcontrolsystemofthesystem.Thefourthchapterofthehardwareandsoftwareofthesystemmakesabriefexplanation.Thisdesigncanbewidelyusedinhigh-risebuildings,officebuildings,housingandundergroundspaceandbuilding.Keywords:automaticsprinklersystem;Fire;Automaticalarm;Spraypump目录TOC\o"1-3"\f第一章绪论 11.1课题背景 11.2理论依据 11.3课题特点 11.4课题意义 2第二章系统方案的确定 32.1方案的确定 32.1.1洒水喷头 32.1.2水流指使器（水流开关） 42.1.3压力开关 42.1.4报警阀 52.2系统主要部件 5第三章控制系统的设计 73.1自动喷洒用消防泵的控制电路设计 73.2全电压启动的喷淋泵控制电路设计 83.3火灾自动报警系统设计 103.3.1火灾自动报警系统的设计形式 103.3.2火灾自动报警控制器 133.3.3火灾探测器 143.3.4手动报警器 19第四章 自动喷水灭火控制系统的实现 214.1系统硬件配置 214.2控制软件及流程 224.2.1火灾报警电路 24第五章总结 26参考文献 27谢辞 28第一章绪论1.1课题背景火灾，作为一种具有突发性和强破坏性的灾害现象，严重危害人类生命财产安全和自然环境。据统计，在众多的灾种中，火灾造成的直接损失约为地震的5倍，仅次于干旱和洪涝，而火灾发生的频度则居于各灾种之首。千百年来，人类和火灾进行了长期的斗争，积累了许多防火、灭火的经验教训。随着社会的不断发展，人们对于火灾的认识不断加深，针对火灾初期不同特征的各种探测方法越来越多。人类逐步掌握了火的燃烧机理，燃烧条件和燃烧发展的过程，创造了各种各样防火、灭火的方法。在上世纪70年代后期，开始出现一门新兴的多学科交叉应用基础科学一火灾科学，其中心内容就是用现代高科技手段研究火灾发生、发展和防治的机理和规律，为火灾防治提供新的思想、理论和方法，使得人类对火灾的研究进入了科学化、系统化的轨道，并促进了防火、灭火技术的进步。1.2理论依据基于PLC控制的优点，本设计采用了SIEMENSS7-300PLC的CPU模块、电源模块、数字量输入模块、数字量输出模块，通信处理器模块组成。主要采集火灾信号、现场的手动报警按钮信号、消防管线所有控制阀的运行和控制状态、消防水泵、稳压水泵的运行和控制状态、火灾报警手动确认信号、消防管线水压；主要控制消防水泵、稳压水泵的启停和消防管线上所有控制阀的开关、闪光报警器的报警输出、视频监视系统的报警联动。1.3课题特点自动喷水系统反应快，由于采用火灾探测传动装置来控制系统的开启，从火灾发生到火灾探测装置动作开启喷水系统的时间短，如果采用充水式雨淋系统，其反应会更快，有利与快速出水灭火。自动喷水灭火系统控制面积大，用水量大。完善系统自身的可靠性，自动喷水灭火系统将在发展中得到完善。一方面表现在，通过喷水灭火机理的研究，对不同火灾场所的火灾负荷，发展，蔓延过程，决定采用不同类型的喷水灭火方式。自动喷水灭火系统，根据被保护建筑物的性质和火灾发生，发展特性的不同，可以有许多不同的系统形式。通常根据系统中所使用的喷头形式不同，分为闭式自动喷水灭火和开式自动喷水灭火系统两大类。闭式自动喷水灭火系统采用闭式喷头，它是一种常闭喷头，喷头的感温闭锁装置只有在预定的温度环境下才会脱落，开启喷头。因此，在发生火灾时，这种喷头灭火系统只有处于火焰之中或临近火源的喷头才会开启灭火。开式自动喷水灭火系统采用的是开式喷头，开式喷头不带感温闭锁装置，处于常开状态。发生火灾时，火灾所处的系统保护区域的所有开启式喷头一起出水灭火。根据被保护建筑物的要求，闭式自动喷水灭火系统还可以分为，湿式自动喷水灭火系统，干式自动喷水灭火系统，干湿式自动喷水灭火系统，预作用自动喷水灭火系统等形式；开式自动喷水灭火系统，可分为雨淋系统，水幕系统等形式。1.4课题意义住宅建筑内的自动快速反应的喷水灭火系统，美国在1973年就制定了相关规范对其推广，英国、澳大利亚、新西兰也使用多年，实践证明住宅内安装该系统能够扑救住宅初期火灾，保护居民生命、财产安全，降低火灾损失以及为居民逃生疏散提供足够的时间并能及时报警。随着我国自动喷水灭火系统的不断发展，自动喷水灭火系统的大大降低了火灾的危害性，把火灾给人们带来的经济损失将到了最低，为确保人的生命及财产安全提供了保障[2]。第二章系统方案的确定2.1方案的确定2.1.1洒水喷头喷头可分为开启式和封闭式两种。它是喷水系统的重要组成部分，因此其质量，性质和安装的优劣直接影响火灾初期灭火的成败，可见选择时必须注意,本课题采用封闭式喷头。封闭式喷头：可以分为易熔合金式，双金属片式和玻璃球式三种。应用最多的是玻璃球式喷头，喷头不止在房间顶棚下面，与支管相连。喷头主要技术参数如表2.1所示，动作温度级别如表2.2所示。表2.1玻璃球式喷淋头主要技术参数型号直径（mm）通水口径(mm)接管螺纹(in)温度级别(度)炸裂温度范围%玻璃球色标最高温度环境（度）流量系数K(%)ZST-15系列15111/257687993+15橙红黄绿2738496380表2.2玻璃球式喷水头动作温度级别动作温度（度）安装环境允许最高温度级别（度）颜色5738橙6849红7960黄9374绿141121蓝182160紫227204黑260238黑在正常情况下，喷头处于封闭状态。火灾时，开启喷水是由感温部件（充液玻璃球）控制，当装有热敏液体的玻璃球达到动作温度（57度，68度，79度，93度，141度，182度，227度，260度）时，球内液体膨胀，使内压力增大，玻璃球炸裂，密封垫脱落，喷出压力水，喷水后，由于压力降低压力开关动作，将水压信号变为点信号向喷淋泵控制装置发出启动喷淋泵信号，保证喷头有水喷出。同时，流动的消防水使主管道分支处的水流指示器电接点动作，接通延时电路（延时20～30s），通过继电器触点，发出声光信号给控制室，以识别火灾区域。综上可知，喷头具有探测火情，启动水流指示器，扑灭早期火灾的重要作用。其特点是：结构新颖，耐腐蚀性强，动作灵敏，性能稳定[3]。适用范围：高（多）层建筑，仓库，地下工程，宾馆饭店等用水灭火的场所。2.1.2水流指使器（水流开关）水流指使器的作用是：把水的流动转换成电信号报警的部件。其电接点即可直接启动消防水泵，也可接通电警铃报警。在保护面积小的场所（如小型商店，高层公寓等），可以用水流指使器代替湿示报警阀，但应仍设置止回阀于主管道底部，一是可防止水污染（如和生活用水同水源），二是可配合设置水泵接合器的需要。2.1.3压力开关ZSJY,ZSJY25,和ZSJY50（上海消防器材厂生产）。它安装在延迟器与水力警铃之间的信号管道上。压力开关的工作原理是：当喷头启动喷水时，报警阀阀瓣开启，水流通过阀座上的环型槽流入信号道和延迟器。延迟器充满水后，水流经信号管进入压力继电器，压力继电器接到水压信号，即接通电路报警，并启动喷淋泵。压力开关特点：ZSJY型：1.膜片驱动，工作压力为0.07～1MPa之间可调。2.适用于空气，水介质。3.可用交流直流电，工作电压为VC22V,380V,DC12V,24V,36V,48V;触点所能承受的电容量：AC220V,5A,DC24V,3A,接线电缆外径20mm。ZSJY25，50型：工作压力为0.02～0.025MPa及0.04～0.05MPa。用弹簧线柱给接线带来了方便，触点容量为DC24V,5A。以上三种压力开关都有一对常闭触点开关，作自动报警时控制作用。压力开关应用接线：压力开关用在系统中需经模块与报警总线连接，（如图2.1）所示。图2.1压力开关接线图2.1.4报警阀报警阀是自动喷水灭火系统中接通或切断水源，并启动报警器的装置。在自动喷水灭火系统中，报警阀是至关重要的组件，其作用有三：接通或切断水源、输出报警信号和防止水流倒回供水源，以及通过报警阀可以对系统的供水装置和报警装置进行检验。报警阀根据系统的不同分为湿式报警阀、干式报警阀和雨淋阀。2.1.5末端试水装置末端试水装置测试的内容，包括水流指示器、报警阀、压力开关、水力警铃的动作是否正常，配水管道是否通畅，以及最不利点处的喷头工作压力等。喷水管网的末端应设置末端试水装置，宜与水流指示器一一对应。图中流量表直径与喷头相同，连接管道直径不大于20mm。末端试验阀可以采用电磁阀或手动阀。如设有消防控制室时，若采用电磁阀可直接从控制室启动试验阀，给检查带来方便[4]。2.2系统主要部件编号名称用途编号名称用途1高位水箱存储初期火灾用水13水池存储1h火灾用水2水力警铃发出音响警报信号14压力开关自动报警或控制3湿式报警器系统控制阀，输出报警水流15感烟探测器感知火灾自动报警4消防水泵接合器消防车供水口16延迟器克服水压液动引起误报警5控制箱接收电信号并发出指令17消防安全指示阀显示阀门启闭状态6压力罐自动启闭消防水泵18放水阀试警铃阀7消防水泵专用消防升压泵19放水阀检修系统时放空8进水管水源管20 排水漏斗排走系统的出水9排水管末端试水装置排水21压力表指示系统压力10闭式喷头感知火灾出水灭火22节流孔板减压11闭式喷头感知火灾出水灭火23水表计量末端实验装置出水量12水流指示器输出电信号，指示火灾区域24过滤器过滤水中杂质图2.2湿式自动喷水灭火系统动作程序图自动喷洒泵的启动过程是：当发生火灾时，随着火灾部位温度的升高，系统喷头上的玻璃球暴裂（或易熔合金喷头上的易熔合金片熔化脱落），喷头开始喷水，水管内的水流推动水流指示器的桨片，使其电接点闭合接通电路，输出电信号至消防中心。此时，设在主干水管上的报警水阀被水流冲开，向洒水喷头供水，同时水流经过报警阀流入延迟器，竟延迟后，又流入压力开关使压力继电器动作SP接通，使喷洒用消防泵启动，在压力继电器动作的同时，启动水力警铃，发出报警信号[5]。第三章控制系统的设计3.1自动喷洒用消防泵的控制电路设计自动喷洒系统是自动水灭火系统，自动喷洒用消防泵受水路系统的压力开关或水流指示（继电）器直接控制，延时起泵，或者由消防中心控制起挺泵。自动喷洒用消防泵一般设计为两台泵一用一备，互为备用，工作泵故障时，备用泵延时自动投入运行。自动喷洒用消防泵控制电路（如图3.1）所示。控制电路中设有工作状态选择开关，可使两台泵分别处在1#用2#备，2#用1#备或两台泵均为手动的工作状态。图中，当发生火灾时，喷洒系统的喷头自动喷水，设在主管上的压力继电器，（或接在防火分区水平干管上的水流继电器）SP接通，时间继电器KT3通电。经延时（3～5s）后，中间继电器KA4通电吸合。若选择开关SA置于1#用2#备的位置，则1#泵的接触器KM1通电吸合，1#泵起动向系统供水。如果此时1#泵故障，接触器KM1跳闸，使2#泵作为备用泵起动向自动喷洒水系统供水。根据消防规则的规定，火灾时喷洒泵起动运转1h后，自动停泵。此时，时间继电器KT4的延时整定时间为1h。它通电1h后吸合，中间继电器KA4断电释放，使正在运行的喷洒泵控制回路断电，水泵停止运行。液位器SQ安装在水源水池内，当水池无水时，液位器SQ接通，使中间继电器KA3通电吸合，其常闭触点将两台水泵的自动控制回路断电，水泵停止运行[6]。控制电路中，分别设有两台泵的故障指示灯HY1,HY2。两台泵自控回路中，与KA4常开触点并联的引出线，接在消防控制模块，由消防中心集中控制水泵的起停。消防泵电气控制主要是指火灾发生时消火栓系统所属消防水泵(恒压泵、加压泵等)的控制，并且一般都应具备集中(消防中心)管理的功能，在满足使用要求的前提下，力求简单可靠。所示是消防泵的典型电气控制原理图。图中，nAN是室内消火栓中的消防按钮，各保护区域(楼层)消防按钮一般串联相接，构成“或”逻辑条件去启动消防泵，即只要建筑物内任意一个区域出现火灾，驱动消防按钮就可使消防泵启动。nXK是各个消火栓内被喷水枪压住的限位开关，拿起水枪，2XK限位开关闭合，使得安装在消防中心控制屏上的信号灯NXD点亮，指示何处消火栓已开始工作。3.2全电压启动的喷淋泵控制电路设计电气线路的组成:在高层建筑及建筑群体中，每座楼宇的喷水系统所用的泵一般为2～3台。采用2台泵时，平时管网中压力水来自高位水池，当喷头喷水，管道里有消防水流动时，流水指示器启动消防泵，向管网补充压力水。平时一台工作，一台备用，当一台故障停转，接触器触点不动作时，备用泵立即投入运行，两台可以互为备用。（如图3.1）为两台泵的全电压启动的喷淋泵电路，图中B1、B2、Bn为区域水流指示器。如果分区较多可用n个水流指示器及n个继电器与之配合。采用3台消防泵的自动喷水系统也比较常见，三台泵中两台为压力泵，一台为恒压泵。恒压泵一般功率很小，在5kW左右，其作用是使消防管网中水压保持在一定范围之内。此系统的管网不得与自来水或高水位池相连，管网消防用水来自消防储水池，当管网中的渗漏压力降到某一数值时，恒压泵启动补压。当达到一定压力后，所接压力开关断开恒压泵控制回路，恒压泵停止运行[7]。图3.1全电压启动的喷淋泵控制电路电路的工作情况分析:A正常（即1号泵工作，2号泵备用）时：将QS1、QS2、QS3合上，将转换开关SA至“1自，2备）位置，其SA的2、6、7号触头闭合，电源信号灯HL(n+1)亮，做好火灾下的运行准备。如二层着火，且火势使火灾现场温度达到热敏玻璃球发热程度时，二楼的喷头爆裂并喷出水流。由于喷水后压力降低，压力开关动作，向消防中心发出信号，同时管网里有消防水流动时，水流指示器B2闭合，使中间继电器KA2线圈通电，时间继电器KT2线圈通电，经延时后，中间继电器KA(n+1)线圈通电，使接触器KM1线圈通电，1号喷淋消防泵启动运行，向管网补充压力水，信号灯HL(n+1)亮，同时警铃HA2响，信号灯HL2亮，即发出声光报警信号。B当一号泵故障时，2号泵的自动投入过程（如果KM1机械卡住）：如n层着火，n曾喷头因室温达到动作值而爆裂喷水，n层水流指示器Bn闭合，中间继电器Kan线圈通电，使时间继电器KT2线圈通电，延时后KA(n+1)线圈通电，信号灯HLn亮，警铃HLn响，发出声光报警信号，同时KM1线圈通电，使备用中间继电器KA线圈通电，接触器KM2线圈通电，2号备用泵自动投入运行，向管网补充压力水，同时信号灯HL(n+3)亮。C手动强投：如果KM1机械卡住，而且KT1也损坏时，应将SA至“手动“位置，其SA的1、4号触头闭合，按下按钮SB4，使KM2通电，2号泵启动，停止时按下按钮SB3,KM2线圈失电，2号电动机停止[8]。3.3火灾自动报警系统设计3.3.1.火灾自动报警系统的设计形式火灾自动报警系统分为三种基本设计形式，即：区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统。其系统结构如图3.2所示。采用区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器、各种火灾探测器以及功能模块和联动控制装置，进一步加强了对消防设备的监测与控制，适用于大型的建筑群、高层或超高层建筑等对象，可以对各类设置在建筑中的消防设备实现联动控制和手动/自动控制转换。图3.2控制中心报警系统示意图图3.3智能型系统形式的结构图智能型系统形式一般采用二总线制，结构如图3.3所示。这种系统形式的特点是：火灾探测器实际上就是火灾传感器，仅实现度火灾参数的有效采集、变换和传输；火灾报警控制器则采用微机技术实现数据集中处理、数据存储、系统巡检等，并且由内置软件完成火灾信号特征模型和灵敏度调整、火灾判优、网络通讯、图形显示和消防设备监控；同时由火灾报警控制器将对探测信号的处理、环境补偿、报脏和故障判断等返还给每个现场火灾探测器，从而实现消防设备监控和管理、联网等功能，提高系统巡检速度、稳定性和可靠性[9]。目前总线制火灾自动报警系统获得了广泛的应用，在火灾自动报警系统与消防联动控制设备的组合方式上，总线制火灾自动报警系统的设计有两种常用的形式，即火灾自动报警与消防联动分体式和火灾自动报警与消防联动一体式。而本次火灾自动报警与联动控制系统的设计采用火灾自动报警与消防联动分体式形式，如图3.4所示。这种系统的设计思想是分别设置报警控制器与联动控制器，报警控制器负责接收各种火警信号，联动控制器负责发出声光报警信号和启动消防设备。即系统分设报警总线和联动总线，所有的火灾探测器通过报警总线回路接入报警控制器，各类联动控制模块侧通过联动总线回路接入联动控制器，联动设备的控制信号和火灾探测器的报警信号分别在不同的总线回路上传输。报警控制器和联动控制器之间通过通讯总线相互连接。图3.4火灾自动报警与消防联动分体式示意图操作键盘操作键盘操作按钮时钟显示故障地址显示报警地址显示工作状态显示显示接口操作输入接口单片机ROMRAM串行通讯接口火灾探测器消防传动盘记录磁盘打印机数据记录接口图3.5火灾报警控制器结构框图这种系统的特点是由于分别设置了控制器及总线回路，报警系统与联动系统相对独立运行整个报警与联动系统的可靠性较高。该系统适合于消防报警及联动控制规模较大的一级保护对象。3.3.2火灾自动报警控制器火灾自动报警控制器的结构原理:火灾报警控制器是由单片机、存储器、操作面板接口电路、数据输出接口电路、串行通讯接口电路构成，图3.5为火灾报警控制器的结构框图。图3.6为智能报警系统的火灾报警控制器的工作流程图。这种系统对模型有自修正、自适应功能，有模糊逻辑分析和判断功能。这大大提高了系统的可靠性，减少了系统的误报率。开开始采集探测器数据修正模型显示故障信息显示火警信息记录系统状态对数据分析处理是否有故障是否有火警图3.6火灾报警控制器工作流程图3.3.3火灾探测器1.火灾的探测方法火灾的探测，是以探测物质燃烧过程中产生的各种物理现象为机理，从而实现早期发现火灾这一目的。因为火灾的早期发现，是充分利用灭火措施、减少火灾损失、保护生命财产的重要保障，因此，世界各国对于火灾自动报警技术的研究，都致力于火灾探测手段的研究和实验，试图发现新的早期探火方法，开拓火灾自动报警技术的新领域。图3.7所示为最常用的感烟、感温探测器响应时间曲线。图3.7常用感烟、感温探测器响应时间曲线在图3.7中，燃烧气体和烟浓度与时间的关系曲线（1）说明在同一时间内所产生的燃烧气体和烟同时间关系的百分比；而热气流温度与时间的关系曲线（2）则说明热气流温度随时间而上升。从图3.7可知，如果火灾探测系统能够探测出燃烧气体和烟雾，也即在燃烧初起和阴燃阶段能起到探测作用，就可达到早期预报，以降低火灾损失，使人员不受伤亡。红外光束线型感烟探测器:红外光束线型感烟探测器如图3.8所示，是应用感烟粒子吸收或散射红外光束使红外光束强度发生变化的原理工作的。探测器的工作原理与光电感烟探测器类似，只是烟不必进入点型光电感烟探测器的采样室中，在保护空间任何地点上的烟都可能使红外光束衰减。线型光束探测器在一个长达100米的路径上可代替若干个点型感烟探测器，具有保护面积大、安装位置较高、在相对湿度较高和强电场环境中反应速度等优点，适宜保护较大的场所，尤其适宜保护难以使用点型探测器甚至根本不可能使用点型探测器的场所[10]。图3.8红外光束线型感烟探测器缆式线型定温火灾探测器:缆式线型定温火灾探测器如图3.9所示，适宜保护电缆隧道等工业建筑或特殊的应用场所。它又分为模拟式和数字式两大类，目前主要发展和应用是数字式该探测器实际上是条热敏电缆，它由两根弹性钢丝、热敏绝缘材料、塑料包带及塑料外护套组成。在正常监视状态下，两根钢丝间呈绝缘状态。在每一热敏电缆中有一极微小的电流流动，当热敏电缆线路上任何一点(部位)的温度(可以是“电缆”周围空气或它所接触物品的表面温度)，上升达到其额定动作温度时，其绝缘材料熔化，两根钢丝互相接触，此时报警回路电流骤然增大，报警控制器发出声、光报警;同时数码器或液晶火灾报警的回路号和火警的距离(即热敏电缆动作部分的米数)。经人工处理后，热敏电缆可重复使用。图3.9缆式线望足温火灭殊侧器可燃气体火灾探测器:可燃气体火灾探测器适用保护可燃气体容易泄漏处的附件、泄漏出来的气体容易流经或容易滞留的场所。可燃气体探测器按其测气体的特性又有很多种类与品种，但主要手段大多采用“点型可燃气体探测器”，该类探测器在实际应用中存在寿命短、易中毒、探测器面积小等缺陷，因此目前现场应用一般只限于在重点位置安放。我国自行研制开发的线型红外可燃气体探测器，采用双波段实现对可燃气体的探测，一对探测器的最远探测距离可达80m，探测灵敏度高、响应速度快，不会因某种气体中毒而损坏器件，也不会因可燃气体浓度过高而降低性能。由于该系统采用了双波段互补技术、信号窄脉冲同步分离技术、探测器工作点自动调整技术，最大限度地消除了灰尘、雨、雪、雾等自然环境对系统工作的影响，较好地解决了系统在较恶劣环境下长期稳定运行问题。其探测效率、寿命、性能稳定都远优于目前应用的“点型可燃气体控制器”。空气采样感烟探测器:该探测器能够通过测试空气样本了解烟雾的浓度，并根据预先确定的响应闭值给出相应的报警信号。在探测方式上，该探测器完全突破被动式感知火灾烟气、温度和火焰等参数特性的局面，跳跃到主动进行空气采样，快速、动态地识别和判断可烯物质受热分解或燃烧释放到空气中的各种聚合物分子和烟粒子。普通的空气采样式感烟火灾探测系统，一般是在吸气管道中加装普通点型感烟火灾探测器或采用相似的传感器作为烟粒子探测器，其烟雾探测原理与普通点型感烟控制器相同。目前先进的高灵敏度空气采样式感烟火灾控制报警系统，Highsensitsvity渐tifieial一intelligeneeSmokeDeteetionSystem以下简称HSASD，按其探测原理可分为浓度计一式和激光计数式两种。如澳大利亚GODEX极早期火灾智能预警系统主要用于抽取空气样本的管道网络、高效长寿的气泵、空气流速控制器、烟粒子激光探测器、信号处理电路、“人工神经网络”微处理器和报警信号显示电路等组成。它采用了分布智能和神经网络算法以及专用的集成电路，在探测器内补偿了灰尘等污染和温度等对激光器的影响，并对信号进行数字滤波，用神经网络对烟等信号的幅度、动态范围和持续时间等特征进行处理后，输出四种级别的报警信号。典型激光感烟探测器:点型激光感烟探测器，其灵敏度优于目前光电感烟探测器50倍，但成本费用比吸气式感烟报警系统低得多。美国Notificr公司研制出革新型即甚早期智能报警系统，发射强光激光二极管结合特定的透镜和反光镜光学系统，使其信噪比远远高于传统的光电感烟探测器，采用“高级可寻址燃烧探测报警“(AWACS)软件和漂移补偿及平滑算法，使得激光探测器辨别灰尘和烟粒子，而且能抑制较大的悬浮粒子(例如灰尘、纤维屑和小昆虫)引起的误报信号。多探测器协同探测是该系统独特性能，每一只探测器在进行其模拟量报警判定时，要参照其相邻探测器的读数，可用于抑制某些误报现象，并对真实的火灾作出较快的响应。综上可见，按初期火灾的形成和发展特点选用火灾探测器，应结合各种火灾探测器的原理和有关的消防法规、规范的规定与要求，以发挥探测器有效性为前提，确保火灾探测器能可靠工作和输出信号。安装间距探测器的安装间距定义为两只相邻探测器中心之间的水平距离，单位m。当探测器矩形布置时，a称为横向安装间距，b称为纵向安装间距。（2）探测器的平面布置火灾自动报警系统设计中，当一个保护区域被确定后，就要根据该保护区域所需要的探测器进行平面布置。布置的原则是被保护区域都要处于探测器的保护范围之中。一个探测器的保护面积A是以它的保护半径R为半径的内接正四边形面积表示的，而它的保护区域又是一个保护半径为R的一个圆。探测器的安装间距又以a、b水平距离表示。A、R、a、b之间近似符合如下关系，即：A=a*b公式3-（1）公式3-（2）工程设计中，为了减少探测器布置得工作量，常借助于“安装间距a、b的极限曲线”（见附录一），在适当考虑修正系数后，根据以上的计算式将A、R、a、b之间的关系用极限曲线图表示，确定满足A、R的安装间距a、b。根据《火灾自动报警设计规范》中有关火灾探测器的保护面积A和保护半径R的标准（见附录二）、建筑平面图资料和建筑物特点，本建筑物主要选用的探测器为感烟探测器，在有联动控制和特殊要求的部分设置感温探测器。建筑物探测区域地面面积S＞80m²，房间高度6＜h＜12，房顶坡度Θ＜15º，则应选取保护面积A=80m²，保护半径R=6.7m的感烟探测器。（3）火灾探测器数量的确定根据《火灾自动报警系统设计规范》（GBJ116-88），在一个火灾探测区域内所需的火灾探测器最小数量应该又下式决定：公式3-（3）式中N——一个火灾探测区域内所需探测器数量；S——一个火灾探测区域的面积（m²）；A——一个火灾探测器的保护面积（m²）；K——修正系数，对重点保护建筑取0.7-0.9，非重点保护建筑取1。根据本建筑的结构特点，主要设置感烟探测器，在有联动控制和特殊要求的部分设置感温探测器。则火灾探测器的数量的确定主要以感烟探测器为主。本建筑为一类重点保护建筑，修正系数为0.8，一个报警区域内总的探测区域面积为S´，1～6#报警区域内总探测区域面积分别为S1´～S6´。感烟探测器保护面积A=80m²，则各报警区域的感烟探测器数量分别为N1、N2、N3、N4、N5、N6，由等式③计算可得：（4）火灾探测器的设置要求火灾探测器的设置位置可以按照下列三项基本原则确定：1）设置位置应该是火灾发生时烟、热最易到达之处，并且能够在短时间内聚积的地方；2）消防管理人员易于检查、维修，而一般人员应不易触及火灾探测器。3）火灾探测器不易受环境干扰，布线方便，安装美观。对于常用的感烟和感温探测器来讲，其安装时还应符合下列要求：1）探测器距离通风口边缘不小于0.5m，如果顶棚上设有回风口时可以靠近回风口安装；2）在楼梯间、走廊等处安装火灾探测器时，应该安装在不直接受外部风吹的位置；3）在与厨房、开水尖、浴室等房间相连的走廊安装火灾探测器时应该避开其入口边缘1.5m处安装[11]。3.3.4手动报警器1.手动报警器的作用手动报警器用于手动向火灾报警系统发出火灾报警信号或者启动消防泵。普通手动报警器只作向消防控制室发送报警信号用，不起动消防泵。用于起动消火栓的消防泵的手动报警器称为消火栓按钮。消火栓报警按钮发出起动信号后，在消防控制室应有声光报警。消火栓按钮有一组常开触点，可以直接起动消防泵，消防泵起动后，消火栓箱的起泵信号灯点亮。消防栓按钮也是人工确认火灾后，手动输入报警信号并起动消防泵的装置，当工作人员发现有火情时，要先按下消火栓按钮，消火栓按钮上的控制灯亮，这时报警控制器发出火灾报警信号，同时控制器根据事先编好的程序发出相应的指令，自动起动消防泵，起动泵口通过启动泵回授线确认消防泵已起动，并点亮消火栓按钮上的回授灯，以便通知现场人员灭火。2.手动报警器的类型手动报警器有传统式和地址式两种。一般用手动压破玻璃发出报警信号。为增加可靠性，有的有防振动性能，且有指示灯显示。还有一种手拉式报警器，先将拉手向内按，然后向下拉报警。手动报警按钮的类型应根据所用控制器来选用。3.手动报警器的特点（1）结构坚固，安装和维护简便易行。（2）有自锁功能，备有可以接触自锁的专用工具。（3）不需打碎玻璃用的小锤，有的玻璃片可重复使用，多次操作亦不必更换。（4）有的手动报警按钮设有完全的响应显示灯，有电话插座，具备电话通信功能。4.手动报警器的设置（1）每个防火区至少应设置一个手动报警器，从一个防火区到邻近一个手动报警器的距离应不大于25m。（2）每个消火栓至少应设置一个消火栓按钮。（3）主要出入口应设置一个手动报警器。自动喷水灭火控制系统的实现4．1系统硬件配置自动消防控制系统是以SIEMENSSIMATICS7-300PLC为核心技术进行火灾监测报警及自动消防控制，以研华工控机作为主要的人机操作界面，工控机通过RS232c接口与S7-300PLC的通讯处理器模块进行通讯实现相互间的数据传输和交换，同时在消防值班室安装手动操作控制盘，指示火灾报警和设备状态，手动控制设备启停。系统的硬件配置见图4.1。图4.1系统硬件配置图本系统的核心是PLC控制系统，它是由SIEMENSS7-300PLC的CPU模块、电源模块、数字量输入模块、数字量输出模块，通信处理器模块组成，共处理采集点DI：201个，控制点D0：154个，使用SM321DI模块13块，SM322D0模块10块。主要采集火灾信号、现场的手动报警按钮信号、消防管线所有控制阀的运行和控制状态、消防水泵、稳压水泵的运行和控制状态、火灾报警手动确认信号、消防管线水压；主要控制消防水泵、稳压水泵的启停和消防管线上所有控制阀的开关、闪光报警器的报警输出、视频监视系统的报警联动。4.2控制软件及流程系统控制软件由主程序和多个子程序模块组成，它是SiementsSIMATICS7-300PLC专用的SIMATICS7STEP7V5.0编程软件为开放环境，采用梯形图编程实现火灾实时监测和自动消防控制功能。系统主程序流程图，见图4.2。

图4.2主程序流程图4.2.1火灾报警电路图4.3所示指示系统有五条信号线，它们分别通过传感器S1~S5传递信号，当各传感器有信号时，其对应的晶闸管导通，指示灯亮，继电器线圈接通，按“复位“按钮，则需要监视的设备重新恢复工作。继电器的两根连接线由图（b）所示的电路控制。当集成电路定时器IS1输入端有信号时，其输出端立即升为高电平，经过≈1.1R1C1时间后恢复至电平。≈1.1×1.5××25×=40s[12]。图4.3火警报警电路第五章总结自动喷水灭火系统属于智能建筑系统的一个子系统，在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。本次设计的自动喷水灭火系统的容量大、探测对象多样化、功能模块化，对设计与维修有很大的方便。大部分功能可以通过现场软件设计，便于系统功能的设置及增强，从而减少了系统的误报率；同时，系统还可以与建筑物自动控制系统联网，相互传递信息，增强综合防灾能力，便于发挥智能建筑的优越性。本次设计的自动喷水灭火系统，理论结合实际，能够反映当前智能建筑的科技成果，并注重了先进性和实用性。如今，各类火灾探测器、自动报警控制器、灭火设备、灭火系统已大量涌现。本次设计的系统正是配备了满足国家有关火灾自动喷水灭火系统设计规范的要求，满足建筑的消防要求的系列化消防设备产品，可以完全自动、适时的探测火灾的存在并发出报警，及时地实现联动控制为人们准确快速、及早控制火灾的发展，尽早扑灭火灾，确保人身安全和减少社会财富的损失。参考文献[1]姜文源.建筑灭火设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997：26-58.[2]盛建.火灾报警自动消防系统[J].天津:天津大学出版社,2001:12-13.[3]李念慈.建筑消防给水系统的设计[M].北京:中国建筑出版社,2003:89-91.[4]梁延东.建筑消防系统[M].北京:中国建筑出版社,1997:4-6.[5]朱吕通.自动消防系统安全手册[M].北京:中国计划出版社,1996:35-37.[6]陈伯时.自动控制系统[M].北京:机械工业出版社,1981:125-126.[7]邵桌氏.最新建筑防火设计与消防标准实施手册[M].吉林电子出版社,2004:36-39.[8]郑强.最新建筑消防规范实施手册[M].北京:中国科技出版社,2001:13-15.[9]徐燕.企事业单位消防安全实用手册[M].北京:中国环境出版社,1999:126-128.[10]陈露.消防安全管理标准规范[M].北京:科学技术文献出版社,2001:2-4.[11]吴恒.高层建筑防火技术手册[M].北京:中国科技出版社,1997:45-47.[12]刘佳新.自动喷水灭火系统设计手册[M].北京:中国科普出版社,2000:23-24.谢辞本课题是在我的指导老师的悉心指导下完成的，从方案确定到方案论证再到具体设计，都给予了我极大的支持和帮助，并且提供了许多相关的资料和优越的实验条件，在此表示衷心的感谢。我非常感谢这四年来老师对我的培养，是他们给我知识的营养，并指导我正确的人生之路，这对我将来走向工作岗位打下良好的基础，让我在我未来的工作里更能自如运用这几年来所学的专业知识。尤为要感谢的是我此次设计指导老师，他以丰富的理论知识与实际经验耐心地解答我的每一个问题，毫无保留，这对我的设计有极大的帮助。三个月以来的学习,我深深地体会到课程设计的意义深远,成功不仅在于追求结果的完美,更重要的在于追求的过程.只有深深领会到其中的奥妙才能更好地完成所要完成的任务。我不仅学会多方面思考问题,而且还培养了我对待问题的严谨性。同时,增强了我对知识地熟练应用能力和对与其相关的知识的运用能力。在这次设计中，我力争把设计做的合理、做的细致，但由于本人的知识水平有限，错误之处是在所难免的，也希望老师们给予指正。大学四年即将画上句号，最后的毕业设计是我对专业知识有了更深层次的理解，对即将走上的工作岗位也充满了信心。感谢学校各位老师的教导，我将终生铭记不忘。基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床