1、動車組火災檢測（報警）系統動車組火災檢測（報警）系統1）傳感器的選型、信號輸出形式、安裝位置及每節車廂內的安裝數量；（2）系統的構成；（3）信號調理技術；（4）多傳感器數據融合技術、總線技術；（5）報警方式的選擇（聲、光、總線傳輸至TCMS）、誤報警后的復位。感溫探測器：輸出：無源觸點輸出；觸點容量24V/1A，可通過溫感探測器內部的跳線，設置為常開或常閉觸點輸出。出廠時跳線默認設置觸點為常閉。感溫探測器主要是利用感溫元件接受被監測環境或物體對流、傳導、輻射傳遞的熱量，并根據測量、分析的結果判定是否發生火災。適合這種探測的場所如下； 相對濕度經常大于95%； 無煙火災； 有大量粉塵； 在正常情

2、況下有煙和蒸氣滯留； 廚房、鍋爐房、發電機房、烘干車間等； 吸煙室等； 其它不宜安裝感煙探測器的廳堂和公共場所?；馂臅r物質的燃燒產生大量的熱量，使周圍溫度發生變化。感溫探測器是對警戒范圍中某一點或某一線路周圍溫度變化時響應的火災探測器。它是將溫度的變化轉換為電信號以達到報警目的。感溫火災探測器品種繁復依據其感溫作用和布局型式可分為定溫式、差溫式及差定溫組合式三類。感溫火災探測器與感煙火災探測器相同分為點型和線型兩大類。差定溫式探測器一般多是膜盒式或熱敏半導體電阻式等點型組合式探測器的一種線型差溫探測器。在保護區的天花板或墻上裝有環狀小口徑的銅管，其管路的一端或兩端與一個氣室連接。氣室的頂部裝有

3、控制電接點的柔性膜片。氣室上設有泄氣孔，以允許管路進出空氣。如圍繞管路的氣溫小有變化，管內的氣壓也隨之小有變化時，此種壓力變化可由泄氣孔處置，而不會造成膜片移動。如環境氣溫迅速升高，每分鐘溫升超過78，氣室內空氣膨脹很快，以致泄氣孔不能泄掉氣室內壓力，造成膜片移動，接點閉合而發出警報。紅外光束感煙探測器線型光束感煙探測器，利用紅外線組成探測源，利用煙霧的擴散性可以探測紅外線周圍固定范圍之內的火災，線型光束感煙探測器通常是由分開安裝的、經調準的紅外發光器和收光器配對組成的；其工作原理是利用煙減少紅外發光器發射到紅外收光器的光束光量來判定火災，這種火災探測方法通常被稱做煙減光法，紅外光束感煙探測器

4、又分為對射型和反射型兩種。一是成本低，調試時間少；二是布線費比前二種型式減少一半，主要是因為其探測單元和反光板之間沒有電氣連接線。具有較高的抗干擾能力，不受風雨、高溫、高濕及自然人工光源等影響，可良好工作于室內環境。主要技術參數：工作電壓：2035V靜態工作電流：18mA5mA報警狀態電流：32mA5mA響應時間：0.510秒火災靈敏度：1m40m處能響應。（火焰高：0.1m1.3m火焰）探測角：100 旋轉角：360俯仰角：90防爆標志：無環境溫度：-3585相對濕度：98%RH(452)狀態指示：綠色工作指示燈、紅色報警指示燈輸出方式：火警繼電器：報警時閉合。故障繼電器：正常閉合故障斷開。

5、（脈沖輸出選裝）執行標準：GB 12791-91、GB3836.1-2000、3836.2-2000防爆接線：（）螺母防爆軟管與出線管螺絲連接（防爆探測器圖）其它：CPU監控探測管，延長了探測管的使用壽命氣體傳感器是一種將某種氣體體積分數轉化成對應電信號的轉換器。輸出模擬電壓！它們同樣要根據現場氣體的種類和濃度加以選擇，同時還要注意將它們安裝在特定氣體最可能泄漏的部位，比如要根據氣體的比重選擇傳感器安裝的最有效的高度等等氣體傳感器”包括：半導體氣體傳感器、電化學氣體傳感器、催化燃燒式氣體傳感器、熱導式氣體傳感器、紅外線氣體傳感器、固體電解質氣體傳感器等。選用：紅外氣體傳感器（由于價格昂貴，用于

6、各別特殊不易察覺的區域）及儀器應用廣泛，優點：適用于監測近乎各種易氣體。具有精度高、選擇性好、可靠性高、不中毒、不依賴于氧氣、受環境干擾因素較小、壽命長等顯著優點。并在未來逐步成為市場主流。UV紫外線火焰探測器由于紫外線頻帶的波長比較短,因此易被周圍的物質,如煙塵、有機物蒸氣和其他一些氣體吸收, m的輻射(太陽光中也有這尤其是波長小于0.3種頻段的輻射),更易被環境中的氣體吸收。但從這個角度來說,由于太陽光中這一頻帶的輻射能(無臭氧層空洞)被空氣中的某些物質吸收,反倒不容易使探測器誤報警。UV紫外線探測器探檢火焰的原理,是在可燃物質燃燒或爆炸剛點燃的瞬間,會以極快的速度(34毫秒)輻射出較強能

7、量的紫外線。像閃電、電弧、電焊光和透過臭氧層空洞的太陽光等,很容易引起UV紫外線型火焰探測器的誤報警。火災探測與紅外視頻圖像技術相結合 可視化程度高響應速度快 實時自診斷功能探測距離遠、保護面積大具有存儲、回放圖像功能寬溫度運行范圍 技術指標:工作電壓：DC18DC26V 額定功率：6W環境溫度：-1055 環境濕度：95RH（40 + 2）安裝方式：壁裝、吊掛信號輸出：視頻信號75最大探測距離：100m一列CRH380AL型動車組列車上有探測器117個，安裝在車廂客室頂板、配電柜、衛生間、餐車操作間等動車組列車易發生火災的各個關鍵、重點處所，實時監控安全。動車組列車煙霧報警系統主要由探測器、

8、回路模塊、中央控制單元（主機）組成。在日常運行中，每節車廂內的回路模塊負責對本車廂各探測器電子數據進行統一收集，并實時傳輸至監控室內的主機。主機對各車廂回路模塊傳送過來的數據進行整理、分析、判斷后，在顯示屏上用漢字直觀反映探測器狀態。同時，主機將煙感監測結果發送至司機室內的故障診斷屏上，達到全方位監控動車組列車消防安全的目的。將火災報警系統設計成兩個部分組成：火災探測器和火災控制器?；馂奶綔y器采用煙霧和溫度復合探測技術，控制器上設有報警蜂鳴裝置和探測器狀態指示燈。煙火控制器則主要負責處理由探測器發送的火警警報，系統有火警時，報警蜂鳴蜂鳴，狀態燈變為紅色，以提醒列車工作人員和乘客，并向列車控制單

9、元(VCU)發出報警信號，列車控制與監測系統(TCMS)通過列車總線(WTB)獲得整車火災報警系統的狀態，其系統結構如圖31所示?；馂奶綔y器模塊組成：(1)處理器在線編程模塊為方便系統升級，處理器設計有ICSP編程接口電路，處理器設計有ICSP編程接口電路，考慮PICl6F873A的編程電壓VPP和主復位MCLR引腳復用，因此ICSP接口電路設計要綜合考慮復位電路的基本功能。(2)煙霧、溫度數據采集模塊本設計采用煙霧、溫度復合傳感器，其中煙霧傳感器選用當前主流的光電傳感器和散射煙霧檢測室，并設計了紅外發光管驅動電路和光電檢測電路。溫度傳感器則使用集成溫度傳感器芯片直接采樣得到環境溫度信息。(3

10、)輸入輸出模塊(4)串行通信模塊(5)電源變換模塊火災報警控制器主要功能是控制六路探測器的狀態顯示、蜂鳴器、向探測器發送故障診斷信號和向VCU發送報警信號等。控制器可分為五個功能模塊，如圖33所示。傳感器信號調理電路框圖傳感器信號調理電路框圖調理電路中的信號隔離技術調理電路中的信號隔離技術電磁電磁諧波諧波尖峰尖峰脈沖脈沖1.光電耦合的主要優點是能有效地抑制尖峰脈沖及光電耦合的主要優點是能有效地抑制尖峰脈沖及各種噪聲干擾，使信號傳輸過程的信噪比大大提高。各種噪聲干擾，使信號傳輸過程的信噪比大大提高。2.光電耦合器輸入部分的發光二極管是在電流狀態下工作的光電耦合器輸入部分的發光二極管是在電流狀態下

11、工作的，（一般導通電流為，（一般導通電流為10mA15mA）即使有很大幅度的干擾）即使有很大幅度的干擾，這種干擾也會由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。，這種干擾也會由于不能提供足夠的電流而被抑制掉。信號隔離：信號隔離：其他其他硬件框圖及軟件流程圖設計硬件框圖及軟件流程圖設計傳感器信號采集部分信號調理電路A/D轉換數據處理中心監控系統響應系統調理電路 多傳感器的融合方法主要有加權平均、卡而曼濾波、貝葉斯估計、統計決策理論、證據推理、模糊邏輯、 模糊神經網絡法等?！靶畔⑷诤稀本褪菍Χ鄠鞲衅鞯臄祿M行多級別、多參次、多方面的處理。充分利用多個傳感器資源 ，通過 對各種傳感器及觀測信息的合理支配與使用

12、，將各種傳感器在空間和時間上的互補與冗余信息依據某種優化 準則組合起來，包括對多源數據進行檢測、相關、組合和估計，產生對觀測環境的一致性解釋和描述 從理論上講，系統采用的火災參量越多，系統智能化水 平越高，誤報率、漏報率將會越低。因此，文中選擇 煙霧濃度、溫度、CO 濃度作為火災參量進行復合探測。 早期的系 統多采用集中控制方式，探測器只是一個純粹的傳感 器，它隨時將采集到的信號傳遞給控制器，由控制器對 這些信號進行處理、判斷得出結果。這樣系統成本低、 信號處理算法簡單，但是當系統規模過大時，會產生控 制器負擔過大、響應速度慢、系統可靠性降低等不利因素。為了克服這些缺點，逐漸采用分布式控制方式

13、代 替集中式控制方式。于是我們采用的是火災探測報警系統 采用分布智能式控制方式。我們研究的火災探測報警系統，由 STM32 作為處 理器，分別設計了火災報警控制器和復合火災探測器， 形成分布式控制的火災報警系統。復合探測節點實現 對煙霧濃度、溫度和 CO 濃度信號的采集，在探測節點 實現了火災信息的處理和判斷，減輕控制器的負擔; 通 過 ZigBee 無線網絡將信息傳輸給火災報警控制器; 由 火災報警控制器進行火災數據的存儲和顯示以及對探 測節點的統籌管理。系統的整體結構框圖如圖 1 所示( 1) 復合探測節點，通過 3 種傳感器采集現場的 環境信號，利用智能算法對火災信息進行處理，利用 Zi

14、gBee 通信模塊將信息傳輸給火災報警控制器。若發 生火災則啟動報警裝置，同時向火災報警控制器發送 火警信息，若無火災，則定時向火災報警控制器發送驗 證信號供火災報警控制器處理，如圖 2 所示。 ( 2) 火災報警控制器，負責接收復合探測節點的 信息，通過時鐘芯片記錄火災的時間以備事后查詢，利 用 SD 卡存儲歷史信息，在液晶屏上實時顯示相關檢測節點信息，在檢測到報警信息時能夠啟動報警并開 啟執行裝置，同時能定時檢測各復合探測節點，判定其 是否正常工作，如圖 3 所示目前各類型的火災探測器 MCU 都是利用單片機 技術，系統選用和 8 位單片機價格相當的 32 位處理芯 片的 STM32F10

15、3RBT6 作為火災報警控制器和復合探 測節點的主控芯。STM32F103RBT6 是 ST 公司推出的32 位微控制器，使用了先進架構的 ARM Cortex M3 內核，其靈活的靜態存儲器控制器能方便地與許多存 儲器和外設連接，同時由于其具有豐富的片上外設，從 而簡化外圍電路設計。2. 1 微控制器電路設計 微控制器 STM32F103C6 最小系統電路包括電源 電路、時鐘電路、復位電路。電源和復位電路如圖 4 所示。把采集到的溫度、煙霧和 CO 數據轉化為實際的 溫度值、煙霧濃度值和 CO 濃度值，并提取相關數字量 用來判斷是否有火災發生?；馂呐袛喔鶕韵?6 個變 量: 溫度值 T、煙霧值 S、CO 值 C、溫度上升量 T、煙霧 上升量 S 和 CO 上升量 C。當溫度、煙霧或者 CO 值達到閾值時，進行火災預警，接著關注 T/、 S 或者 C 是否達到閾值，如果是則判斷火災發生，發出報警 并將信息傳送給火災報警控制器，否則返回預警狀 態?；馂呐袛嗔鞒倘鐖D所示。主程序主要包括對 STM32 芯片的通信程序、SD 卡存儲程序、LCD 顯示程序等。當火災報警控制器接 收到探測節點發送的信息后，存儲在一個循環隊列中， 在主界面上顯示出相關的探測節點信息。當判斷有異 常情況發生時，顯示出異常情況