模拟火灾报警系统设计开题报告

 2021-11-29 09:11

1. 研究目的与意义(文献综述)

现如今自然能源日益减少,新能源的开发利用迫在眉睫, 核能是一种清洁能源,是新能源的极好选择, 也成为世界各国发展新能源的一个重要选择。核 电厂通过将原子核裂变释放的核能转变为电能的系统和设备发电,虽然基建投资高,但因燃料费用较低,发电成本也较低,并可减少大气污染等优点,近年来发展迅速。但核能有潜在的辐射损害,一旦核电厂发生火灾等安全事故,核泄漏污染所造成的后果将极其严重。在实际应用中核电站无法做到及时启停,在发电时也要首先保证核电站运转,因此核安全在任何时候都应该处于首要位置。

倘若核电站出现火灾,将引发极为严重的事故,例如核泄漏、核反应堆暂停运作,亦或是人员伤亡等等,这些事故将在社会上引发极为恶劣的影响。在历史上曾发生过及其严重的核事故,使得大量的核污染泄露到工厂以外,造成巨大的健康和环境影响。例如前苏联1986年切尔诺贝利核事故,以及2011年日本福岛核事故,再如1979年美国的三里岛核事故。另外,核电站在发生火灾之后,对其进行扑救也往往存在一定的危险性,即在对明火进行扑救的同时,还必须避免核辐射的泄漏,进而对人体造成损伤。在实际生活中,核电站火灾事故也时有发生,例如在2006年瑞典灵哈尔斯核电站由于变压器发生爆炸,进而引发火灾。2008年西班牙的一个核电站出现火灾,最终导致核电站暂停运作。同年8月,我国田湾核电站因反应堆变压器爆炸,进而发生火灾,导致一号反应堆被迫暂时停堆。核电站的建设成本一般都比较大,因而一旦发生火灾事故,必定会造成极大的经济损失,如有不慎,甚至会造成人员伤亡。所以,高度重视核电站的消防安全工作,是极为有必要的。防范除核岛设施之外的外部火灾,以及对如何防止火灾,如何及时扑灭火情,防止爆炸等重大核安全事故是核电站安全管理的关键。核安全不仅仅是要防止核泄漏,而且应该充分考虑包括火灾、地震等外部事件对核电厂的影响。

核电厂火灾探测报警系统具有早期发现火情,扑灭初期火灾的特点的,是确保核电厂安全、可靠运行的一种重要安全保护设施。它具有能在火灾初期,将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量,通过火灾探测器变成电信号,传输到火灾报警控制器,并同时以声或光的形式通知着火建筑内的人员进行疏散,启动现场相关消防设施,协助人员疏散与灭火。能够记录与获知火灾发生的部位、时间等,使人们能够及时发现火灾,并及时采取有效措施。在相关设备实际应用之前,设计一个模拟火灾报警系统对核电站火灾报警系统进行模拟,可用于模拟并训练核电厂工作人员的现场处理能力。

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2. 研究的基本内容与方案

2.研究的基本内容、拟采用的技术方案及措施

2.1研究的基本内容

本毕业设计(论文)以模拟火灾报警系统为研究对象,主要任务有:

1)了解核电站火灾监测与消防调度系统的相关研究背景,发展趋势及其研究现状,分析核电站模拟火灾报警系统的基本要求。

2)进行模拟火灾报警系统的硬件设计,包括各模块的具体设计。

3)在选定平台和控制芯片的基础上,设计电路并编写程序进行仿真。

2.2模拟火灾报警系统拟采用的设计方案

按照火灾报警系统可能面对的对象及使用场景,考虑如下方案设计:

① 总体结构

模拟火灾报警系统主要使用传感器对底层数据的采集,如氢气浓度或者烟雾浓度,采集到各监控点的数据,并通过相关通信层将各个底层监控站的数据进行打包工作后通过 TCP/IP协议传送给监控站,监控站进行车间现场的一些应急动作之后将数据传送给监控室监控终端,通知消防站调动消防力量进行灭灾消防工作。总体结构实现的功能为数据采集、浓度监测和声光报警。

图 1 系统结构框图

② 传感器

本次设计要讨论实际中使用的传感器类型主要有:感烟探测器、感温探测器、氢气探测器等。AD转换器的选择可以有两种方式,一种是基于74LS373配置译码器、驱动器和数字显示器,其它的电容电阻元件而组成,另一种是基于四位半的双积分AD转换器配置译码器、驱动器和数字显示器,其它的电容电阻元件而组成。这两种形式都具有高精密度和高抗干扰的性能优点。

③ 数据处理平台(MCU)

本此设计的模拟火灾自动报警系统将单片机作为主要的控制硬件,通过传感器的协调配合,来完成对于火灾现场的勘探和报警工作,探测回路接受到非正常的数据信息,通过信息信号的转换,经过单片机处理将火灾信号以声光的形式传递给人,进而及时处理火情。本次设计使用STM32单片机为核心,它是基于高性能 ARMCortex-M4 32位精简指令集的芯片,完成系统的硬件设计与调试。

3. 研究计划与安排

第1-3周:调研、查阅资料、结合毕业设计任务书,确定总体方案,完成开题报告。

第4-6周:讨论各元件的选型并进行系统原理图的设计。

第7-9周:完成系统各个模块的设计。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]陈金龙.基于stm32的热敏电阻多路温度采集系统设计[j].集成电路应用,2020,37(03):24-25.

[2]罗小权,潘善亮.基于多传感器数据融合的火灾报警系统[j].数据通信,2019(06):22-26 31.

[3]王鑫.ap1000核电厂火灾报警系统设计分析研究[j]防,2019,4(12):42-43.

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