基于太阳能游览船舶的火灾报警系统开发

摘要

随着国家能源发展战略(2014年-2020年行动规划)以及国内旅游事业的不断发展，太阳能游览船舶越来越多的被应用到旅游产业当中。虽然目前我国对火灾报警系统的研究已经取得了一定成果，但目前对应用于太阳能游览船舶上的火灾报警系统的研究还比较缺乏。由于太阳能游览船舶造价比较昂贵且船舶自身结构复杂，船舶火灾的发生往往会带来的巨大的损失，本文针对太阳能游览船舶造价昂贵、结构复杂的特点设计并开发了一种适用于太阳能游览船舶且经济的火灾报警系统。
　　首先，本文分析了陆上火灾报警系统应用现状和船舶火灾的特点，根据太阳能游览船舶空间狭小、结构复杂的特殊情况，对游览船舶火灾报警系统的功能需求进行了系统性的分析，确定了以电源模块、数据采集模块、单片机控制模块、报警模块、CAN总线通讯和显示模块为核心的火灾报警系统。
　　其次，本次火灾报警系统的设计核心为温度传感器、烟雾传感器和单片机的设计和应用。通过在船舱内分布8个DS18b20温度传感器和2个嘉永独立式烟雾传感器来实现对船舶上各处温度和烟雾浓度变化的实时监测，并将采集的数据信号传递给单片机，通过单片机内部对数据进行筛选、处理并判断温度和烟雾浓度变化是否正常，如果超出设定值单片机就会通过继电器发出声光报警信号，同时还通过CAN总线通讯协议将温度信息和烟雾浓度信息传送给PLC，PLC再通过TCP/IP通讯协议将信息传送到MCGS触摸屏上，将机舱各处的温度和烟雾浓度信息呈现在MCGS触摸屏上，方便驾驶人员及时了解火灾位置，来实现对太阳能游览船舶火灾的监测。
　　最后，针对通过火灾报警系统在太阳能游览船舶应用过程中出现的信号干扰问题，本文对火灾报警系统进行了硬件和软件两方面的抗干扰设计，硬件抗干扰主要采取CAN总线抗干扰和电源抗干扰技术，软件抗干扰主要通过滑动滤波和CRC校验来实现，改进后的火灾报警系统在运营于筼筜湖的太阳能游览船进行了实船应用检测，测试结果验证了火灾报警系统在太阳能游览船舶上应用的可行性和稳定性。
　　本次开发的火灾报警系统能很好地实现对太阳能游览船舶的火灾监测功能，保证太阳能游览船舶自身和船上游客的安全，并且该火灾报警系统结构简单、价格便宜、性能稳定、适用面广，具有一定的推广应用价值。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景

1．2 火灾报警系统国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 论文的主要工作

第2章 太阳能游览船舶火灾报警系统方案设计

2．1 太阳能游览船舶的构成

2．2 太阳能游览船舶火灾分析

2．2．1 游览船舶火灾产生原理及过程

2．2．2 太阳能游览船舶火灾分类

2．2．3 太阳能游览船舶火灾特点

2．3 火灾报警系统需求分析

2．4 火灾报警系统设计方案

2．5 本章小结

第3章 报警系统的硬件设计

3．1 报警系统芯片的选择

3．1．1 MC9S08DZ60引脚和介绍

3．1．2 MC9S08DZ60电源

3．1．3 系统时钟分配

3．1．4 并行输入／输出和管脚控制

3．2 报警系统传感器介绍

3．2．1 嘉永独立式烟雾传感器

3．2．2 DS18b20温度传感器

3．3 系统的硬件电路

3．3．1 硬件总体的PCB图

3．3．2 单片机外围接口电路

3．3．3 温度传感器电路

3．3．4 串口通讯电路

3．3．5 继电输出电路

3．3．6 供电接线电路

3．4 CAN总线传输模块设计

3．4．1 CAN总线介绍

3．4．2 CAN接口电路及位定时机制

3．4．3 CAN网络上层协议规划

3．5 MCGS触摸屏

3．5．1 MCGS触摸屏的特点

3．5．2 MCGS触摸屏通讯

3．6 本章小结

第4章 报警系统开发

4．1 火灾报警系统软件设计要求

4．2 开发软件介绍

4．3 报警系统软件程序流程

4．4 火灾报警系统程序设计

4．4．3 DS18b20的CRC校验程序

4．4．4 CAN通讯程序

4．4．5 报警判断程序

4．5 本章小结

5．1 实船安装

5．2 船上应用及分析

5．3 火灾报警系统改进

5．3．1 硬件抗干扰设计

5．3．2 软件抗干扰设计

5．4 实船检测

5．5 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录

在学校期间科研成果情况