Resumen: utilizando el microcontrolador AT89C51, el sensor de temperatura integrado AD590 y el sensor de gas TGS202 como componentes sensibles, y utilizando tecnología de fusión de información multisensor, una pequeña unidad de red digital de voz alarma para alarma de incendio. Palabras clave: microcontrolador; procesamiento de señales; alarma contra incendios 1 Cita El sistema de control automático de alarmas contra incendios de mi país ha experimentado un proceso de desarrollo desde cero, desde la simplicidad hasta la complejidad, y su grado de inteligencia es cada vez mayor. En la actualidad, la mayoría de los fabricantes nacionales se centran en la investigación y el desarrollo de sistemas de alarma contra incendios a gran escala en grandes almacenes, centros comerciales, edificios de oficinas de alta gama, hoteles y otros lugares. Utilizan un control de alarma de área centralizado, lo cual es complejo y costoso. Sin embargo, en pequeñas unidades de protección contra incendios, como zonas residenciales, salas de ordenadores y oficinas, es necesario instalar un dispositivo de alarma y detección automática de incendios de red única o regional, económico y práctico. Por lo tanto, es muy necesario desarrollar una alarma contra incendios de red digital por voz con una estructura simple y un precio bajo. El sistema de alarma contra incendios de una pequeña unidad general de protección contra incendios se muestra en la Figura 1. La alarma contra incendios en el sitio detecta información sobre incendios a través de sensores y utiliza algoritmos de reconocimiento inteligentes para monitorear los incendios. Cuando la alarma detecta información de incendio, informará la información del incendio (incluido el código de la unidad de bomberos, el nombre de la unidad, el nivel del incendio, la hora de la alarma, etc.) directamente al centro de comando de incendios a través del módem a través de la red de conmutación telefónica pública, y en el Al mismo tiempo genera una señal de alarma sonora y visual y marca automáticamente el número de teléfono reservado con antelación para notificar al responsable de la unidad. Con base en la información sobre incendios recibida, el centro de comando de incendios consulta inmediatamente la base de datos de información sobre incendios para obtener información básica como la ubicación de la unidad, las carreteras circundantes, el tráfico, las fuentes de agua, etc., y determina rápidamente el mejor plan de extinción de incendios según la información obtenida. información y la envía directamente a cada escuadrón de bomberos a través de la red Orden de alarma. Este artículo presentará en detalle el diseño y la implementación de una alarma de red digital por voz para pequeñas unidades de protección contra incendios. 2 Diseño del hardware de alarma 2.1 La composición del hardware se muestra en la Figura 2. El hardware de la alarma consta de un módulo de adquisición de señal de temperatura de humo, un módulo de alarma sonora y visual y un módulo de comunicación entre el microcontrolador y el módem. En la figura, 1, 2 y 3 constituyen el módulo de adquisición de datos, 4 y 5 constituyen el módulo de alarma luminosa y sonora, y 5, 6 y 7 constituyen el módulo de comunicación con el módem. Entre ellos, 1 es un sensor (incluidos sensores de humo y temperatura), que convierte señales no eléctricas, como la temperatura del lugar y el humo, en señales eléctricas; 2 es un circuito de acondicionamiento de señales, que ajusta (amplifica, filtra, etc.) la señal eléctrica emitida por el sensor para cumplir con los requisitos de conversión A/D; 3 es el circuito de conversión A/D, que completa la conversión de las señales analógicas emitidas por el sensor de temperatura y el sensor de humo en señales digitales. El módulo de alarma de luz y sonido está compuesto por un microcontrolador y un circuito de alarma. Realiza diferentes funciones de alarma de luz y sonido (alarma anormal, alarma de falla, alarma de incendio) bajo el control del microcontrolador. El módulo de comunicación entre el microcontrolador y el módem consta del microcontrolador, el chip de expansión del puerto serie GM16C550 y el circuito de conversión de nivel RS232. La comunicación entre la alarma y el centro de comando contra incendios se realiza a través del módem. A continuación se muestra una breve introducción al módulo. 2.2 El módulo de adquisición de señales de temperatura y humo debe poder emitir una alarma con precisión. Elegir el sensor de temperatura y humo adecuado es el requisito previo para una alarma precisa. Teniendo en cuenta varios factores, se seleccionaron el sensor de temperatura integrado AD590 y el sensor de gas TGS202 como componentes sensibles del sistema de adquisición. AD590 es un sensor de temperatura de doble extremo en modo actual producido por Analog Devices. El circuito se muestra en la Figura 3. Dado que AD590 es un sensor de temperatura de tipo corriente, su salida es proporcional a la temperatura absoluta, es decir, 1 μA/k, y el requisito de entrada de ADC0809 es voltaje, por lo que una resistencia R1 de 100 ω y una resistencia ajustable w de 100 ω están conectadas al El polo negativo del AD590. La corriente se convierte en voltaje. Ajustando la resistencia ajustable, se puede obtener un voltaje proporcional a la temperatura absoluta en el terminal de salida VT, es decir, 10 mv/k. El humo del gas en un incendio es principalmente CO2 y CO. El sensor de gas TGS202 puede detectar CO2, CO, metano, gas, etc. Tiene alta sensibilidad y buena estabilidad, y es adecuado para la detección de gases en incendios. Como se muestra en la Figura 4, cuando el TGS202 detecta CO2 o CO, la resistencia interna del sensor se vuelve más pequeña y VA aumenta rápidamente.
Elija un valor de resistencia adecuado para que cuando la concentración de gas alcance un cierto nivel (por ejemplo, la concentración de CO alcance 0,06), el terminal VA obtenga un voltaje adecuado (establecido en 3 V). El circuito de conversión A/D utiliza el chip de conversión digital a analógico ADC0809 de 8 canales y 8 bits de uso común. El circuito se muestra en la Figura 5. Las salidas de los sensores de temperatura y humo están conectadas a IN0 e IN1 del ADC0809 respectivamente. Las direcciones de selección de canal A, B y C de ADC0809 son proporcionadas respectivamente por P0.0 ~ P0.2 de 89C51 a través de la salida del pestillo de dirección 74LS373. Cuando P2.7=0, ADC0809 se activa junto con la señal de escritura WR***. En la figura, la señal ALE está conectada a la señal ST, la señal de dirección se escribe en el borde anterior de la señal WR y la conversión comienza en el borde posterior. Por ejemplo, la dirección de salida 7FF8H puede realizar la conversión de la salida analógica del sensor de temperatura a través del canal IN0; la dirección de salida 7FF9H puede realizar la conversión de la salida analógica del sensor de humo a través del canal IN1. En la figura, la señal de estado final de conversión EOC de ADC0809 está conectada al pin INT1 de 89C51. Cuando se completa la conversión A/D, EOC pasa a un nivel alto, lo que indica el final de la conversión y genera una interrupción. En la rutina del servicio de interrupción, los datos convertidos se envían a la ubicación de almacenamiento especificada. 2.3 Módulo de alarma de luz y sonido El circuito de alarma de luz y sonido, bajo el control del puerto P1 del microcontrolador, puede enviar diferentes señales de alarma de luz y sonido según diferentes situaciones (incendio, anormalidad, falla). La señal de sonido la proporciona un chip de voz dedicado. Introduciendo diferentes niveles lógicos (00, 01, 10, 11) en los terminales del chip de voz, se pueden obtener cuatro señales de voz diferentes. Controlado por el microcontrolador P1.0 y P1.1. Además, el chip también necesita una señal estroboscópica proporcionada por P1.3. Sólo cuando la señal sea de nivel alto, el chip enviará diferentes sonidos de alarma según las señales de control de los terminales S1 y S2; de lo contrario, no habrá alarma. Los cuatro diodos emisores de luz están controlados por P1.4 ~ P1.7 del puerto P1 respectivamente y envían alarmas de luz, como se muestra en la Figura 6. Las luces controladas por P1.4 ~ P1.7 son verde (luz de señal normal), amarilla (luz de señal de falla), roja (luz de señal anormal) y roja (luz de señal de incendio). Cuando estos terminales de salida emiten un nivel bajo, las luces de señal correspondientes harán sonar una alarma. 2.4 Módulo de comunicación entre el microcontrolador y el módem Cuando la alarma detecta información de incendio, además de generar señales de alarma sonoras y luminosas en el lugar del incendio, también necesita marcar automáticamente la información de incendio de acuerdo con el número de teléfono reservado previamente para notificar. personal relevante de la unidad, e informar rápidamente al centro de comando de incendios. Por lo tanto, el sistema diseñó un módulo de comunicación entre el microcontrolador y el módem, que consta del microcontrolador, el chip de expansión del puerto serie GM16C550 y el circuito de conversión de nivel RS232. Debido a limitaciones de espacio, el circuito de hardware y la programación del módulo de comunicación no se analizan en detalle. 3 Diseño del programa de monitoreo de alarmas El diagrama de flujo del programa de monitoreo se muestra en la Figura 7. Después de restablecer el sistema, primero se debe inicializar, incluida la inicialización de todos los registros de control, la configuración de la dirección de entrada de la rutina del servicio de interrupción, la configuración de la pila, etc. Para facilitar el mantenimiento del sistema y la expansión de funciones, se adopta un método de programación modular para realizar las funciones específicas de cada módulo del sistema a través de llamadas a subrutinas. El sistema incluye principalmente una subrutina de recopilación de datos, una subrutina de alarma de detección de incendios y una subrutina de comunicación por módem. 3.1 Subrutina de adquisición de datos El diseño del programa de la parte de adquisición de datos incluye: activar IN0 e IN1 de ADC0809 para la conversión A/D, que se completan con las subrutinas ADC1 (conversión de temperatura) y ADC2 (conversión de concentración de humo) respectivamente. y lo almacena. Esto lo realiza la rutina de servicio de interrupción INT1 en la ubicación de memoria especificada. Espere la interrupción externa 1 después de cada conversión A/D de unidad. Cuando llega una interrupción, significa que la conversión A/D se ha completado y los datos convertidos se leen a través de la rutina del servicio de interrupción. 3.2 Programa de alarma y evaluación de incendios Para reducir la tasa de falsas alarmas, el sistema adopta múltiples métodos de recolección y evaluación. Después de cada recopilación de datos, la situación en el sitio se juzga en función de los datos obtenidos: 00H significa normal, 01H significa anormal y 02H significa incendio, luego se realiza el juicio final sobre el incendio en función de los resultados de múltiples juicios; El almacenamiento de datos en las celdas de memoria RAM interna se muestra en la Tabla 1.
El método de evaluación específico es el siguiente: (1) Si la temperatura y el humo se recolectan dos veces para juzgar la temperatura ≥ 100 °C y la temperatura es anormal, la bandera se establece en 1; de lo contrario, es 0 si el humo (CO; , CO2) concentración ≥ 0,06 y la concentración de humo es anormal, la bandera se establece en 1; de lo contrario, en 0. (2) Según los signos anormales de temperatura y humo, se considera que la situación en el sitio es 0, lo que indica que la situación es normal, y enviar 53H o 56H unidad 00H solo 1 de los dos es 1, lo que indica que; la situación es anormal y enviarlo a 01H ambos son 1, lo que indica que hay incendio. Envíalos 02H. (3) Tomar una decisión final basada en las dos situaciones y llamar a la policía. Si los datos en 53H y 56H son diferentes, significa una falsa alarma y ajuste la subrutina de alarma de falla, de lo contrario, ajuste la subrutina de alarma correspondiente de acuerdo con los datos en la unidad; 00H normal, regreso. Anormalidad 01H, ajuste la subrutina de alarma anormal. 02H indica que hay un incendio en el sitio, ajuste la subrutina de alarma contra incendios y reporte el incendio al centro de control de incendios. 4 Conclusión La alarma contra incendios en red digital por voz desarrollada en este artículo para pequeñas unidades de protección contra incendios tiene las siguientes características: (1) Puede alarmar humo interior (CO2, CO) y cambios repentinos de temperatura (alarma acústica y visual). (2) Si se produce una falla de hardware (como sensores olvidados, componentes internos dañados, etc.), puede emitir una alarma de falla. (3) Si solo un parámetro es anormal (como una concentración de humo que excede el estándar o una temperatura demasiado alta), se puede enviar una señal de alarma anormal, lo que hace que el personal de servicio vaya al lugar para su procesamiento. (4) Si el humo y la temperatura son anormales al mismo tiempo, significa que ha ocurrido un incendio, inicie una alarma de incendio e informe la información del incendio al centro de comando de incendios de manera oportuna. Los experimentos de simulación de campo muestran que el sistema es seguro y confiable con una baja tasa de falsas alarmas. Y debido a su pequeño tamaño, operación y mantenimiento convenientes y bajo costo, tiene amplias perspectivas de aplicación.