飞机火警探测模拟演示系统设计

摘 要：火警探测系统是飞机系统的重要组成部分，本文设计了基于A320飞机的火警探测模拟演示系统，采用开关或检测传感器两种方式模拟火警信号，以单片机作为火警信号的处理器，采用语音、显示屏显示及灯光等信号作为报警方式。文章还设计了基于A320火警探测及报警原理的运行控制程序，最后实物制板，模拟演示A320的火警探测系统的运行。

关键词：A320飞机；火警探测系统；模拟演示

1 引言

民航客机在的正常飞行中因人为操作，或者电气着火、机件严重磨损、燃油泄漏等因素可能出现火警警告，若不加以措施，不但会严重损坏飞机自身运行的组件，还直接影响飞机在空中的飞行安全。民航客机火警探测系统的研究和仿真，对提高民航飞行的安全水平具有重要意义。

A320飞机火警探测的目的是监控发动机、APU、电子舱、货舱以及厕所区域的温度和烟雾，发出相应警告通知机组，由机组判断后做出决定。火警探测分为火警探测和烟雾探测，其中火警探测又根据区域分为发动机和APU；烟雾探测根据区域分为电子舱、货舱、厕所。

2 A320飞机火警模拟系统硬件设计

2.1 演示系统硬件总体方案设计

模拟演示系统有双模式，模式1由传感器探测模块，火警报警模块组成，传感器探测模块通过对现场的温度、烟雾进行实时监测，将探测到的温度、烟雾信号转化为模拟数字信号传给单片机控制器，单片机控制器接收到传感器探测的火警信号后与阈值进行比较，经逻辑判断后发出模拟信号触发开关报警来提示飞机机组人员，火警信息在屏幕上显示。模式2由开关代替传感器，用硬件搭建电路，当按下开关时，单片机接收到低电平，直接发送信号给报警电路，触发报警。整体系统工作的框图如图1所示。

AT89C51单片机是整个模拟演示系统的中央处理器，本演示系统的工作原理是：先通过温度、烟雾传感器将飞机中发动机、APU、电子舱、厕所、货舱等温度、烟雾信号转化为单片机接受的数字模拟信号，然后传送给单片机，单片机进行一系列逻辑运算判断飞机上传送数据的地方是否发生火警。如果单片机判断该地方发生火警，则单片机发出信号驱动报警电路，并在显示屏上显示当时的温度等信息。模拟演示系统原理图如图2所示。

本文设计的用于模拟演示A320飞机火警的系统具有以下特点：

（1）可以对飞机上的八个部分进行烟雾和温度突变监测报警。

（2）系统性价比很高，比较容易实现。

（3）火警报警功能，如果出现火警时，能立刻发出警报提示飞机机组人员。

（4）根据该系统的现场模拟实验表明，本系统安全可靠，误报率低。并且该系统体积小、效率高、操作方便、成本低廉等，所以该系统具有广阔的应用前景。

2.2 模拟演示系统电路设计、制板与调试

基于上述系统原理进行单片机最小系统电路、液晶显示电路、供电及过压保护电路、信号数据采集电路及火警报警电路的设计工作，选择DS18B20温度探测器、MQ-2气体探测器作为火警烟雾敏感传感器，在此基础上完成PCB板的制作和调试。模拟演示模块的实物图如图3所示。

本文设计的模拟演示系统分为两个模式。模式一由真实的烟雾传感器和温度传感器作为输入进行火警的探测；考虑到模拟演示的便捷性以及后续故障排除等功能的合入，模式二采用开关信号作为输入，以开关按钮输出的高低电平模拟火警的触发条件。模式之间的切换可由拨码开关及相应按键进行控制，选择界面如图3所示。模式一调试时使用火机等外部器件以提高环境温度值，使温度达到设定的阈值；同时使用一定浓度的烟雾触发发生火警警报，对应的指示灯亮起，蜂鸣器长鸣，液晶显示每个模块的实时温度。模式二使用按钮模拟传感器的输入，效果和模式一一致。

3 A320飞机火警模拟演示系统软件方案

本文设计的软件主程序是一个循环体，在初始化后在一直收集数据，判断，直到出现火警后，触发报警，报警灯和显示屏显示火警警告信息，当人工灭火重置后，继续循环工作。主程序流程图如图4所示。

本文核心程序为火警判断程序，其程序流程图如图5所示，开机时，程序进入初始化状，由按键选择模式，进入相应的模式，模式1是由传感器探测数据传送给单片机，主程序是一个循环体，在不断的接收传感器探测来的数据和预设好的阈值进行比较，判断是否发生火警，然后传送给报警电路，模式2是一个接收等待模式，由开关代替传感器的数据，当按下开关时表示有火警，主程序接收到信号，直接发送信号给报警电路，直接触发报警电路。

4 结论

本文主要研究了基于A320飞机的火警探测系统的设计和实现，利用单片机AT89C51、温度传感器DS18B20、烟雾传感器MQ-2、显示屏LCD12864等硬件设备，使用多传感器信息融合技术，实现了声光和显示的可靠单片机飞机火警探测系统。

经过系统实践表明，单片机技术在火警探测系统和一些自动控制领域中有着广泛的应用前景，对于飞机飞行安全具有重要意义。

参考文献：

[1]刘贵行，李德启，肖亚，张波，张春亚.多传感器飞机火警探测系统研究[J].中国民航大学航空自动化学院，2013.

[2]孙宁.波音737系列飞机过热探测系统原理分析及排故技巧[J].东航昆明维修基地，2013.

[3]张德银，闫群.机载火警探测系统的改进研究[J].中国民用航空飞行学院航空工程学院，2011.

[4] Cleary T，Donnelly M.Aircraft cargo compartment fire and nuisance source tests in the FE/D E.[EB/OL]， 200l-05-01.

作者简介：高春雷（1985—），男，江苏南京人，硕士，助教，主要从事：民航电子电气方向教学和科研工作。

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