1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
根据公安消防部门统计：2004 年全年共发生火灾 252704 起，其中电气火灾 51552 起，占总数的 20.4%，2005 年一季度，全国共发生电气火灾 8377 起，占火灾总数的 20.7%，在火灾分类中排在第二位。重大火灾事故调查显示，70%根本原因是由用电故障所引发的[2,3]。并且，电力工业在国民经济中占有重要的地位。近两年全国大面积的“电荒”，促使国内电力行业快速发展。2005 年，国家投资 334.2 亿元对县城电网建设与改造工程全面启动，西电东送电网建设拉开序幕。据初步汇总分析，“十一五”期间，国家电网公司将新增 330 千伏及以上输电线路 6 万千米、变电容量 3 亿千伏安，投资 9000 亿元左右；到 2010 年，跨区输电能力将达到 40000 多万千瓦、输送电量 1800 多亿千瓦时。电力行业的快速发展，电网设备的更新改造、新建大容量输电线路、城市电网改造等，将会对输变电行业的发展积极推动。开关设备—高低压开关柜是输变电系统的重要组成部分，通过开关设备完成电路的接通和切断，达到电路的转换、控制和保护的目的。国内外高低压开关柜产品品种很多，目前我国的高低压开关柜产品的生产已成规模。但是国内产品智能化程度低。大力发展高低压开关柜成套设备，以及带智能化、带通讯接口、高绝缘、充气式的开关设备是我国高低压开关柜产品的发展方向。
为了把电力安全可靠的输送和分配到各用户，必须有一套保护措施。一旦电力系统发生火灾，会烧坏电力设备，造成人员财产的损失，甚至造成整个电力系统的破坏。国内外很多专业消防报警企业都针对输变电系统设计过火灾报警监控系统，大多是使用通用的火灾自动报警监控系统，对输变电系统的不同部分进行监控。目前国内外的火灾报警器虽然已有成熟的技术，也有成套的设备，但现有的火灾报警系统和自动消防系统几乎都没有电气火灾的检测功能，一旦出现电气火灾事故，不能及时报警。电气火灾属于火灾但又不同于一般的火灾，传统的火灾探测方法并不可靠。为此，这里提出了“电气火灾报警系统研究”。电气火灾检测与报警不仅可以及时发现电气火灾隐患，避免或减小火灾事故的发生，而且还可以对供电线路进行故障检测与诊断，实现对电气故障隐患的预警，避免事故的发生。在电气故障发生时，及时切断故障线路实现对供电线路的保护，并避免事故范围扩大，从而提高供电线路的可靠性。因此，该课题的研究具有较好的社会效益和明显的经济效益。
2 系统的总体方案设计
火灾报警系统一般由火灾探测器和控制器组成。其中，火灾探测器是识别火灾是否发生的专门仪器，根据建筑物或实地场所的要求，安装不同类型的火灾探测器。在电气火灾报警系统中，电气火灾信号的选取更为重要。使用火灾报警产品的目的就是及早报告火灾的发生，从而迅速有效的控制火灾，把损失降到最低。而目前使用的火灾报警产品存在的主要问题是报警系统中的误报、漏报现象。针对以上这些问题，能够对火情做出快速、精确探测和有效控制是目前急需解决的问题，所以本课题的目标是：设计一套简单实用、抗干扰能力强、性价比高的电气火灾报警系统。
2.1 系统功能要求
电气火灾报警控制系统用于对探测装置所在处的火灾、故障等信息进行及时的报警，并记录发出这些信号的地点和时间。根据中华人民共和国国家标准 GB4717-93 对火灾报警控制器的要求，火灾报警控制器应具有火灾报警功能、故障报警功能、隔离功能、自检功能等。
（1） 火灾报警功能
控制器能够接收来自火灾探测装置的火灾报警信号，发出声光火灾报警信号，指示火灾发生的部位，记录火灾报警的时间，并予以保持在探测装置的火灾报警信号输入时，控制器应在 10s 内发出火灾报警信号；控制器有火警总指示灯，控制器处于火灾报警状态时，火警总指示灯应点亮，能连续显示火灾报警部位，直至手动复位火灾报警声信号应能（且仅能）手动消除，当再次有火灾报警信号输入时，应能再次启动；控制器应优先显示火灾报警信号，故障、隔离等其它信号的显示不应影响火灾报警信号的显示，火灾报警信号不应与其它信号交替显示。
3 电气火灾报警系统的硬件设计................. 23-44
3.1 探测器模块的硬件设计................ 23-33
3.2 控制器模块的硬件设计................ 33-43
3.2.1 电源模块的设计................ 33-35
3.2.2 主控模块的设计 ................35-43
3.3 本章小结................ 43-44
4 电气火灾报警控制算法研究与仿真................ 44-67
4.1 模糊控制与神经网络发展简述................ 44-46
4.2 基于模糊神经网络的电气火灾信号处理................ 46-60
4.3 网络仿真分析................ 60-66
4.3.1 神经网络仿真................ 60-63
4.3.2 模糊推理系统仿真................ 63-66
4.4 本章小结 ................66-67
5 电气火灾报警系统软件设计................ 67-81
5.1 软件设计原则与编程方法 ................67-68
5.2 集成开发环境与 Keil C51................ 68-70
5.2.1 集成开发环境 ................68-69
5.2.2 Keil C51 ................69-70
5.3 火灾报警系统控制器软件设计................ 70-74
5.3.1 液晶显示子程序................ 71-73
5.3.2 键盘子程序................ 73-74
5.4 火灾报警系统探测器软件设计................ 74-75
5.5 通讯模块 ................75-78
5.6 火灾报警系统人机交互软件设计................ 78-80
5.7 本章小结................ 80-81
结论
“消防”作为一门独立的学科，专门研究如何预防和控制火灾的发生和蔓延。是很多领域的交叉点，己经大量融入了计算机技术、电子技术、传感器技术以及现代自动控制技术。在消防领域，研究电气火灾的消防报警控制系统是一个很有意义的课题。火灾报警系统对现代建筑起着极其重要的安全保障作用，研制火灾报警系统的目的是改变我国防火报警技术的落后现状，提高我国防火报警产品的水平。本课题对火灾报警系统进行了深入的分析，设计了火灾报警系统，该报警系统能接收、显示和传递火灾报警信号。本文完成了如下工作：
（1）设计了电气火灾报警系统的控制器。该控制器具有操作人员管理、报警信息查询、探测器管理、预报警、火警处理、通讯等功能，并采用 LCD 显示器进行报警系统所需各种信息显示。
（2）完成了火灾报警探测器的设计。该探测器采用 PHILIPS 公司的低功耗P89LPC932A1 单片机设计，实现了对火灾信息的检测和传送。
（3）实现了对火灾报警控制系统的软件设计，包括多任务实时操作系统、交互式人机界面、液晶屏、传感器、火灾探测器等硬件驱动及应用程序等。
（4）将模糊神将网络算法应用于火灾报警系统，解决了传统火灾探测中存在的误报、漏报、智能化低等缺点。
参考文献
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