关于注氮防火控制装置的分析

摘要：随着社会安全防范的不断加强，越来越多的人们对于防火的意识也是逐年增加，因此，对于防火的要求也是越来越高，大部分都要求在不污染社会的环境的前提下，进行合理的防火。本文主要对关于注氮的防火装置进行分析，主要从防火装置的硬件和软件设计方案进行探究，并实现注氮的防火装置，为大家提供参考依据。

关键词：注氮防火；防火控制；软硬件设计；压电闭门

Abstract: with the improvement of social security guard, more and more people for fire protection consciousness also is increasing year by year, so, for fire prevention requirements is also more and more high, most of the requirements in the social environment pollution, under the premise of reasonable fire prevention. This paper mainly on nitrogen injection of fire protection device analysis, mainly from the fire protection device of hardware and software design of probing, and realize the nitrogen injection of fire protection device, for all of us to provide the reference.

Keywords: nitrogen injection fireproofing; Fire control; hardware and software design; Piezoelectric behind the closed doors

中图分类号： TU892 文献标识码： A 文章编号：

随着社会的不断发展，越来越的人们对生活质量不断提高，对生活环境的意识也是逐步加强，尤其在防火中装置中，经常会出现一些污染空气的气体产生，为了防止这类型的污染对人们生活环境造成污染。因此，人们开始研究一种注氮防火控制装置，这种装置大大减少了对空气的污染。而注氮防火控制装置主要是通过提供高浓度的氮气进行降低空气中的氧含量，不仅可以有效的防止火灾的发生，同时还可以不对人体产生任何危害的气体，保证了生活环境，并且这种装置比以往的防火控制装置更加安全和环保。

一 注氮防火系统的组成

对于注氮防火控制装置，一般主要有供氮装置、控制装置、氧气含量探测器以及氮气输送管组成。供氮装置一般主要利用空气压缩机和气体分离机进行实现供氮，而空气压缩机和气体分离机主要是将空气中的氮和氧进行分离，然后利用氧气含量特测器和控制装置进行合理有效的控制，最后通过氮气的输送管道向所需要的防护区域进行源源不断的提供氮气，一般是将氧气的含量控制在14％～16％的有效范围之内，避免火灾的发生。

二 控制装置中的硬件设计

根据注氮防火系统的组成结构分析，对于装置中硬件的设置主要是从氧气含量探测器和控制装置以及各部分的电路设计进行分析说明。

（1）氧气含量探测器的设计

根据市场上常见的氧含量探测仪器主要大致分为三大类：热磁式氧分析仪、氧化锆氧检测仪以及电化学气体氧含量检测仪。

通常电化学气体氧含量检测仪主要是通过与氧气发生化学反应，进行催化电极而进行测定氧的含量，但是这种检测仪一般对需要进行检测的气体清洁度要求很高。热磁式氧分析仪主要是依据氧气的高顺磁性的特性，利用磁场进行测定待测气体中的磁化率，进一步分析得出氧的含量。但是这种仪器的成本高、结构复杂、操作不简便，常常这种仪器在一般的场合使用较少。氧化锆氧检测仪主要是利用氧化锆氧传感器能够在含有氧的气体中进行特殊的电化学反应，从而进行测定氧气的含量。一般这种仪器在环境的检测领域中应用比较广泛，而且这种技术发展也是出于一种成熟的阶段，并且测量的范围也比较广泛，非常适合注氮防火装置的氧含量探测仪器。

（2）控制装置的设计

关于控制装置的设计主要是利用单片机对之前设置好的数据进行分析对比处理，得出偏差。然后将输出实时的控制信号，在进行利用输出模块进行控制阀门的开启程度进行相应的控制，同时将氧的含量在数码管上显示。当整个氧的含量高于之前的设定值，单片机就会利用蜂鸣器发出报警。当氧化锆氧传感器吧信号传给变送板进行调整电路，最后进行A/D转换，并将整个结果传送单片机进行相应的处理分析。其中总装置控制框架图如下：

图1 控制装置结构图

（3）氧含量检测电路与输出控制电路设计

氧含量检测电路设计

对于氧含量的检查电路，主要是采用仪器的放大器AD627和的元件进行构成，主要是利用氧化锆氧传感器将所采集的气体中氧的含量比进行放大处理，并将整个反馈信号通过VOUT端来传送到A/D转换器，转换器主要采用TLC549CPCP。并且传感器变送板的输出信号通过R1D，然后送到放大器AD627的同相输入端的第3引脚，并且输入端和反向输入端之间的电容C2起了去耦作用。最终由AD627的第6脚输出放大后的电压信号，信号增益大小由AD627第1脚与第8脚间的电阻值决定。为了使电路的设计更加简洁，我们采取了SPI接口和单片机进行连接，实现了单片机与A/D转换接口的通信。

系统复位电路由IMP831L完成，具有上电复位、手动复位和看门狗等功能。系统在上电时，由813L的第7脚输出一个长度约200 ms的正脉冲，完成单片机的上电复位操作。系统还具有看门狗的功能，工作过程中，程序一旦引起死机，WDO端的输出电平就会由高变低，如果低电平持续时间超过140 ms，813L就会产生一个200 ms的复位脉冲。特殊状况下，也可通过按下S1，给1脚输入一个持续低电平，对装置进行手动复位。

输出控制电路设计

根据控制装置的硬件设计要求，在进行电路的控制中，主要是依据硬件的理论要求进行实现。

对于所以的LED我们采用三色的，利用不同的颜色代替氧含量是否正常。同时控制装置根据氧含量和之前的设定值进行对比比较，当低于安全值时，蜂鸣器就会发出报警声音。对于单片机在进行处理控制时，一般由P2.1与P2.2端口进行输出。为了保证在单片机在复位时控制信号也能保持对受控开关的控制，一般我们采取由74LS273将输出信号进行锁存。但是由于74LS273的输出一般是需要接高工作的电压，因此，工作中电流的达林顿驱动器一般由MCl413进行完成对固态的继电器SSRl和SSR2的驱动工作。

三 控制系统中的软件设计

整个注氮防火控制系统的控制软件一般由主程序模块与多个功能模块进行组成的。

（1）主程序设计

一般在主程序中，首先需要通过系统的初始化功能模块进行设定初始值，然后将采集的数据利用检测仪器进行监测分析，对测定的气体中氧的含量是否超出规定值，最后根据分析，利用单片机进行控制阀门的开启，保证氧含量控制14％～16％以内。

（2）系统初始化模块与功能实现模块的设计

系统的初始化模块主要是用于系统的复位和系统在异常工作条件下，来进行控制阀门的开启和定制工作。而功能模块是单片机进行接收和采集数据的重要子程序，主要是用于实现单片机和A／D转换接口之间通信。这些功能模块主要是用来检测当前的区域内氧的含量。

四 结束语

综上所述，本文主要分析了注氮防火控制装置，主要从硬件和软件设计重点分析，为以后注氮防火系统的发展提供依据。

参考文献：

[1]姜文源,萧志福.注氮控氧防火装置综述[J].给水排水.2006,32(1):63—67.

[2]周国运.单片机原理与应用[M].北京:中国水利水电出版社.2009．

[3]肖雪峰.注氮技术在采空区防灭火中的应用[J].煤矿开采.2010,15(1):97—98．