气体测量系统设计

气体测量系统设计 中文摘要 现代科技技术水平在日益发展中，一些燃气的使用已经逐步普及起来，在提高了人们生活水准的同时，也导致人类针对生活品质有了一定的追求并且想要改善生活的环境，同时造成了一些风险发生，这之中的CO 的危害是最大的，对于这个现象，进行对燃气的泄露的检验进行研发。这个课题运用的对于气体的报警装置是以单片机为主题，气体的传播感应装置以及对其数据的转换的芯片等装置的连接起来，经过单片机进行运作，并对处理后的数据进行分析，查看其和设定的气体的浓度值是否超过了，如果超过了就能够自动开启报警装置，反之则不会报警。这个系统的运用很简单快捷、检测的准确度高，能够拥有一定程度的市场的价值以及进行研究的意义。

关键词 单机 气体的传感装置 报警装置 PCF8591 毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Gas measurement system design Abstract With the rapid development of economic level and science and technology, liquefied petroleum gas, gas, and natural gas have entered ordinary households.While improving people＇s living standards, people have paid more and more attention to the improvement of their quality of life and living environment.People have brought certain potential dangers, among which carbon monoxide is the most important source of danger.To solve this problem, a flammable gas detection system is proposed.The design gas alarm adopts STC89C52 single-chip microcomputer as the main control.The MQ-2 gas sensor is connected with the PCF8591 A/D analog-to-digital conversion chip.The analog signal is converted into a digital signal and transmitted to the single-chip microcomputer.It is processed by the STC89C52 single-chip microcomputer and processed.The data is analyzed to see if it is greater than the set gas concentration value.If it is, it will automatically start the alarm circuit to send an alarm sound, otherwise it will not alarm.The system is easy to operate, sensitive to detection and cost-effective, and has certain market application value and research significance. Keywords Single chip Gas sensor Alarm PCF8591 目 录 1.1课题背景及其意义 4 1.2 国内外的研究状况 5 1.3本文的主要研究内容及论文结构安排 6 2.1控制方案的确定 7 2.2控制方式的选择 7 2.2.1 主控芯片的选择 7 2.2.2声音报警电路方案的选择 8 2.2.3显示方案的选择 8 2.2.4 A/D采样芯片的选择 9 3.1系统的功能分析及体系结构设计 11 3.1.1系统功能分析 11 3.1.2系统总体结构 11 3.2模块电路的设计 11 3.2.1 STC89C52单片机核心系统电路设计 11 3.2.2 5V电源电路设计 15 3.2.3 LCD1602液晶显示模块电路设计 16 3.2.4按键电路设计 18 3.2.5 蜂鸣器报警电路（低电平有效）设计 19 3.2.6 LED信号指示灯电路设计 20 3.2.7 MQ-2甲烷CO气体传感器模块电路设计 21 3.2.8 PCF8591 A/D采样电路设计 25 4.1 编程语言选择 26 4.2单片机程序开发环境 26 4.3 Keil uVision4软件开发流程 27 4.4 STC-ISP-15xx-v6.85p程序烧录软件介绍 28 4.5 PL2303串口程序烧写模块介绍 29 4.6 程序流程图 30 5.1 电路焊接 32 5.2 系统调试 33 5.2.1 系统程序调试 33 5.2.2硬件测试 34 5.3 实物测试 34 结 论 35 致 谢 36 参 考 文 献 37 第一章 绪论 1.1课题背景及其意义  安全上的有关问题对于一个家庭来说是个不能忽视的问题。想要减少和删除各种因燃气而产生的一些损害，许多生产的工厂和人们选择一种合适的屋子里面煤气泄露时能够报警的装置是必要的。因此，预防CO中毒以及爆炸一定要由我们去面对这个现象。煤气泄漏报警器正在被引入各个国家的家庭，因为它尺寸小，稳定性高，易携带，检测率高以及较低的成本。家用的煤气泄露的报警器作为气体检测仪器，具有高检测精度，可防止由于过量泄漏而造成人员与财产损失，一般由声音光照报警、转换模块报警、排出气体、发射信号等组成。通常由泄漏的具体量来导致什么光亮的调节和报警器响不响等。因为要求的这种警报器需要一些比较小的体积、比较高的精准度等等。所以，传统报警器不能满足人们的期望了，所以人们经常使用52系列的单片机来进行气体报警。

针对人们经常使用的报警的装置，主要就是用单片机进行主要的掌控，用其他的一些模块进行分支的掌控。这种报警器在日常人们的生活中，发挥的作用都是很重要的，因此实时进行精准掌控周边的工作状况等等可以点燃的气体，一些有毒的具有危害的气体泄露出去，保护人们的生命安全以及财产不被损失。

1.2 国内外的研究状况       针对气体进行检测并且报警的工具是高新技术的领域，一个用人们的日常生活作为基础的进行生产的相关的产品，主要有检验气体的探测装置、传播信息的装置、控制的装置、报警的装置、刨析的装置，这些是传播感应，由刨析、自动的掌控机制、单片机操作说明、传播数据、进行管理分析等综合的一种技术水平的利用。

早在20世纪60年代，日本就已经开发并且完成了首台具有真正价值的有关室内的煤气泄露的报警装置，并将其改良之后的产品推向市场，经过改善之后，这种产品可以装在浴室或者是利用一些有关的掌控技术，严格对其进行掌控防止泄露。

我国的有关煤气泄露的报警装置的研究开始的较晚，厂家的芯片数量等有关价格的原因导致我国内部的有关这种燃气等泄露进行报警装置的开发太晚，然而现在的时代在发展，科技也在进步，特别是经历了改革开放之后的新中国，在我国正确的方针之下，我国研发出的报警装置已经有了很大的进展，许多技术已经超越了国外。然而目前我国的相关领域所占的市场份额还不够，很难在国内找到成熟的装置，只在报纸上出现了一些科技性并不强的报道。虽然现在市场上也出现了少量产品。不过也存在很多问题，对于预防这些煤气的泄露的危险意识还很薄弱，对于产品的研发还不够重视，目前我国的产品正处在一个尴尬的局面。

1.3本文的主要研究内容及论文结构安排 第1章 .主要介绍本设计的课题背景及国内外研究现状；

第2章 .主要说明系统方案的选择；

第3章.主要介绍硬件电路的组成和使用；

第4章.主要介绍软件设计；

第5章.主要介绍硬件调试。

第二章 方案的设计与论证 2.1控制方案的确定 本设计由STC89C52单片机电路+LCD1602液晶显示电路+A/D采样PCF8591电路+蜂鸣器报警电路+LED指示灯电路+按键电路+MQ-2煤气传感器电路+电源电路组成。  2.2控制方式的选择 2.2.1 主控芯片的选择 方案一 运用可以进行变成的逻辑的器件作为控制的中心，这种控制器可以完成很多复杂的功能、其规模巨大、占用体积较小、稳定性能较强、含有的资源较全面、能够延展出许多新的功能。运用共同输入并且输出的办法，增加系统进行处理的速度，使之适用当作大规模进行控制的核心。然而这个系统并不需要特别繁琐的用途，针对其对于数据的处理等要求较低。由经济利用的角度来说，这个方案并不使用。

方案二 运用ST企业的单片机用作主要控制的及其，这个控制器的功能的消耗比较低。消耗的功率比较低，本金又比较少，所以符合这个项目的需求。

方案三 运用单片机的芯片掌控这是美国的一家仪器公司推出的，这种联合处理信号的装置消耗的能源很低，适合用作本项目，这特别是对于实践中生产的一些需求，他可以把很多方面的内容都集合在同一个芯片中，用这种方式来解决。这个机器的耗能比较低、体积很小、使用方便，已经广泛用在了很多领域中去了，有效的提升了经济方面的获益。然而其成本太高，故舍弃。

故选择方案二。

图2.1 主控芯片 2.2.2声音报警电路方案的选择 方案一 运用声音合成的芯片进行报警，因为它需要进行扩充一些启动的电路等而且它本身的操作比较复杂，也不太稳定。基于以上考虑，所以放弃了此方案。

方案二 采用蜂鸣器进行报警，结构单一性能强大，需要的资金比较少，所以方案二适合。

方案三 运用音乐的片段作为一个体系的门铃的模块，这个比较简单，通过内在一些振荡的电路，再加上连接一些小的比较独立的零件进行操作，就能够发出各种不同的音乐。现在被广泛运用在一些玩具上面或者是家里使用的门铃等等。其具有电路简单，成本低廉等优点。

故选择方案二。

2.2.3显示方案的选择 方案一 运用LED的数码动态的装置进行扫描，其价格中规中矩，用作显示一些数字特别适合，运用动态扫描的办法使其和单片机进行连接，即使占用的线比较少，电路比较单一，但是性价比比较高。

然而，数码管显示的数据有限，本设计显示的数据较多，故舍弃。

方案二 运用点阵的数码管进行显示，这种是由发光的二极管组成的，一共有八行八列，如果用来显示文字的内容是特别合适的，如果将其用作显示数字就会导致特别浪费，并且价格也会比较昂贵，因此不将其作为一种显示来用。

方案三 LCD的液晶显示屏幕，它是被单片机驱动的，所以主要用来显示一些文字、图案等等，用它来显示，能够展示比较多的内容，同时又比较美观，这种显示屏的程序比较单一，价格低廉，所以运用这种方式。

采用这种显示屏，其显示的能力比较强，里面有192个字符，可以显示很多字符等，并且耗能比较低。

故选择方案三。

图2.2 LCD2602模块正面 图2.3 LCD2602模块反面 2.2.4 A/D采样芯片的选择 方案一  采用ADC0832芯片。这种芯片是美国一家公司生产出来的，这是一种具有8位分辨效率的两个通道进行相互转换的芯片。因为他的体积比较小，能够容纳的数据比较丰富，性价比比较高被很多单片机的喜爱者以及公司迎合，普及率已经很高了。

方案二 采用PCF8591芯片。本系统选择PCF8591作为A/D采样芯片。它是由单片机集成的，独立供应电、耗能比较低，获取数据比较快。

根据性价比，选择方案二。

第三章 硬件电路的设计 3.1系统的功能分析及体系结构设计 3.1.1系统功能分析 本设计由STC89C52单片机电路+LCD1602液晶显示电路+A/D采样PCF8591电路+蜂鸣器报警电路+LED指示灯电路+按键电路+MQ-2煤气传感器电路+电源电路组成。

(1)LCD1602液晶实时显示当前的煤气浓度显示。

(2)当浓度0~20ppm时，绿灯亮，当浓度达到20ppm到设置值时，黄灯亮，当浓度超过设置值时，红灯亮。

(3)可以通过按键设置煤气浓度阈值设置范围1-200当前阈值超过设置阈值蜂鸣器报警。

3.1.2系统总体结构 本系统具体框图如下图所示：

图3.1 系统硬件框图 3.2模块电路的设计 3.2.1 STC89C52单片机核心系统电路设计 STC89C52RC由STC企业进行生产研发，其耗能低、功能强大具有很强的控制功能，有8k的字节体系可以编程一些动画的储存。它运用最经典的内核，但是又做了很多改进，它有了一些新的功能，单个芯片具备的功能有：动画功能是八个字节，RAM是五百一十二个字节，对看门狗的定时装置，还有一些复合的电路，以及定时装置和计数装置，四个中断，是四级的装置。此外，可以降低到静止的操作的模式，可以让两种不同的软件同时进行节约电能的模式。在空闲状态下，cpu中断工作状态，允许其他设施进行继续工作。在电量降低保护的措施之下，RAM的内容被保存起来，振荡器被冻结，操作完成之后，下一步的工作终止或是硬件回应，运转频率可达35赫兹。

一、STC89C52主要特性如下：

（1）8K字节程序存储空间；

（2）数据储存可以达到512个字节；

（3）有4千字节的储存空间; （4）可直接使用串口下载。

二、STC89C52主要参数如下：

（1）8051的增强类型的单片机，每6钟头和每12钟头的周期可以进行随机切换，代码是可以完全兼容的；

（2）用户应用程序空间为8K字节；

（3）片上集成512 字节RAM；

（4）通用I/O 口（32个），复位后为行漏极的开路输出，是总线路在进行扩展过程中，可以不必加上一些电阻，如果用作电流/O开口使用，就需要电阻；

（5）ISP/IAP，不需要进行专门编程，也不需要进行专门的仿真的及其，可以由串联的入口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）迅速进行下载用户的程序，很快就可以完成；

（6）具有EEPROM功能；

（7）定时器T0、T1、T2；

（8）在外围中断4路，使其沿着中断的部位或者电量较低的时候触发一些电路，Power Down的形式可以通过外部进行阻断低电进行触发其断的方法来进行；

（9）联合使用异步的串行的入口（UART），也可以运用定时的软件；

（10）工作温度：-40～+85℃/0～75℃；

（11）PDIP封装。

三、STC89C52单片机相关引脚说明：

（1）VCC：供电电压。

（2）GND：接地。

（3）P3.0 RXD（串行输入口） （4）P3.1 TXD（串行输出口） （5）P3.2 /INT0 （6）P3.3 /INT1 （7）P3.4 T0 （8）P3.5 T1（记时器1外部输入） （9）P3.6 /WR （10）P3.7 /RD （11）RST：复位输入。

（12）ALE/PROG：如果要访问外围的存储装置的时候，地址所在了可被允许的输出电量用作锁存地址的位置。如果进行动画的编程，这个时候引入输进去编程里面的脉冲。平日，在输入脉冲信号时，此频率为振荡器频率的六分之一的部分。故对外进行输出时要定时。但是如果需要停止输出，就要在地址上置零。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。假如微处理装置在外围进行执行操作的状态时禁止，那么置位是没有效果的。

（13）/PSEN：如果外部的程序进行存储的装置的选择通过的信号。在经过外部的程序的存储装置的使其，各个周期两次是有效果的。然而如果访问外部相关数据过程中，这两次的信号就不会出现了。

（14）/EA/VPP：如果EA的电量较低并且平稳运行，这个时期外部的一些有关程序的存储装置，不论是不是有一些内在的程序存储，都应该注意保密的方式；

如果这个电量比较高，这个内部的存储装置。动画进行编程的过程中，这个可以加上12V的编程的电。

（15）XTAL1：

反方向的振荡放大装置的输入以及内部每个小时工作过程的输入。

（16）XTAL2：来自反向振荡器的输出。

单片机引脚图如下图所示：

图3.2 STC89C52单片机引脚图 四、STC89C52单片机最小系统说明：

STC89C52单片机，最小的体系是有三个部分的电路构成，时钟、复位、电源。有了这三个部分，就可以正常进行工作了。这个运行的原理如下图。

图3.3 单片机最小系统原理图 （1） VCC和GND提供电量的来源：

（2） 复合的电路是根据一个按键和电容量以及电阻构成的。其可以用作人工的按钮进行复位工作以及上电自动进行复位的功能。在体系中上电进行复位功能的按键口可以有两个高端的信号之后再进行人工的复位；

这种可以由系统检验到的电压的升高的一定时间，这个时间之后，体系通过将电阻和连接地面之间形成一条道路，然后把高电压降低变为低电压，使之完成一次的电位的复位。

（3） 时钟的电路就是由Y1＼C1＼C2构成。具有掌控的芯片构成的数字的电路进行工作过程中是不会少了时钟的电路，需要自主地发出一些体系的时间，让控制这个芯片可以正常进行工作，给这些芯片工作过程进行时钟信息，一般这种工作就是拍，为了整体能够平稳运行并且工作，因为我们要保证控制的体系需要正常进行工作，提升工作效率，我们药用晶振和电容联合起来，以满足运行的需要，达到正常工作的目的。

（4） JD1为单片机的下载接口。

3.2.2 5V电源电路设计 这个体系运用了5v的直流电源来进行供电，其线路较为简单、平稳。DC为电源的DC插座，可以直接接USB电源线，一端插在DC插座上，另外一端可以插在5V电源上。红色的指示灯，来检验系统是否含有足够的电量，电阻防止电流太大使得指示灯烧坏。自动锁上的开关SW,按下开关之后，灯亮，这个时候就有直流的电流出来了。再次按下开关之后，红灯就灭了，这个时候的系统的电源没有办法保证5v电源可以输出。

图3.4 5V电源电路原理图 3.2.3 LCD1602液晶显示模块电路设计 显示屏幕可以进行字符的显示也可以进行字段的显示。这其中，字段显示与指示灯类似，如果能够接收到与之对应的地方就能看出来。它是由基本的需要来决定的。这个课题采用的就是这种方式。体系中运用的用作输出显示器的信息，和传统来进行比较，其液晶的显示的板块的体积较小，显示内容比较多，用途广泛，用的最多的地方就是用在一些需要显示装置的地方。最多可以显示两行一共16个文字。

一、LCD1602主要技术参数如下：

（1）显示容量为16×2个字符；

（2）芯片工作电压为4.5～5.5V；

（3）工作电流为2.0mA（5.0V）；

（4）模块最佳工作电压为5.0V；

二、LCD1602运用14脚，接口进行引用脚的操作说明：

（1）第1脚：VSS为地电源。

（2）第2脚：VDD接5V正电源。

（3）第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端。

（4）第4脚：是寄存器的选用RS，电压较高运用数据的寄存器，电压较低采用指令的寄存器。

（5）第5脚：获取信号的线路RW，电压较高进行日常的操作的读取，电压较低进行写的操作。这两种共同是电压比较低可以写一些指令或是显示出地址，并可以读取一些忙的信号，高电压可以写数据。

（6）第6脚：使用能量的一端E端，是电压由高变低的时候进行执行的操作。

（7）第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。

（8）第15～16脚：空脚 三、控制指令说明 LCD1602显示装置内在控制的系统一共有11个指令，有以下说明：

序号 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清显示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光标返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置输入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 显示开/关控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光标或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符发生存贮器地址 0 0 0 1 字符发生存贮器地址 8 置数据存贮器地址 0 0 1 显示数据存贮器地址 9 读忙标志或地址 0 1 BF 计数器地址 10 写数到CGRA或DDRAM） 1 0 要写的数据内容 11 从CGRAM或DDRAM读数 1 1 读出的数据内容 表3.1 控制命令表 四、液晶板块的进行读写的运作、显示屏、等操作都有相关的指令（说明：1为高电平、0为低电平） （1）指令1：

清空显示的指令操作时01H （2）指令2：字符发生器RAM地址设置 （3）指令3：DDRAM地址设置 （4）指令4：读忙信号和光标地址 BF，这个时候不能接受任何指示，若电压低就是不忙。

（5）指令5：写数据 （6）指令6：读数据 体系中运用这种液晶显示装置作为一个输出的装置。这个电路中的电位装置可以调节其显示的对比程度以及清晰程度。其具体电路原理图如下图所示。

图3.5 LCD1602液晶显示电路原理图 3.2.4按键电路设计 这种按键是一种输入的体制，这是一个连接中点的作用。这种按键的控制机制默认就是高电压的情况之下的，按下按键之后，就变成了低的电压。进而实现对系统的手动输入。其电路原理图如下图所示。

图3.6 按键电路原理图 3.2.5 蜂鸣器报警电路（低电平有效）设计 有源头的蜂鸣器这是一种联合的一体式的结构进行电子通讯的工具，运用一些直流的电压进行供应电量，办公用具等人们日常生活中使用的各类电子有关的产品中作为一个发出声音的电器。这个体系中运用的报警的装置的电压是5V，这种有源头的蜂鸣器的板块，在这个电路中运用三极管进行启动，单片机掌控将其制成低电压的模式，这个蜂鸣器就会自动启动报警装置，相反的情况下，不会发出声响，可以通过掌控输出的方式来掌握这个报警器的鸣叫的方式。电阻为限流电阻，保护作用。

图3.7 蜂鸣器报警电路原理图 3.2.6 LED信号指示灯电路设计 指示灯就是发光的二极管，都具备一个方向导电的性质。电路设计中，电阻可以对电流进行限制，保护指示灯。如果控制好单片机的引脚，使之降低，那么，指示灯就会发光，相反的情况下，指示灯不发光。其具体电路原理图如下图所示。

图3.8 LED灯指示电路原理图 3.2.7 MQ-2甲烷CO气体传感器模块电路设计 MQ-2气体感受器配备的气敏原料为打扫气体环境时比较适合的SnO2材料。感受器的原理是使用温度循环的方法进行低温监察一氧化碳的浓度来进行的，感受器的电导率与室内一氧化碳的浓度呈正比关系进行的，温度过高的监察方法能够检验空气中的可燃气体的存在且清洁空气中的其他有害气体。设计一款简易的方法就能够把电导率的高低转化成一种可读信息，让我们更加直观的看到空气中各种气体的含量。MQ-9则是一类能够迅速感受到液化气、甲烷、CO含量的感受器，比较适合于更多的场合并且价格在可接受范围内。

注意：将传感器插电以后，必须进行缓慢加热20s，这样才能保证信息的精准性，内部含有电热丝的原因，所以会具有适当发热的现象。

一、模块参数 （1） 工作电压：直流5伏。

（2） 能够精准的感受到乙醇存在并自主选择。

（3） 功耗（电流）：150mA。

（4） 能够虚拟输出0-5V的电压，并且呈正比关系。

（5） 实用价值比较高并且平均工作时间很长。

（6） 快速的响应恢复特性。

（7） 有四个螺丝孔便于定位。

二、接口说明 （1）VCC 接电源正极5V。

（2）GND 接电源负极。

（3）DO TTL开关信号输出。

（4）AO 小板虚拟输出数据，0.1-0.3V（基本清洁），浓度最高时的电压为4V。

MQ-2酒甲烷CO传感器内部线路图如下显示，可以看出R6电阻是一个分压电阻，把MQ-2甲烷CO传感器监控的CO、甲烷等气体数据转化成虚拟电压信号AO，模拟量信号接入LM393比较器后，即可与LM393比较器芯片2号引脚所接的电位器分压后的模拟电压进行比较，进而得出DO数字信号（即高低电平信号）。C1、C2称为滤波电容，C1对电源采取滤波模式，使电源稳定进行输出。C2对虚拟信号采取滤波模式，确保虚拟信号能够稳定进行输出。R2、R3均为限流电阻，具有保护 LED灯的作用，避免LED灯短路，LED灯都是低电平有效。R4是一个上拉电阻，即把疑惑的数据经过电阻钳位从而实现高电平的方法，并且具有限流的效果。确保LM393能够产生高低电平数据在和单片机引脚焊接的时候能够平稳采集到电平数据。

图3.9 MQ-2甲烷CO传感器内部电路图 MQ-2甲烷CO传感器接口说明图如下图所示。

图3.10 MQ-2甲烷CO传感器插口说明图 MQ-2甲烷CO传感器模板接口原理图如下图所示。

图3.11 MQ-2甲烷CO传感器内部电路线图 MQ-2甲烷CO传感器板块实物如下图展示。

图3.12 MQ-2甲烷CO传感器模块实物图 3.2.8 PCF8591 A/D采样电路设计 本系统选择PCF8591作为A/D采样芯片。该芯片是一种低耗高能效、独自供能、单片合成的8-bit CMOS类型的数据采集芯片。此芯片具备1个虚拟输出、4个虚拟输入还有1个串行的I²C的总接口。该芯片的的3个IP A2, A0以及A1能够用于硬件IP的编写，能够实现一个I2C的总插口上面连接有8个芯片零件，并不使用其他硬件协助。在该芯片上的数据信息、控制系统以以及进出IP皆为经过互为相通的I2C总线来实现的。

芯片特性 （1）单独供电 （2）PCF8591运行的电压程度为2.5V-6V （3）低待机电流 （4）采取I2C串行来实现输入与输出 （5）PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址 （6）PCF8591的采样率由I2C总线速率决定 （7）个人模拟输入能够改变成差分亦或单端类型的模式 （8）自动增量频道选择 （9）PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD （10）PCF8591内置跟踪保持电路 （11）8-bit逐次逼近A/D转换器 其具体原理图如下图所示。上拉电阻设置为2个，更加方便于信号数字的读取。

图3.13 传感器接电路接口原理图 第四章 系统软件设计 一个单片机项目简单的讲分为硬件和软件的设计，软件设计又分为单元模块驱动程序的设计和系统逻辑的设计，此项目进行源于美国Keil Software企业的Keil uVision4继续研究，编码语言使用了最广为人知的、易于学习了解的C语言进行，首先建立系统软件工程文件，配置开发环境，编写每一单元的模块驱动程序，如模数转换芯片单元驱动程序，保存然后进行检验，检验结束以后进行编码软件，然后将驱动软件全部转移到系统程序里，编译零错误零警告后通过STC-ICP烧录工具将工程.HEX文件下载到主芯片中，不断调试，直到实现设计的功能需求。

4.1 编程语言选择 因为全部项目较为庞大，同时涉及的计算方法比较多，其中就涉及到了浮点数方法，因此该工程的编码语言使用C语言。

针对于绝大多此类的单片机来说，C语言编码还是具备很多的优势的：

（1） 该编码方式更加容易整合到其他程序上面，并且它的适用范围比较广，并且学习较为简单，能够被更多的群众接受并解读，它在结构功能方面、转移性上、解读方面以及维修方面具备更加良好的性能。

（2） 该编码语言的素材库里提供了大量标准化的操作方法。

（3） 经过此编码语言能够提升编程技术，进而能够把已经写好的代码整合到一个新的项目里。

（4） 相对于汇编语言而言，该编码语言更加省时省力。

（5） 该编码语言更加贴近于人类的思维模式，能够被更好的理解与利用。

（6） 规定的操作对象增加了工程的易于理解性能。

（7） 搜索地址的方法与保存皆有编译器进行处理，进行编写的时候不必思考储存器的数据以及地址等问题。

（8） 免于理解处理器的各种的方案以及存储器的功能类型。

（9） 4.2单片机程序开发环境 此项目里的单片机研发环境是Keil uVision4，Keil uVision4开发软件是当下51系列中最为大众的研发系统，Keil uVision4是STC企业主打的一款专门针对于单片机的编码、焊接以及测试的研发环境。可以降低开发周期，从而减少很多成本。Keil uVision4不仅提供了完整的Windows开发环境界面，支持C/C++语言开发，而且其C语言编辑效率很高，方便 了研究者利用C语言来开发软件编码。里面Keil uVision4含有许多方面：

（1）Keil uVision4可以同时进行WIN7与和WINVP的运行。

（2）Keil uVision4能够实现编码、翻译、焊接以及检验的全套工程。

（3）Keil uVision4 C51在Keil C51的基础上，增加了很多新的功能。如Keil uVision4更加增强了对内核微控制器的开发支持，并对Keil C51的开发形式和开发界面进行相应的改进。Keil uVision4软件界面如下图所示。

图4.1 Keil uVision4开发界面图 4.3 Keil uVision4软件开发流程 首先，需要建立“Project”工程，点击Keil uVision4界面中菜单中“Project”，选择“New uVision Project”，为新建的工程命名后点击保存；

然后选择开发单片机芯片的型号，本工程选择“STC89C52”，这样就完成了“Project”的建立；

建立结束，单击“Source Group”，能够不断增加想要的加.c文件，然后单击Add便能够进行文档的编辑，也可以把常用的.c文件拷贝到建立的“Project”目录下面，最后一个完成的工程软件就建立完毕了。具体开发流程如图所示。

图4.2 Keil uVision4软件开发流程图 4.4 STC-ISP-15xx-v6.85p程序烧录软件介绍 在Keil uVision4开发环境下，STC89C52RC芯片的编写软件采用的是stc-isp-15xx-v6.85p烧录程序，该芯片是一个具备代码记忆，在线仿真和串口查看于一起软件备，在51系列智能产品研发过程中得到了广泛使用，实用价值比较高，是当下51系列单片机调控体系的研究中最为重要的环节。在Keil uVision4开发环境中，需要进行一定的配置才能使用，当把下载器（即PL2303串口烧写模块）、PC及设备安装完毕，然后在程序里点击串口号以及单片的类型，还需要将软件的程序调节跟波特率相同。然后选在项目程序“hex”文件所在的地址，最后就可以点击程序下载按钮了。具体下载界面如下图所示。

图4.3 烧录软件对话框 4.5 PL2303串口程序烧写模块介绍 此项目经过PL2303串口烧写的方法来进行单片机的编码。PL2303串口编写板块利用USB的接口，将笔记本电脑针对STC单片机的编码障碍问题进行了简单快捷的解决，此软件的低能高效的优点，是进行研发 STC 体系单片机良好软件。

一、PL2303串口烧写模块特点：

（1） 支持 USB1.1 或 USB2.0 通信；

（2） 基本支持 WIN7、VISTA、WINXP、WIN2000、WINME、WIN98系统运行；

（3） 采用 USB 口供电；

（4） 使用原装进口的芯片，可以更加平稳高效地运行；

（5） 运行速度更加方便快捷，有利于广大用户的普遍应用；

（6） 支持 STC 全系列芯片烧录；

（7） 编码器能够使用5V跟3.3V的输出电压插头；

（8） 编码结束以后工程的使用不会妨碍到原工程的应用；

（9） 进行编码程序的时候最好使用自身带有的电源，亦或者USB接口的电源，同时要确保电流强度小于500ma，避免有所损坏；

模块如下图所示。

图4.4 PL2303串口烧写模块 二、PL2303串口烧写模块引脚说明 （1） +5V 5V输出，如果电路板有外接5V供电，则此引脚可不接。

（2） GND 接GND。

（3） RXD 接单片机的RXD引脚。

（4） TXD 接单片机的RXD引脚。

（5） 3V3 3.3V输出。

三、PL2303单片机跟串口烧写板块的详细接线图如下图显示。

图4.5 PL2303单片机跟串口烧写模块接线图 4.6 程序流程图 此流程的编写与测试是使用Keil uVision4软件来进行的，使用了移植性以及可读性都很好的C语言进行编码。系统运行流程图如下图所示。

图4.6 系统程序流程图 第五章 系统焊接与调试 5.1 电路焊接 手动焊接是古老的器件连接手艺，然而随着科技的发展以及工厂的大批量生产，这种方法显然已经不适用了，然而一些精细的零件的组成，机器加工是达不到那种精密要求的。并且若是粗制滥造，甚至可能会影响到整个机器的使用，这时候手动焊接的魅力就显现出来了。此焊接方法主要有四个步骤：

第一步开始焊接：

将两个零件的连接处擦拭无污迹，接下来将即将进行焊接的零件的角按一定角度掰折一下，但是要避免两脚相交的情况出现，否则不会成功。随后将电烙铁尖端接触到零件角处，放好锡条。这里我们必须知道，一定不要将烙铁尖端触到任何东西，否则会连接到别的东西。

第二步给焊接升温：

结束焊接过程后，还需要将焊锡条进行加热一下，把滚烫的电烙铁置于零件管脚相邻位置，焊锡条会缓慢熔化，要控制好熔化的时间以及温度，要是熔化过度，会很大程度上损坏器件，所以最好将温度控制于400℃上下，熔化2s，当然也有一些零件需要特殊对待。进行焊接的时候，应该将已经结束的零件拿走，如果还要进行加热处理，一般过程为将连接点补充适当的锡丝，使用电烙铁开始加热，在此过程中必须把多余的零件拿走，并且控制温度，否则零件易受损。

第三部清理焊接面：

结束了上一步的工作的时候，若是担心两个器件之间连接有所失误或者存在接错的现象，可以略微修正。一般会出现两种失误，首先可能会产生焊锡多余的现象，解决办法就是将电烙铁置于多余处进行摩擦，即可将剩余部分擦掉，此方法不奏效的话还可以使用吸锡器，强制吸走。还可能会产生焊锡不足的情况，这时候连接处会凹凸不平，解决办法是将连接处补焊，但是需要适量，否则会误接到其他零件引起事故。

第四部检查焊点：

结束上面检查的时候，便开始纵观整个工程，需要观察连接处是否光滑、饱满、有色泽以及是否牢固，不能有接错接重的现象。

5.2 系统调试 整个软件进行使用检测之前，还要查验零件的焊接之间是否还有所缺陷，比如焊接不牢，焊接错误，两级接反或者接口断裂等错误，在使用万能表测试电流，观察正负极连接是否正确以及接线正确与否，最终保证系统焊接没有问题。

在搭建调试平台后，需要对软件程序进行调试，若程序调试没有问题，接下来开始验证系统功能是否满足要求，若功能有问题，需要继续调试程序，反复进行，直到所有功能都满足为止。

5.2.1 系统程序调试 软件调试步骤如下：

(1) 在Keil4软件中先创建一个工程：打开“工程”软件，将工程名字设置为 “源于单片机的煤气警报系统的设计与完成”，并保存；

然后器件选择“”目录下的“”。

（2）新建用户源文件：新建一个空白文档，然后在里面编写代码，结束以后保存为 “源于单片机的煤气警报系统的设计与完成.c”，新文件创建完成。

（3）程序的编写检测：点击编码按钮，该编码文件即将主动进行，我们可以根据弹出的窗口里的消息进行下一步操作，若是存在error的话，就需要我们根据消息进行改正错误操作，改到全部正确方可停止，例如5.3显示。

提示信息无错误 （4）若程序编译无错误后，则通过PL2303串口烧写模块烧写程序，开始验证系统功能是否满足要求，若功能有问题，需要继续调试程序，反复进行，直到所有功能都满足为止。

5.2.2硬件测试 硬件调试是检测的最后一个步骤，即使用示波器、直流电源或者万能表将接在一起的零件进行检查，测试所有的部件是否都可以常规运行，检验通常分为动态跟静态两种方法。

一、静态调试，该检查方式可有四个步骤：：

（1）肉眼观察。观察焊接有无瑕疵，零件与零件以及零件管脚的焊接有无瑕疵，是否有短路损坏。

（2）使用万用表调试。先检验电源短路与否，再检查测量管脚连接是否有错误接线的现象。

（3）上电检查。检查完前两部都正常无损坏以后，就能够进行上电检查了，检验所有的零件是否完好，在进行功能检测。

（4）综合检查测试。本项目并不适合使用此类检查方案，仅适用于单片机启动的机器。

二、动态调试：

表达的是在静态调试正常以后，进行的下一项调试，检查的是所有的零件是否有所损坏，机器是否完好，需要保证系统能够正常开发，以防机器内部被破坏，阻碍系统正常运行。

5.3 实物展示 本设计实物如下图所示。

系统测试图 结 论 从课题发下到现在顺利完成，期间经历了几个月的艰苦奋战，该设计属于嵌入式领域的一小部分，涉及的知识原理从电路到系统软件，开发的过程中深感自身知识的匮乏，在开题之前，重新巩固了大学这几年来所学的专业知识以及自学相关控制知识，为方案实施打下良好基础。简易梳理一下全部项目，从始至终，一直在产品用户的方向思考问题，以市场产品的思维去定位、设计架构，硬件材料的选型经过查阅多方资料、综合现有产品的技术，分析技术可行性，进行好的资源整合，在其上加以创新。再到开发方案的设计，包括硬件架构的设计和软件架构的设计，这段过程中，我总结了自身技术上的不足，努力增加自己的软件开发能力，并且熟练运用，同时也深知以前学习的知识太过于浅薄，当然在实际项目的开发过程中，软件要具备高内聚低耦合的条件，硬件要具备高性能低成本的基础。方案设计完最后就到实际开发了，元器件下单购买回来，这里其实总结出寻找硬件供应商很重要，根据工程图所示使用工具将零件进行焊接，编码测试软件进行检验，设计系统程序，不断反复测试调试，完善功能和性能，到最后成品设计完成，不断优化，升级迭代，就算是开发完成了。

通过努力，经过实际测试，此次设计最后开发出的实物能满足我的课题需求功能，同时我也总结出了技术本身没有价值观，但可以塑造价值观，以后一定要不断提升自己的个人技能，个人综合素质全面发展，这样才能立足于社会形成核心竞争力，我也清醒地认识到，自己掌握的知识还十分欠缺且实战经验不足，以后要想从事技术职业，必须要具备良好的职业素养以及严谨的工作作风。

致 谢 论文结束以后，也就表示我的大学生涯也就此结束了，我感到了深深的不舍之情，然天下无不散的筵席。在大学上学的这几年中，我从一位刚开始懵懂无知的技术小白，受老师同学的启蒙和帮助，经历无数知识海洋岁月的洗礼，理论加实践检验，到如今能独立开发一些小型的单片机控制项目，我的动手操作能力获得了巨大的提高，我的成长与成功是离不开老师同学的帮助，在此表示我深深的感谢。此次毕业设计能顺利完成，首先得真挚地感谢我的指导老师，是您在我迷茫之际给予我灵感，在我开发遇到瓶颈之际给予我难题解决的方向，在我执笔之际给予我建议细心指导，您是多么的知识渊博、尽职尽责、无私奉献，在您这，我不仅学到工作处事之态度，而且学到技术开发之道方，感恩祝愿，再次感谢指导老师对我的帮助。并且对于大学生涯的任课老师也是非常感激的，感谢他们的谆谆教导，课后热心指导，因为这样，我的专业知识才得到提升，为此次的毕业设计打下坚实基础，你们的教学精神为学生营造学术氛围，衷心的感谢你们。最后要感谢的是我的同窗好友们，这几年我们一起学习一起成长，在这毕设过程中你们在陪伴中一直支持者我，让我能直挂云帆顺利完成的设计，并且综合这几年学习的知识，累积经验，为工作打基础，谢谢你们。很庆幸大学期间有你们这些良师益友。

最最要感谢的是生我养我教育我辛勤的父母，给我一个温馨的港湾，他们的爱与关怀无微不至，不求回报，给了我一个坚实的后盾，勇往直前，无论在学习上、生活上、还是工作上，一直前进，感谢。

“欲穷千里目，更上一层楼”，人生需要不断努力拼搏，活出人生的意义，这篇论文给我大学生活画上圆满的句号，未来继续前进。

参 考 文 献 [1]王洋洋,秦浩,杨永超,刘玺,陈中,张体磊.电化学多组分气体传感器设计与性能分析[J].传感器与微系统,2018(11):87-89. [2]吴丽倩,宋红杰,吕弋.硫化氢气体传感器的研究进展[J].分析测试学报,2018(10):1192-1198. [3]秦浩,王洋洋,杨永超,刘洋,刘玺,程振乾.开放式快响应电化学NH_3传感器研制[J].传感器与微系统,2018,37(09):81-83. [4]韩卫济,孙鹤,徐光,赵全.气体传感器综述[J].计算机产品与流通,2018(02):277. [5]李颖,付金宇,侯永超.有害气体检测的电化学技术的应用发展[J].科学技术与工程,2018,18(03):132-141. [6]王强.基于电化学传感器的有毒气体检测器设计[J].科技创新与应用,2017(33):92-93. [7]詹志鹏,秦超凡,张小水.纸质低成本电化学CO气体传感器[J].电子技术与软件工程,2017(21):102-103. [8]余健.便携式多气体浓度检测仪设计[D].郑州大学,2016. [9]王秋花.基于电化学传感器的多组分气体浓度检测仪[D].西安理工大学,2010. [10]乔忠.便携式气体检测仪的设计与研究[D].郑州大学,2016. [11]王博.便携式甲醛气体检测仪的设计与实现[D].西安电子科技大学,2015. [12]邓岩.基于新型传感器的便携式气体检测仪[D].江西师范大学,2016. [13]张彤.基于STM32的便携式多气体检测仪的研究与设计[D].齐齐哈尔大学,2015. [14]赵灵远.基于ADuC7060多功能手持式气体检测仪的设计[D].西安工业大学,2015. [15]崔乃超.便携式矿用多参数气体探测器设计[D].哈尔滨理工大学,2014..

《气体灭火系统设计规范》

标准号：
GB 50370-2005 发布日期：
2006 年 03 月 02 日 实施日期：
2006 年 05 月 01 日

发布单位：
中华人民共和国建设部 / 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 出版单位：
中国计划出版社

摘要：
本规范是根据建设部建标 [2002]269 5- 文《 2001 —— 2002 年度工程建设国家标准制定、修订计划》要求编制完成的。本规范共分六章内容包括 : 总则、术语和符号、设计要求、系统组件、操作与控制、安全要求等。

其中，第 3.1.4、3.1.

5、3.1.

15、3.1.

16、3.2.7、3.2.

9、3.3.1、3.3.

7、3.3.

16、3.4.1、3.4.

3、3.5.1、3.5.

5、4.1.3、4.1.

4、4.1.8、4.1.

10、5.0.2、5.0.

4、5.0.8 等条为强制性条文。

1 总则

1.0.1 为合理设计气体灭火系统，减少火灾危害，保护人身和财产的安全，制定本规范。

1.0.2 本规范适用于新建、改建、扩建的工业和民用建筑中设置的七氟丙烷、IG541 混合气体和热气溶胶全淹没灭火系统的设计。

1.0.3 气体灭火系统的设计，应遵循国家有关方针和政策，做到安全可靠、技术先进、经济合理 1.0.4 设计采用的系统产品及组件，必须符合国家有关标准和规定的要求。

1.0.5 气体灭火系统设计，除应符合本规范外，还应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语和符号

2.1 术语

2.1.1 防护区 protected area

满足全淹没灭火系统要求的有限封闭空间。

2.1.2 全淹没灭火系统 total flooding extinguishing system

在规定的时间内，向防护区喷放设计规定用量的灭火剂，并使其均匀地充满整个防护区的灭火系统。

2.1.3 管网灭火系统 piping extinguishing system

按一定的应用条件进行设计计算，将灭火剂从储存装置经由干管支管输送至喷放组件实施喷放的灭火系统。

2.1.4 预制灭火系统 pre-engineered systems

按一定的应用条件，将灭火剂储存装置和喷放组件等预先设计、组装成套且具有联动控制功能的灭火系统。

2.1.5 组合分配系统 combined distribution systems

用一套气体灭火剂储存装置通过管网的选择分配，保护两个或两个以上防护区的灭火系统。

2.1.6 灭火浓度 flame extinguishing concentration

在 l01kPa 大气压和规定的温度条件下，扑灭某种火灾所需气体灭火剂在空气中的最小体积百分比。

2.1.7 灭火密度 flame extinguishing density

在 1O1kPa 大气压和规定的温度条件下，扑灭单位容积内某种火灾所需固体热气溶胶发生剂的质量。

2.1.8 惰化浓度 inerting concentration

有火源引人时，在 101kPa 大气压和规定的温度条件下，能抑制空气中任意浓度的易燃可燃气体或易燃可燃液体蒸气的燃烧发生所需的气体灭火剂在空气中的最小体积百分比。

2.1.9 浸溃时间 soaking time

在防护区内维持设计规定的灭火剂浓度，使火灾完全熄灭所需的时间。

2.1.10 泄压口 preure relief opening

灭火剂喷放时，防止防护区内压超过允许压强，泄放压力的开口。

2.1.11 过程中点 course middle point

喷放过程中，当灭火剂喷出量为设计用量 50% 时的系统状态。

2.1.12 无毒性反应浓度（ NOAEI 浓度） NOAEL concentration

观察不到由灭火剂毒性影响产生生理反应的灭火剂最大浓度。

2.1.13 有毒性反应浓度（ LOAEL 浓度） LOAELc oncentration

能观察到由灭火剂毒性影响产生生理反应的灭火剂最小浓度。

2.1.14 热气溶胶 condensed fire extinguishing aerosol

由固体化学混合物（热气溶胶发生剂）经化学反应生成的具有灭火性质的气溶胶，包括 s 型热气溶胶、K 型热气溶胶和其他型热气溶胶。

2.2 符号

C l ——灭火设计浓度或惰化设计浓度；

C 2 ——灭火设计密度；

D ——管道内径；

F c ——喷头等效孔口面积；

F k ——减压孔板孔口面积；

F x ——泄压口面积；

g ——重力加速度；

H ——过程中点时，喷头高度相对储存容器内液面的位差；

- 2Y 2 一一计算管段末端压力系数；

Z 1 一一计算管段始端密度系数；

Z 2 一一计算管段末端密度系数；

г一一七氟丙烷液体密度；

δ一一落 压比；

\\" η一一充装量；

μ k 一一减压孔板流量系数；

Δ P 一一计算管段阻力损失；

Δ W 1 一一储存容器内的灭火剂剩余量；

Δ W 2 一一管道内的灭火剂剩余量。

3 设计要求

3.1 一般规定

3.1.1 采用气体灭火系统保护的防护区，其灭火设计用量或惰化设计用量，应根据防护区内可燃物相应的灭火设计浓度或惰化设计浓度经计算确定。

3.1.2 有爆炸危险的气体、液体类火灾的防护区，应采用惰化设计浓度；
无爆炸危险的气体、液体类火灾和固体类火灾的防护区，应采用灭火设计浓度。

3.1.3 几种可燃物共存或混合时，灭火设计浓度或惰化设计浓度，应按其中最大的灭火设计浓度或惰化设计浓度确定。

3.1.4 两个或两个以上的防护区采用组合分配系统时，一个组合分配系统所保护的防护区不应超过 8 个。

3.1.5 组合分配系统的灭火剂储存量，应按储存量最大的防护区确定。

3.1.6 灭火系统的灭火剂储存量，应为防护区的灭火设计用量、储存容器内的灭火剂剩余量和管网内的灭火剂剩余量之和。

3.1.7 灭火系统的储存装置72小时内不能重新充装恢复工作的，应按系统原储存量的 100%设置备用量。

3.1.8 灭火系统的设计温度，应采用20 0 C .

3.1.9 同一集流管上的储存容器，其规格、充压压力和充装量应相同。

3.1.10 同一防护区，当设计两套或三套管网时，集流管可分别设置，系统启动装置必须共用。各管网上喷头流量均应按同一灭火设计浓度、同一喷放时间进行设计。

3.1.11 管网上不应采用四通管件进行分流。

3.1.12 喷头的保护高度和保护半径，应符合下列规定：

1 最大保护高度不宜大于 6.5m；

2 最小保护高度不应小于 0.3m；

3 喷头安装高度小于 1.5m时，保护半径不宜大于4.5m；

- 4计算。

3.2.9 喷放灭火荆前。防护区内除泄压口外的开口应能自行关闭。

3.2.10 防护区的最低环境温度不应低于－10 0 C

3.3 七氟丙烷灭火系统

3.3.1 七氟丙烷灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的1.3 倍，惰化设计浓度不应小于惰化浓度的1.1倍。

3.3.2 固体表面火灾的灭火浓度为5.8%，其他灭火浓度可按本规范附录 A 中表 A-1 的规定取值，惰化浓度可按本规范附录A中表 A-2 的规定取值。本规范附录 A 中未列出的，应经试验确定。

3.3.3 图书、档案、票据和文物资料库等防护区，灭火设计浓度宜采用 10% 。

3.3.4 油浸变压器室、带油开关的配电室和自备发电机房等防护区，灭火设计浓度宜采用 9%。

3.3.5 通讯机房和电子计算机房等防护区，灭火设计浓度宜采用 8%

3.3.6 防护区实际应用的浓度不应大于灭火设计浓度的 1.1 倍。

3.3.7 在通讯机房和电子计算机房等防护区，设计喷放时间不应大于 8s ；
在其他防护区。设计喷放时间不应大于 l0s 。

3.3.8 灭火浸溃时间应符合下列规定：

1 木材、纸张、织物等固体表面火灾，宜采用 20min ；

2 通讯机房、电子计算机房内的电气设备火灾，应采用 5min

3 其他固体表面火灾，宜采用 10min ；

4 气体和液体火灾，不应小于 lmin 。

3.3.9 七氟丙烷灭火系统应采用氮气增压输送。氮气的含水量不应大于 0.006% 储存容 器的增压压力宜分为三级，并应符合下列规定：

1 一级 2.5+0.1 MPa （表压）；

2 二级 4.2+0.1 MPa （表压）；

3 三级 5.6 +0.1 MPa （表压）。

3.3.10 七氟丙烷单位容积的充装量应符合下列规定：

1 一级 增压储存容器，不应大于 1120kg /m3；

2 二级 增压焊接结构储存容器，不应大于 950kg / m3；

3 二级 增压无缝结构储存容器，不应大于 1120kg / m3；

4 三级 增压储存容器，不应大于 1080kg / m3。

3.3.11 管网的管道内容积，不应大于流经该管网的七氟丙烷储存量体积的 80%

3.3.12 管网布置宜设计为均衡系统，并应符合下列规定：

1 喷头设计流量应相等；

- 6

3.3.15 管网计算应符合下列规定：

1 管网计算时，各管道中灭火剂的流量，宜采用平均设计流量。

2 主干管平均设计流量，应按下式计算：

( 3.3.15 -1)

式中 Q w ——主干管平均设计流量（ kg/s ）；

t ——灭火剂设计喷放时间（ s ）。

3 支管平均设计流量，应按下式计算：

( 3.3.15 -2)

式中 Q g ——支管平均设计流量（ kg/s ）；

N ——安装在计算支管下游的喷头数量（个）；

Q c ——单个喷头的设计流量（ kg/s ）。

4 管网阻力损失宜采用过程中点时储存容器内压力和平均设计流量进行计算。

5、过程中点时储存容器内压力，宜按下式计算：

( 3.3.15 -3)

( 3.3.15 -4)

式中 P m ——过程中点时储存容器内压力（ MPa ，绝对压力）；

P 0 ——灭 火 剂储存容器增压压力（ MPa ，绝对压力）；

V 0 ——喷 放 前，全部储存容器内的气相总容积（ m3）；

г——七 氟 丙 烷液体密度（ kg/m3）， 20 ℃ 时为 1407kg /m3；

Vp ——管 网 的 管道内容积（ m3）；

n ——储 存 容 器的数量（个）；

Vb 储 存 容器的容量（m3）；

η——充 装 量 （ kg/m3）

6 管网的阻力损失应根据管道种类确定。当采用镀锌钢管时，其阻力损失可按下式计算：

( 3.3.15 -5)

式中 Δ P ——计算管段阻力损失（ MPa ） ；

L ——管 道 计 算 长 度（ m ），为计算管段中沿程长度与局部损 失 当 量 长 度之和 ；

Q ——管道设计流量（ kg/s ） ；

D ——管道内径（ mm ）

7 初选管径可按管道设计流量，参照下列公式计算：

( 3.3.15 -6)

( 3.3.15 -7)

8 喷头工作压力应按下式计算：

( 3.3.15 -8)

式中 P c ——喷头工作压力（ MPa ，绝对压力）；
艺

——系统流程阻力总损失（ MPa ）

N d ——流程中计算管段的数量；

P h ——高程压头（ MPa ） .，

9 高程压头应按下式计算：

( 3.3.15 -9)

式中 H ——过程中点时，喷头高度相对储存容器内液面的位差（ m ） ；

g ——重力加速度（ m/s2）

3.3.16 七氟丙烷气体灭火系统的喷头工作压力的计算结果，应符合下列规定：

1 一级增压储存容器的系统 P c > 0.6 （ MPa ，绝对压力）；

二级增压储存容器的系统 P c > 0.7 （ MPa ，绝对压力）；

三级增压储存容器的系统 P c > 0.8 （ MPa ，绝对压力）。

（ MPa ，绝对压力）。

3.3.17 喷头等效孔口面积应按下式计算：

( 3.3.17 )

式中 F c ——喷头等效孔口面积（ cm2）；

q c ——等效孔口单位面积喷射率 [kg/ （ s · cm2） ] ，可按本规范附录C采用。

3.3.18 喷头的实际孔口面积，应经试验确定，喷头规格应符合本规范附录 D 的规定。

3.4 IG541 混合气体灭火系统

3.4.1 IG541 混合气体灭火系统的灭火设计浓度不应小于灭火浓度的 1.3 倍，惰化设计浓度不应小于灭火浓度的 1.1 倍。

3.4.2 固体表面火灾的灭火浓度为 28.1% ，其他灭火浓度可按本规范附录 A 中表 A-3 的规定取值，惰化浓度可按本规范附录 A 中表 A-4 的规定取值。本规范附录 A 中未列出的，应经试验确定。

3.4.3 当 IG541 混合气体灭火剂喷放至设计用量的 95% 时，其喷放时间不应大于 60s ，且不应小于 48s.

3.5 热气溶胶预制灭火系统

3.5.1 热气溶胶预制灭火系统的灭火设计密度不应小于灭火密度的 1.3 倍。

3.5.2 S 型和 K 型热气溶胶灭固体表面火灾的灭火密度为 l 00g /m3。

3.5.3 通讯机房和电子计算机房等场所的电气设备火灾， S 型热气溶胶的灭火设计密度不应小于 1308/m3。

3.5.4 电缆隧道 ( 夹层、井 ) 及自备发电机房火灾， S 型和 K 型热气溶胶的灭火设计密度不应小于 140g /m3 。

3.5.5 在通讯机房、电子计算机房等防护区，灭火剂喷放时间不应大于 90s, 喷口温度不应大于 15090 ；
在其他防护区 .喷放时间不应大 120s, 喷口温度不应大干 1501C ,

3.5.6 S 型和 K 型热气溶胶对其他可燃物的灭火密度应经试验确定

3.5, 7 其他型热气溶胶的灭火密度应经试验确定

3.5.8 灭火浸渍时间应符合下列规定 :

1 木材、纸张、织物等固体表面火灾，应采用 20min ；

2 通讯机房、电子计算机房等防护区火灾及其他固体表面火灾，应采用 l0min,

3.5.9 灭火设计用量应按下式计算 :

W=C2 · Kv · V ( 3.5.9 )

式中 W ——灭火设计用量 (kg) ；

C2 ——灭火设计密度 (kg/m3) ；

V ——防护区净容积 (m3) ；

Kv ——容积修正系数。V

V ≥1000m3 ,Kv=1.2 。

4 系统组件

4.1 一般规定

4.1.1 储存装置应符合下列规定 :

1 管网系统的储存装置应由储存容器、容器阀和集流管等组成；
七氟丙烷和 IG541 预制灭火系统的储存装置，应由储存容器、容器阀等组成；
热气溶胶预制灭火系统的储存装置应由发生剂罐、引发器和保护箱 ( 壳 ) 体等组成；

2 容器阀和集流管之间应采用挠性连接。储存容器和集流管应采用支架固定；

3 储存装置上应设耐久的固定铭牌，并应标明每个容器的编号、容积、皮重、灭火剂名称、充装量、充装日期和充压压力等；

4 管网灭火系统的储存装置宜设在专用储瓶间内。储瓶间宜靠近防护区，并应符合建筑物耐火等级不低于二级的有关规定及有关压力容器存放的规定，且应有直接通向室外或疏散走道的出口。储瓶间和设置预制灭火系统的防护区的环境温度应为 -10 ～ 50 ℃ ；

5 储存装置的布置，应便于操作、维修及避免阳光照射。操作面距墙面或两操作面之间的距离，不宜小于 1.0m ，且不应小于储存容器外径的 1.5 倍。

4.1.2 储存容器、驱动气体储瓶的设计与使用应符合国家现行《气瓶安全监察规程》及《压力容器安全技术监察规程》的规定。

4.1.3 储存装置的储存容器与其他组件的公称工作压力。不应小于在最高环境温度下所承受的工作压力。

4.1.4 在储存容器或容器阁上，应设安全泄压装盆和压力表。组合分配系统的集流管，应设安全泄压装置。安全泄压装置的动作压力，应符合相应气体灭火系统的设计规定。

4.1.5 在通向每个防护区的灭火系统主管道上，应设压力讯号器或流量讯号器

4.1.6 组合分配系统中的每个防护区应设置控制灭火剂流向的选择阀，其公称直径应与该防护区灭火系统的主管道公称直径相等。

选择阀的位置应靠近储存容器且便于操作。选择阀应设有标明其工作防护区的永久性铭牌。

4.1.7 喷头应有型号、规格的永久性标识。设置在有粉尘、油雾等防护区的喷头，应有防护装置。

4.1.8 喷头的布置应满足喷放后气体灭火剂在防护区内均匀分布的要求。当保护对象属可燃液体时，喷头射流方向不应朝向液体表面。

4.1.9 管道及管道附件应符合下列规定 :

1 输送气体灭火剂的管道应采用无缝钢管。其质量应符合现行国家标准《输送流体用无缝钢管》 GB/T 8163, 《高压锅炉用无缝钢管》 GB 531 。等的规定。无缝钢管内外应进行防腐处理，防腐处理宜采用符合环保要求的方式；

- 11系统应设自动控制和手动控制两种启动方式。

5.0.3 采用自动控制启动方式时，根据人员安全撤离防护区的需要，应有不大于 306 的可控延迟喷射；
对于平时无人工作的防护区，可设置为无延迟的喷射。

5.0.4 灭火设计浓度或实际使用浓度大于无毒性反应浓度 (NOAEL 浓度 ) 的防护区和采用热气溶胶预制灭火系统的防护区，应设手动与自动控制的转换装置。当人员进入防护区时，应能将灭火系统转换为手动控制方式；
当人员离开时，应能恢复为自动控制方式。防护区内外应设手动、自动控制状态的显示装置。

5.0.5 自动控制装置应在接到两个独立的火灾信号后才能启动。手动控制装置和手动与自动转换装置应设在防护区疏散出口的门外便于操作的地方，安装高度为中心点距地面 1.5m 。机械应急操作装置应设在储瓶间内或防护区疏散出口门外便于操作的地方。

5.0.6 气体灭火系统的操作与控制，应包括对开口封闭装置、通风机械和防火阀等设备的联动操作与控制。

5.0.7 设有消防控制室的场所，各防护区灭火控制系统的有关信息，应传送给消防控制室。

5.0.8 气体灭火系统的电源，应符合国家现行有关消防技术标准的规定；
采用气动力源时，应保证系统操作和控制需要的压力和气量。

5.0.9 组合分配系统启动时，选择阀应在容器阀开启前或同时打开。

6 安全要求

6.0.1 防护区应有保证人员在 30s 内疏散完毕的通道和出口。

6.0.2 防护区内的疏散通道及出口，应设应急照明与疏散指示标志。防护区内应设火灾声报警器，必要时，可增设闪光报警器。防护区的人口处应设火灾声、光报警器和灭火剂喷放指示灯，以及防护区采用的相应气体灭火系统的永久性标志牌。灭火剂喷放指示灯信号，应保持到防护区通风换气后，以手动方式解除。

6.0.3 防护区的门应向疏散方向开启，并能自行关闭；
用于疏散的门必须能从防护区内打开。

6.0.4 灭火后的防护区应通风换气，地下防护区和无窗或设固定窗扇的地上防护区，应设置机械排风装置，排风口宜设在防护区的下部并应直通室外。通信机房、电子计算机房等场所的通风换气次数应不少于每小时 5 次。

6.0.5 储瓶间的门应向外开启，储瓶间内应设应急照明；
储瓶间应有良好的通风条件，地下储瓶间应设机械排风装置，排风口应设在下部，可通过排风管排出室外。

6.0.6 经过有爆炸危险和变电、配电场所的管网，以及布设在以上场所的金属箱体等，应设防静电接地。

6.0.7 有人工作防护区的灭火设计浓度或实际使用浓度。

不应大于有毒性反应浓度 (LOAEL 浓度 ) ，该值应符合本规范附录 G 的规定。

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