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也可以到各大电子设计类论坛去看看 《电子制作》1998年12期  

燃气报警器在日本的应用

摘要：燃气泄漏报警器在日本的发展已途30年,30年来, 日本政府和生产企业大力推广报警器的使鼡、使燃气泄漏和爆炸等事故的事故率远远低于欧美等发达国家。燃气报警器已成为了家庭生活的必需品

日本使用液化石油气始于1952年70年代燃气用户急剧增长、到现在用户已達23，295000户，然而家用燃气报警器在70年代才开始推广据统计，1970年一年共发生将近800起燃气事故随着日本燃气的普及，家用燃气报警器的研淛、开发和销售发展迅速现在已有99．1％的液化石油气用户(包括管道和瓶装)装上报警器。据1998年资料显示每年与液化石油气有关的事故仅發生75起。而城市燃气管道用户发生事故率更低在全国22，418186户城市燃气管道用户中一年发生事故仅为16起，燃气报警器普及率也达到了89．8％可以说，家用燃气报警器已成为日本家庭生活的必需品

2日本应用燃气报警器的历史

2．1日本第一台燃气报警器的诞生

60年代、日本九洲大學清山哲郎教授在进行氧化物催化剂研究时发现，氧化物半导体的电导宰随环境中还原性气体的浓度而变化、反过来利用这一现象便可通过测定氧化物半导体的电导率检测环境中的还原性气体的浓度，这就是人类最初的气体传感器、清山教授因此被人们尊称为“化学传感器之父”不久，日本的田口先生又完全独立地发现这一科学现象他在氧化物中添加微量的铂和把等贵金属、经过高温烧结制成半导体材料、它就是现在半导体传感器的关键元器件。气体传感原理被发现后不久很快在1963年5月、 由日本新宇宙电机株式会社开发出了第一台接觸燃烧式家用燃气泄漏报警器，次年12月改良产品问 世命名为“电子燃气报警器”，这时的报警器已经可 以检测燃气、一氧化碳等气体鈳以安装在浴室或者 采用集中监视、从功能上讲，已经较适合家庭使用了

随着研究的不断深入，1969年2月 日本的科研 人员又开发出了世界仩第一台半导体式家用燃气泄漏报警器。半导体式与接触燃烧式相LL具有成本低、灵 敏度高、寿命长、不易与硫、氯等元素化合而失敏等 優点，应用前景更广泛

2．2日本政府对燃气报警器的有关规定

1980年8月的一天，在日本中部静冈县某地下商 业街、发生了大爆炸、在场的不少顧客受到伤害当 救援和消防人员进入现场又发生第二次爆炸，死伤人 员共达213名该事故的原因虽然至今仍未断定是由 燃气泄漏引起还是甴地下自然产生的沼气引起的，但 是这次事故加速了当时日本政府对公共场所安装燃 气报警器义务化工作的进程。日本政府对相关的法律 比如液化石油气法、燃气事业法、消防法和建筑基准 法等进行了重新研究和修订，最终于1981年2月正 式提出了对“公寓、居民大楼等公囲住宅、非特定多 数人进出的设施、建筑物以及地下街”等地点的燃气 报警器的义务安装。

1983年11月22日在静冈县一所娱乐场所野餐 餐厅发生┅起液化石油气爆炸事故，顾客和餐厅职员 有14人死亡、27人受伤这是日本液化石油气历史上 另一次重大的爆炸事件，震动了全国液化气行業、同 时也引起日本政府的高度重视政府以此为契机，与 液化石油气行业携手加强行业的安全措施、其中最主 要的就是全力致力于推广報警器

2．3燃气报警器的安装场所

在日本的《液化石油气法》、《燃气事业法》、《消防法》以及《建筑基难法》等各种掖律法规中根据燃气的种类、规定必须在以下建筑物中、有灶具的房间都必须安装。

(1)特定地下街、特定地下室；

(2)其他种类的地下室(如：地下仓库、地窖等)；

(3)集体宿舍(如：公寓式住宅、公寓大楼等)；

(4)餐馆饮食店等建筑物；

a．剧场、电影院、公众会堂等类似的场所；

b．夜总会、游乐场等类似的場所；

c．宴会会场以及餐馆、餐厅等饮食店；

d．百货商场及超级市场；

g．幼儿园、学校等各种校舍；

h．图书馆、博物馆、美术馆；

j．车站、码头及机场等类似场所；

k．神社、寺院、教会等类似场所；

l．室内面积超过1000平方米的事务所

(5)高层建筑(高度在60米以上的)；

(6)燃气管道的穿牆管部分。

3燃气报警器的普及与宣传

日本为了大力普及和宣传燃气报警器于1986年元月，官民共同组织“安全的液化石油气燃具普及谈心会”发起了“安全的液化石油气燃具普及达到100％”的活动直至1993年7月，燃气报警器普及率达到95．8％基本实现了“将燃气事故减少到1／5”。圖1是1981年至1998年燃气报警器普及率与事故件数、死亡人数的统计

图中数据是根据日本的LPG联合会调查以及日本 通产省的LPG事故统计数字得出来的。很明显随着 LPG报警器普及率的增长，燃气爆炸事故及死亡人数 是逐年下降的

但是，一氧化碳中毒事件及死亡人数却未因燃气 报警器的普及呈现减少趋势1989年9人死于一氧化碳中毒，1990年7人、1991年8人、1992年16人1993 年5月，在日本中部山梨县一座避暑山庄发生因大型 热水器排气管不完备洏发生一氧化碳中毒事件造成 7人死亡的惨案。如何防止一氧化碳中毒成为安全使 用液化石油气的又一个重要课题一次又一次血的教 训加速了“防止不完全燃烧中毒的燃气报警器”的研 制和开发。

4日本燃气报警器工业会

在推广燃气报警器的初期日本企业有过一段困 难时期。不少燃气报警器厂家片面地追求高灵敏度的传感器造成报警器过于敏感，很多消费者投诉“怎 么回事我买的报警器遇到香烟会叫，遇到煤气反而不叫质量不行啊!”……，这些“质量”问题的出现一度使人们对报警器失去了信心。面对这种情况 生产厂商们开始討论有关燃气的行业标准，1970年 由日本高压气保安协会制定出了统一标准并负责检定， 至此报警器行业的发展才开始步入了正轨。

为了茬一般家庭、餐厅等地推广使用报警器及其 联动装置提高报警产品得质量，确保消费者的安全 1975年12月、由22家日本Rl日企业又联合组成了“ㄖ本燃气报警器工业会”。

工业会的成立促进了企业与政府机构的交流， 促使了报警器及相关行业的发展工业会中有不少是 大家熟悉嘚，如：富士电机株式会社、费加罗技研株 式会社和新宇宙电机株式会社等其中费加罗、新宇宙公司已分别在我国的天津和上海两地成竝了合资公 司、日本先进的燃气报警产品正逐渐走人中国的家庭。

5日本燃气报警器的种类及特点

按报警器测试的气种分类有用于检测各種煤气 的“全气种”报警器，有用于检测比空气轻的“轻质气”(如：天然气、煤制气)报警器也有用于检测比空气重的“重质气”(如：液囮石油气)报警器。所以在选用和安装燃气报警气时一定要明确燃气的气质和使用环境。从报警气结构分类有以下几种：

5．1．1一体式报警器

指气体传感器和报警蜂鸣器组装在同一个外壳内的报警器。带输出端子的报警器可以控制切断阀、户外蜂鸣器、小型马达等联动装置

—体式报警器安装单，价格较便宜、适合安装在个别住宅、小规模场所其报警的形式通常是蜂鸣声，也有语音报警还有闪光等报警，这是为方便听力有问题的用户

5．1．2分离式报警器

指气体传感器和报警蜂鸣器未组装在同—个外壳内的报警器、气体传感器部分称检测器，报警蜂鸣器部分称报警器两者是通过信号线相连的。

检测器有耐湿防滴等外壳设计可以在经常溅到水的地方，如厨房、浴室以及哋井等处设置

带有信号输出的分离式报警器还可以与切断阀等装置联动。

5．1．3外部报警式报警器(户外蜂鸣器联动式)

由一体式报警器驱动戶外蜂鸣器动作当室内的报警器延续一定时间报警(约20至60秒)后，户外安装的报警器就会鸣响这样、可以让第三者也知道户内有煤气泄漏。另外户外蜂鸣器也有通电指示灯，当室内的报警器插头脱落时户外蜂鸣器会显示“消灯”。这样第三者就可以判断户内的报警器凊况了。

5．1．4集中监示型报警器

多部一体式报警器、分离式报警器以及在管理室设置的监示盘通过信号线相连，构成集中监示型报警器在特定的地下街、特定的地下室中要求安装这种报警器。

末端的报警器与集中监示盘也可以通过中继器相连在某个报警器检测到煤气後，在一定时间内连续鸣响通过集中监示盘表示出该报警器所在的场所有煤气泄漏。另外在报警器掉电的时候、集中监示盘还能发出故障报警。

在特定地下街和特定地下室等场所设置的集中监示盘均应有后备电池另外，还必须设置非常电源、声音报警装置以及燃气泄漏指示灯

5．1．5吸引式报警器

在埋地煤气管附近埋设燃气收集，通过吸引装 置对内气体进行监测当埋地煤气管出现泄漏，检 测部分即能監测到泄漏、这时报警器会发出报警，并 且将信号送到控制或切断装置上

5．1．6不完全燃烧报警器(CO感应器)

随试着测试目的延伸，又发展於燃气泄漏火灾报 警装置、不完全燃烧报警器(CO感应器)

5．2报警器联动安全系统

5．2．1煤气泄漏报警切断装置

这种装置由报警器、控制器以及切断阀组成。 当报警器连续25秒至60秒蜂鸣后、 由控制器判断 出煤气泄漏、并将阀门关阀信号输出到切断阀并 关闭气源。也有控制部分与报警器组装在一起的 另外、切断阀有与煤气流量表做成一体的，也有在 表外管道上安装的

5．2．2对讲系统附加功能

在楼宁的对讲系统上，附加上燃气泄漏报警功能 或在澡党、浴室的对讲系统中附加上紧急情况通报功 能(防止CO中毒)，将各种异常情况通过声音和光在 对讲机上表礻出来

5．2．3燃气泄漏的情况经电话线路，在保安中心、集中 监示中心等出反应出来当住户不在家时，保安人员 就可以通知煤气公司出動紧急抢救

6日本燃气报警器发展近况

与其他产品一样、随着社会环境的变化，科技的进步、燃气报警器的技术也不断发展现在、日本嘚燃气报警产品从功能和结构上比过去的又有了较大的 提高。

目前在日本将防止爆炸用传感器、防止不完全 燃烧(CO)传感器以及防止火灾用傳感器结合起来的 复合型报警器正逐步普及。

最近在日本因房屋建材或涂料等散发出的有 害化学物质对人体造成伤害的案件急速增加， ㄖ本 的科研人员正在研制能够及时感应这些化学物质的 报警器、这种报警器能以音乐通知主人房间空气受 到污染并及时打开排风扇。还囿因喷射杀虫剂等会造成误报警的“防止误报型报警器”等新款产品也陆续问世。

 摘要：介绍一种采用8031單片机研制而成该报警器配用相应的标准保安探可以实现防开启、防接近、防玻璃破碎、防火灾,介绍了该报警器的主要功能及.详细阐述该報警器的工作原理、硬件和软件j经过开发阶段理论分析及,证明此设计方案合理,产品,性可取代同类进口产品

　　该智能报警器专门为银行、商场、金库、机要室、仓库等有特殊保安要求的用户而开发研究的,吔适用于家庭保安

　　该报警器配用相应的标准保安探头,可以实现防开启、防接近、防玻璃破碎、防火灾等全面的保安1由于该报警器中應用单片机技术和现代化电子技术,保安功能全部可由用户设置与修改。用户可根据各自特定的保安要求,通过小键盘设置组成各种高质量的專用保安系统

　　该报警器是有线保安报警器,报警方式为警筒、警灯。以下就该报警器的功能、工作原理、硬件及软件设计作进一步阐述

(2)监控8个保安警戒防区,每个防区可按用户要求自由设置10项保安功能,并有100万组可修改的密码封锁,保密性强。

(3)多项可由用户操作使用的可编程保安报警器功能有:

(4)防区探头线路和警戒情况由机箱嘚红、绿双色指示灯显示,各防区独立互不干扰,并且报警指示有记忆能力。

(5)防区探头设计成常开、常闭组合式线路,防破坏能力强

(6)用户全部操作集中在4×4数字键盘上完成。

(7)交流/直流(浮充)供电,交流供电由专用指示灯显示

3 工作原理及硬件电路设计

　　报警器以8031单片机为控制核心,通过可编程接口芯片8155对单片机的i/0接口进行扩展川,可监控8个警戒防区且有对应的皿d指礻灯来表明防区工作状态。4×4键盘是由单片机8031的p1口组成行列式扫描阵列,通过软件实现键识别川,进行人机对话操作

3.2　输入信号预处理电路設计

　　可见预处理信号为三态输入、二态输出其输入输出波形如图3所示。

   本设计选用低功耗、高性能、低造价的比较器(ic为四比較器lm339)合成方法实现了系统要求的预处理信号一片该芯片可以完成2个防区输入信号的预处理功能。

　　低功耗电气设计已经通过芯片选型实施在硬件结构析各个部分,这里仅对报警器中用电“大户”led灯进行特殊设计。

设计中全部led采用共地接法利用单片机接口读人交流电信号acs,利用四d的驱动集成块74ls240/74凶244门控端g,控制全部皿d,其控制逻輯为:

为能在ac掉电时仍能用izd显示报警器的工作状态,要求软件设计控制四d在键盘操作和报警时恢复g=0,这样的设计既能够保证降低交流失电时的功能,又不影响皿d的显示功能。

4.2　软件模块化设计

　　主程序由初始化模块、键盘扫描处理程序、用户编程模块、警戒防区监控模块组成。主程序框图如图5所示

　　ctc0中断服务程序执行ctc1发计数脉冲任务。ctc0作为定时器,ctc1作为计数器,ctc0和ctc1联合产生20m时基周期[3]

　　ctc1中断服务程序由实时时钟计时模块、防誤报处理模块、报警模块、低功耗处理模块组成。

我提供一个“楼道照明节电开关”论文供参考：