化工厂生产车间烟雾报警
2016年5月20日摘 要 据统计，火灾的发生率正在逐年上升。其中，化工企业如果发生火灾，危害将非常大。因此，设计一个可以对这些火灾进行预警的报警器非常重要。本次设计以LabVIEW、单片机、传感器为核心。采用MQ-2半导体烟雾传感器对气体进行检测，经过A/D转换将模拟信号转换成数字信号，而DS18B20输出的就是数字信号，可以直接被单片机接收并通过串口通信在上位机LabVIEW中显示烟雾浓度和温度，超过设定的阈值就会发出声光报警。本次设计的烟雾报警器成功实现了如下功能：烟雾和温度的检测功能、LabVIEW上数据的显示功能、声光报警的功能，达到了设计的要求。此次设计的报警器经济实用、使用方便、结构简单，软硬件结合，可以在人们的生活中广泛应用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文研究背景、目的和意义 1
1.1.1论文研究背景 1
1.1.2论文研究目的 1
1.1.3论文研究的意义 1
1.2国内外烟雾报警器发展现状和趋势 2
1.2.1国内外烟雾报警器现状 2
1.2.2烟雾报警器发展趋势 2
1.3论文研究的主要内容 3
第二章 烟雾报警器设计方案 4
2.1系统整体设计思路 4
2.2烟雾传感器 4
2.2.1烟雾传感器的选型 4
2.2.2 MQ2型烟雾传感器工作原理及特性参数 5
2.3 DS18B20温度传感器 7
2.3.1 DS18B20温度传感器简介 7
2.3.2 DS18B20温度传感器工作原理 7
2.4 STC89C52单片机介绍 8
第三章 系统硬件电路 9
3.1 STC89C52RC单片机最小系统电路 9
3.2信号采集及模数转换电路 9
3.3声光报警及接口通信电路 11
第四章 软件程序设计 13
4.1LABVIEW前面板设计 13
4.2LABVIEW程序框图设计 14
4.2.1VISA函数的使用和连接 14
4.2.2烟雾
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
浓度和温度值的算法 16
4.3单片机串口通信程序 17
4.4 I2C总线通信协议驱动程序 18
4.5传感器数据读取和写入 19
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 25
附录B 32
附录C 34
第一章 绪论
1.1论文研究背景、目的和意义
1.1.1论文研究背景
近几年来，工业化学产品、危险品泄漏，从而造成火灾甚至爆炸的事故新闻时而跃然纸上。这不仅反映出化工企业管理不善，安全意识不高等原因，更反映出这些企业对预警和报警系统的不重视，或者说是缺失。如果有报警系统，这些企业就能减小危害和损失，甚至完全避免这些事故。当下，化工企业正在向新型化工生产工艺转变，生产过程愈加复杂，工艺需要的条件更加苛刻，生产、运输、加工过程中经常要避免高温、高压的环境，还要时刻注意易燃、易爆、腐蚀等危险品的状况。随着生产机器的体积大型化，结构操作的复杂化，厂房中管道纵横交错，以及生产自动化程度的增高，导致生产线上人力不够无法兼顾每个细节，所以发生事故的概率增大，造成的损失和危害也更加巨大。因此，一个能在事故发生前提前向人们预警的装置显得尤为重要。
1.1.2论文研究目的
烟雾报警器是一种通过检测空气中烟雾浓度并及时报警的仪器，是石油化学工业、有可能发生气体泄漏的工厂，以及家庭防火必备的报警装置。它属于化学跟物理的计量器具。《建筑设计防火规范》明确规定：“在有可燃气体的甲类厂房和场所，应当安装烟雾浓度探测报警器。”开发高性能、稳定、精确监测并符合国家规定的报警装置具有重要意义。
随着现代工业的飞速发展，特别是化工、石油、煤炭等行业的发展，巨大的变化出现在人类平时的生活和活动中。被人们所使用和被排放的气体数量、种类都日趋增加。
气体达到一定浓度和标准就会对人体造成危害甚至引起火灾和爆炸。火灾的发生需要气体的累积，是渐进的。烟雾传感器是一种将气体浓度的信号转成电信号的元件。根据电信号就可以知晓被监测的气体在环境中相关的信息，从而可以进行监测并报警。
1.1.3论文研究的意义
这次课程设计的目的是设计出一款方便实用的、精度较高的、能稳定工作的烟雾报装置，并且该装置能够实时测量环境中的可燃性气体浓度，大致测量出当时环境的温度，以达到预警，保护人民生命财产安全的目的。
本次课题的意义在于培养和提高大学生综合运用所学的电路基础、模电、数电、计算机语言（G语言）、电子系统综合设计等基础理论、专业知识和基本技能，分析与解决工程实际问题的能力，以及进行科学研究的初步能力，培养工作能力、理论联系实际和严谨求实的工作作风。并且可以让学生养成在以后的工作和生活中防患未然，注意生命安全的宝贵意识。
1.2国内外烟雾报警器发展现状和趋势
1.2.1国内外烟雾报警器现状
国外从上世纪30年代开始，随着人们安全意识提高，对生活环境安全性和舒适度的要求提高，以及政府出台的安全法规对传感器市场的推动，使得传感器技术和市场发展迅速。据相关统计，1996年至2002年6年间，美国传感器市场年均增长30%。随着生产工艺、生产技术的改进，传感器集成度增大，更趋向于小型化，因此提高了传感器类检测仪器的便携性，有利于生产、运输和市场的推广。
我国由70年代开始研制应用范围比较单一的炼油系统报警器扩展到几乎涵盖所有化工危险工作环境的各种报警器，型号多样，功能齐全。我国在自主研发的同时也会引进国外先进技术和生产工艺，从而研究出具有自己特色的报警器。
烟雾报警器按用途可分为三类：民用报警器、工业用报警器和危险气体报警器。
(1) 民用烟雾报警器
民用烟雾报警器一般是指家用火灾报警器，主要安装在厨房，当检测到可能会引起火灾的气体并达到危险值的时候，报警系统就会工作发出声音报警并伴随指示灯的提醒，装有显示器的可能还会有数字显示浓度值。有的报警器还比较智能，可以自动开启厨房的排风扇进行通风。
(2) 工业用烟雾报警器、危险气体报警器
工业用报警器只是在检测探头上和危险气体报警器有区别，其它像是原理都很相近。工业用烟雾报警器和危险气体报警器根据检测环境可分为检漏仪、探测器、控制器。
检漏仪体积小，携带方便，主要用于巡检、查漏燃气管道设施。若有管道泄漏，马上就会发出声光报警，方便采取措施，以免发生爆炸等恶性事故。
探测器一般安装在要探测的环境中，控制器则安置在值班室或者控制室等有人值班的地方，用屏蔽电缆线传输信号到控制器然后发出声光报警，并启动排风系统和切断电磁阀关闭气源。这两种仪器主要用于液化气站、加油站。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文研究背景、目的和意义 1
1.1.1论文研究背景 1
1.1.2论文研究目的 1
1.1.3论文研究的意义 1
1.2国内外烟雾报警器发展现状和趋势 2
1.2.1国内外烟雾报警器现状 2
1.2.2烟雾报警器发展趋势 2
1.3论文研究的主要内容 3
第二章 烟雾报警器设计方案 4
2.1系统整体设计思路 4
2.2烟雾传感器 4
2.2.1烟雾传感器的选型 4
2.2.2 MQ2型烟雾传感器工作原理及特性参数 5
2.3 DS18B20温度传感器 7
2.3.1 DS18B20温度传感器简介 7
2.3.2 DS18B20温度传感器工作原理 7
2.4 STC89C52单片机介绍 8
第三章 系统硬件电路 9
3.1 STC89C52RC单片机最小系统电路 9
3.2信号采集及模数转换电路 9
3.3声光报警及接口通信电路 11
第四章 软件程序设计 13
4.1LABVIEW前面板设计 13
4.2LABVIEW程序框图设计 14
4.2.1VISA函数的使用和连接 14
4.2.2烟雾
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
浓度和温度值的算法 16
4.3单片机串口通信程序 17
4.4 I2C总线通信协议驱动程序 18
4.5传感器数据读取和写入 19
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 25
附录B 32
附录C 34
第一章 绪论
1.1论文研究背景、目的和意义
1.1.1论文研究背景
近几年来，工业化学产品、危险品泄漏，从而造成火灾甚至爆炸的事故新闻时而跃然纸上。这不仅反映出化工企业管理不善，安全意识不高等原因，更反映出这些企业对预警和报警系统的不重视，或者说是缺失。如果有报警系统，这些企业就能减小危害和损失，甚至完全避免这些事故。当下，化工企业正在向新型化工生产工艺转变，生产过程愈加复杂，工艺需要的条件更加苛刻，生产、运输、加工过程中经常要避免高温、高压的环境，还要时刻注意易燃、易爆、腐蚀等危险品的状况。随着生产机器的体积大型化，结构操作的复杂化，厂房中管道纵横交错，以及生产自动化程度的增高，导致生产线上人力不够无法兼顾每个细节，所以发生事故的概率增大，造成的损失和危害也更加巨大。因此，一个能在事故发生前提前向人们预警的装置显得尤为重要。
1.1.2论文研究目的
烟雾报警器是一种通过检测空气中烟雾浓度并及时报警的仪器，是石油化学工业、有可能发生气体泄漏的工厂，以及家庭防火必备的报警装置。它属于化学跟物理的计量器具。《建筑设计防火规范》明确规定：“在有可燃气体的甲类厂房和场所，应当安装烟雾浓度探测报警器。”开发高性能、稳定、精确监测并符合国家规定的报警装置具有重要意义。
随着现代工业的飞速发展，特别是化工、石油、煤炭等行业的发展，巨大的变化出现在人类平时的生活和活动中。被人们所使用和被排放的气体数量、种类都日趋增加。
气体达到一定浓度和标准就会对人体造成危害甚至引起火灾和爆炸。火灾的发生需要气体的累积，是渐进的。烟雾传感器是一种将气体浓度的信号转成电信号的元件。根据电信号就可以知晓被监测的气体在环境中相关的信息，从而可以进行监测并报警。
1.1.3论文研究的意义
这次课程设计的目的是设计出一款方便实用的、精度较高的、能稳定工作的烟雾报装置，并且该装置能够实时测量环境中的可燃性气体浓度，大致测量出当时环境的温度，以达到预警，保护人民生命财产安全的目的。
本次课题的意义在于培养和提高大学生综合运用所学的电路基础、模电、数电、计算机语言（G语言）、电子系统综合设计等基础理论、专业知识和基本技能，分析与解决工程实际问题的能力，以及进行科学研究的初步能力，培养工作能力、理论联系实际和严谨求实的工作作风。并且可以让学生养成在以后的工作和生活中防患未然，注意生命安全的宝贵意识。
1.2国内外烟雾报警器发展现状和趋势
1.2.1国内外烟雾报警器现状
国外从上世纪30年代开始，随着人们安全意识提高，对生活环境安全性和舒适度的要求提高，以及政府出台的安全法规对传感器市场的推动，使得传感器技术和市场发展迅速。据相关统计，1996年至2002年6年间，美国传感器市场年均增长30%。随着生产工艺、生产技术的改进，传感器集成度增大，更趋向于小型化，因此提高了传感器类检测仪器的便携性，有利于生产、运输和市场的推广。
我国由70年代开始研制应用范围比较单一的炼油系统报警器扩展到几乎涵盖所有化工危险工作环境的各种报警器，型号多样，功能齐全。我国在自主研发的同时也会引进国外先进技术和生产工艺，从而研究出具有自己特色的报警器。
烟雾报警器按用途可分为三类：民用报警器、工业用报警器和危险气体报警器。
(1) 民用烟雾报警器
民用烟雾报警器一般是指家用火灾报警器，主要安装在厨房，当检测到可能会引起火灾的气体并达到危险值的时候，报警系统就会工作发出声音报警并伴随指示灯的提醒，装有显示器的可能还会有数字显示浓度值。有的报警器还比较智能，可以自动开启厨房的排风扇进行通风。
(2) 工业用烟雾报警器、危险气体报警器
工业用报警器只是在检测探头上和危险气体报警器有区别，其它像是原理都很相近。工业用烟雾报警器和危险气体报警器根据检测环境可分为检漏仪、探测器、控制器。
检漏仪体积小，携带方便，主要用于巡检、查漏燃气管道设施。若有管道泄漏，马上就会发出声光报警，方便采取措施，以免发生爆炸等恶性事故。
探测器一般安装在要探测的环境中，控制器则安置在值班室或者控制室等有人值班的地方，用屏蔽电缆线传输信号到控制器然后发出声光报警，并启动排风系统和切断电磁阀关闭气源。这两种仪器主要用于液化气站、加油站。
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