室内大空间喷水灭火系统自动寻的关键技术研究

摘要

随着我国社会经济的快速发展，大空间建筑室内火灾消防要求越来越高，现有的室内消防装备已经无法满足要求。室内大空间喷水灭火系统能够快速高效进行灭火，将火灾遏制在萌芽阶段，防止火灾蔓延。因此它在室内大空间建筑消防灭火中发挥的作用越来越大。在人员密集或物品繁多的室内大空间场合，具有自动寻的功能的室内大空间喷水灭火系统能够主动监测室内火情、自动语音报警和扫描定位火源、主动喷射灭火，保证了人员和财产的安全。目前我国室内大空间喷水灭火系统的研制还处在借鉴模仿阶段，设计规范不够完善，设计方法相对落后，试制成本居高不下、试制周期较长，与国外相比，设计出来的室内大空间喷水灭火系统性能不足，在很大程度上滞后于我国社会经济发展。因此，对室内大空间喷水灭火系统自动寻的关键技术研究就显得尤为重要。
　　论文的主要研究内容如下：
　　第一章，介绍了论文研究的背景、意义以及大空间建筑室内火灾的分类和特点；阐述了目前国内外室内大空间喷水灭火系统的关键技术研究现状和趋势；最后提出了论文研究的内容和技术方案。
　　第二章，设计出一种基于火焰传感器探测的室内大空间自动寻的喷水灭火系统。包括水平传动机构、俯仰传动机构等主要机械结构的设计，并利用Pro/E软件进行了三维建模和虚拟装配。
　　第三章，根据室内大空间喷水灭火系统的功能要求，提出了控制硬件电路的设计方案，并利用Protel99软件进行了控制电路的模块化设计。包括电源电路、主控制器最小系统、传感器及其驱动电路、语音报警电路、串行通讯电路等主要模块的设计。
　　第四章，采用单片机C语言和汇编语言混合编写了控制程序，包括主程序、步进电机复位程序、水平和俯仰扫描定位程序、语音报警程序、手动遥控键盘程序等。
　　第五章，对室内大空间喷水灭火系统的水流轨迹进行了理论建模，推导了射程与俯仰角度的关系式，并利用Matlab/Simulink进行了水流轨迹仿真，具体分析了工作压力、俯仰角度、安装高度对射程及水流落地速度的影响规律。
　　第六章，基于建立的水流轨迹方程，提出了一种俯仰角度调整方法及程序优化，并进行了软硬件调试和现场调试，验证室内大空间喷水灭火系统是否达到设计要求
　　第七章，对全文研究工作进行了总结，并对下一步需要研究的方向进行了展望。

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主要符号说明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 大空间建筑的分类及火灾特点

1.3 国内外自动喷水灭火系统及其关键技术发展现状和趋势

1.4 课题主要研究内容

1.5 课题研究方法、技术路线及技术关键

第二章 室内大空间喷水灭火系统结构设计及理论计算

2.1 主要设计要求及性能指标

2.2 机械结构设计方案的确定

2.3 基本结构组成和工作原理

2.4 主要结构部件的设计

2.5 密封形式的确定和电机的选型

2.6 主要承力件的强度校核（1）进水法兰螺钉联接强度计算

2.7 出口流速的理论计算

2.8 虚拟装配及干涉检查

2.9 本章小结

第三章 室内大空间喷水灭火系统自动寻的硬件电路设计

3.1 硬件电路总体方案

3.2 主控制器电路

3.3 系统时钟电路和复位电路（1）系统时钟电路

3.4 电源电路

3.5 报警电路

3.6 传感器及其驱动电路

3.7 通讯电路

3.8 步进电机驱动

3.9 本章小结

第四章 室内大空间喷水灭火系统自动寻的控制程序设计

4.1 灭火主程序设计

4.2 初始化程序设计

4.3 步进电机复位程序设计

4.4 火源扫描定位程序设计

4.5 语音报警程序设计

4.6 手动遥控键盘程序设计

4.7 本章小结

第五章 水流轨迹建模仿真和分析

5.1 水流轨迹的影响因素

5.2 水流轨迹方程的理论建模

5.3 水流轨迹仿真

5.4 水流轨迹分析

5.5本章小结

第六章 控制程序优化和调试

6.1 程序优化方法

6.2 硬件电路调试

6.3 程序在线调试

6.4 现场调试

6.5 本章小结

第七章 结论和展望

7.1 主要结论

7.2 工作展望

参考文献

附录A 装配图

附录B 三维图

附录C 电路图

附录DPCB板图

附录E 部分源程序

个人简历 在读期间发表的学术论文

致谢