光化学烟雾篇1
光化学烟雾是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（nox）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物，后与一次污染物混合所形成的有害浅蓝色烟雾。
光化学烟雾可随气流漂移数百公里，使远离城市的农作物也受到损害。光化学烟雾多发生在阳光强烈的夏秋季节，随着光化学反应的不断进行，反应生成物不断蓄积，光化学烟雾的浓度不断升高。约在3-4h后达到最大值。光化学烟雾对大气的污染造成很多不良影响，对动植物有影响，甚至对建筑材料也有影响，并且大大降低能见度影响出行。
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光化学烟雾篇2
世界地球日
洛杉矾位于美国西南海岸，西面临海，三面环山，是个阳光明媚，气候温暖，风景宜人的地方。早期金矿、石油和运河的开发，加之得天独厚的地理位置，使它很快成为了一个商业、旅游业都很发达的港口城市。洛杉矾市很快就变得空前繁荣，著名的电影业中心好莱坞和美国第一个“迪斯尼乐园”都建在了这里。城市的繁荣又使洛杉矾人口剧增。白天，纵横交错的城市高速公路
上拥挤着数百万辆汽车，整个城市仿佛一个庞大的蚁穴。
然而好景不长，从40年代初开始，人们就发现这座城市一改以往的温柔，变得“疯狂”起来。每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔20__米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅19550－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75％以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件——光化学烟雾污染事件。
光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在24－32℃度的夏季晴天的中午或午后。汽车尾气中的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮（no2）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。
光化学烟雾篇3
1930年比利时马斯河谷烟雾事件
马斯河谷是比利时境内马斯河旁一段长24公里的河谷地段，两侧有百米的高山对峙。马斯河谷地区是一个重要的工业区，建有3个炼油厂、3个金属冶炼厂、4个玻璃厂和3个炼锌厂，还有电力、硫酸、化肥厂和石灰窑炉。
1930年12月1至15日，整个比利时大雾笼罩，气候反常。由于特殊的地理位置，马斯河谷上空出现了很强的逆温层，大气中烟尘积存不散，无法对流交换。在这种逆温层和大雾的作用下，第三天开始，在二氧化硫和其他几种有害气体以及粉尘污染的综合作用下，河谷工业区有上千人发生呼吸道疾病，症状表现为胸疼、咳嗽、流泪、咽痛、声嘶、恶心、呕吐、呼吸困难等。一个星期内就有60多人死亡，是同期正常死亡人数的十多倍。其中以心脏病、肺病患者死亡率最高。许多家畜也未能幸免于难，纷纷死去。
美国洛杉矶光化学烟雾事件
美国西南海岸的洛杉矶，西面临海，三面环山，是一个商业、旅游业都很发达的港口城市。上世纪40年代初开始，人们发现，每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。这就是著名的洛杉矶光化学烟雾污染事件。
光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在夏季晴天的中午或午后。汽车尾气中的碳氢化合物和二氧化氮被排放到大气中后，在紫外线照射下，发生光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。洛杉矶在上世纪40年代就拥有250万辆汽车，每天排出1000多吨碳氢化合物，300多吨氮氧化物和700多吨一氧化碳。另外，还有炼油厂、供油站等其他石油燃烧排放，这些化合物被排放到洛杉矶上空，不啻制造了一个毒烟雾工厂。
1948年美国多诺拉烟雾事件
光化学烟雾篇4
此次持续空气污染出现了与美国南加州20世纪光化学污染同样的成分――含氮有机颗粒物。这是否意味着中国要重走美国洛杉矶或英国伦敦的老路呢？1943年5月～10月洛杉矶出现光化学烟雾事件，夺去400多人的生命；伦敦1952年12月5日～8日光化学烟雾事件，造成4000人死亡。
烟雾来源和烟雾成因
洛杉矶和伦敦的光化学烟雾事件相似，两者的治理也有相似的地方，都取得了消除烟雾，还蓝天给公众的最好结果。但是两者也有较大的区别。伦敦是综合措施，包括限行、禁行汽车，尤其是私家车，停用燃煤，推广节能手段。而洛杉矶则主要是整治汽车尾气，但并不限车，当然也采取了管控交通和减少工业污染等措施。
20世纪40年代洛杉矶发生光化学烟雾污染事件后，洛杉矶人以为工厂排放的烟雾是罪魁祸首，但是，随着调查的广泛展开和深入，人们才知道烟雾还有其他许多来源，比如洛杉矶居民大部分家庭后院焚烧炉排出的烟雾，城市垃圾场、锯木厂、废木厂焚烧垃圾的烟雾，机动车排出的烟雾，甚至洛杉矶地区的地理特点，都造成了浓厚的烟雾。洛杉矶市西临太平洋，东、南、北三面为群山环抱，处于西海岸气候盆地之中，大气状态以下沉气流为主，极不利于污染物质的扩散，而且常年高温、少雨，日照强烈，给光化学烟雾的形成创造了条件。
然而，调查也发现，当时洛杉矶的雾霾污染源中，汽车尾气排放所占的比重更大。从1940年～1946年，洛杉矶每天从天而降的灰尘从约100吨上升到约400吨。洛杉矶人认为，这些尘雾来自工厂的烟囱和焚化炉（洛杉矶当时有30万个家庭后院垃圾焚烧炉）。但是，洛杉矶光化学烟雾事件后，人们开始怀疑这些尘雾的来源了，原因有很多。
其一，光化学烟雾事件的发生伴随着空气颜色的变化，有时烟雾呈微白色，有时是黄褐色，而且这种薄雾会招致眼睛疼痛和流泪。其二，当时的洛杉矶大街小巷奔跑着250万辆汽车，每天消耗汽油1600万升。人们怀疑汽车燃料的排放增加了城市上空的废气。其三，洛杉矶当局在禁止了家庭垃圾焚烧炉（改为垃圾集中回收），并在城市各处安装灰尘沉积设置和限制工厂排烟后，每天降落的烟尘有所减少，约减少200吨，这说明洛杉矶的烟尘大部分并非工厂燃煤和家庭焚烧炉所释放。
洛杉矶从属加利福尼亚州，该州的科研人员责无旁贷地担负起了解开烟雾成因之谜的重任。加州技术研究所的阿里・J・哈根・斯密特博士通过实验首先发现，导致人们眼睛疼痛的雾霾也可能是导致人们死
亡的原因，而这些烟雾是通过与阳光发生化学反应产生的。油田、炼油厂的油气排放，以及汽油不完全燃烧、汽车漏油、汽油挥发等产生的废气排放，使得大量废气每天排向城市上空。这些废气在5月～10月的强烈阳光作用下，发生光化学反应，即氮氧化合物（空气变热使它所含的氮与氧相互发生作用而产生）和有机化合物（汽油燃烧产生的烃类）反应，生成淡蓝色的光化学烟雾（pan），烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂，滞留市区久久不散。这种烟雾造成了对人们健康的危害，如呼吸困难、眼睛疼痛，甚至致人死亡。
在原因基本查清后，洛杉矶政府也没有把主要责任归咎于汽车，而是认为那些巨大的油田、炼油厂，以及遍布在这个地区的其他一些大型的石油工业排放的碳氢化合物是造成pan的重要来源，于是开始严格限制这些企业的废气排放。严格限制的效果也明显体现出来。来自石油工业的碳氢化合物从1947年大约每天排放2100吨到1957年下降为每天250吨。
然而，即便限制石油工业的油气排放取得如此大的成效，但光化学烟雾还是在大量产生，并造成严重后果。例如，虽然1943年洛杉矶光化学烟雾事件导致400多人死亡，但是在1952年12月的一次光化学烟雾事件中，洛杉矶市65岁以上的老人死亡400多人。1955年9月，同样的污染在短短两天之内让400多名65岁以上的老人死亡，此外还有很多人受到烟雾刺激而出现眼睛痛、头痛、呼吸困难。而且，1959年洛杉矶187天都有人患眼睛过敏症，1960年是198天，1961年是186天，1962年是212天。
从20世纪50年代初，洛杉矶人才开始真正把光化学烟雾与汽车挂上钩来。1953年的一个调查报告指出，石油工业每天排放500吨碳氢化合物，但小汽车、卡车和公共汽车每天排放出来的碳氢化合物是前者的2倍多，达1300吨。1957年的调查发现，机动车辆排放的废气（碳氢化合物）约占洛杉矶城每天废气总排放量2500吨的80%。
提出对策和严格管理
洛杉矶人知道了自己城市雾霾的最大“元凶”是机动车尾气排放后，治理的主要对象也就转向了汽车。但是，洛杉矶的治理却与后来其他一些国家的大都市和今天人们采用的方法并不一样，最大的不一样是，很多大都市一提污染就禁车、限车。但是，洛杉矶并非如此，原因不仅在于如同整个美国都是车轮上的国家一样，洛杉矶依靠汽车更甚于美国的其他地方，而且汽车拉动的不只是汽车工业和石化等产业，而是有更多的经济和文化效益。因此，洛杉矶采用的不是禁车、限车，而是更为根本的限制车辆排放污染物，因为油气燃烧的污染物（主要是碳氢化合物，又称烃类和碳氧物）才是祸根。
洛杉矶未限制公民用车但又要治理雾霾是从两方面着手的，一是法律和管理，二是技术，但是，这两者融合在一起。
自从发生光化学烟雾污染后，1943年，洛杉矶县管理部门任命了一个烟雾委员会专门研究该地区的烟雾问题，在该委员会的建议下，洛杉矶县于1945年2月颁布了禁止排放浓雾的法令，并成立了空气污染控制办公室。1947年4月15日，洛杉矶县批准了一项法律草案，允许该县成立统一的空气污染控制部门。
与此同时，加利福尼亚州也与洛杉矶共同行动，寻求控污对策。1952年，当时的加利福尼亚州州长奈特任命贝克曼任空气污染控制改革委员会主任，一年后，该委员会提出几项实用性和针对性极强的建议，包括减少碳氢化合物的排放量、创建汽车尾气排放标准、柴油卡车和公交车用丙烷当燃料等。同时，洛杉矶地区成立了加州机动车污染控制局，该局有权测试汽车尾气排放并核准排放控制装置。
更重要的是，在实施洛杉矶限制汽车尾气排放的措施中体现了管理者的耐心和锲而不舍。例如，洛杉矶县监察官肯尼思・哈恩就通过穷追汽车制造商促成了控制汽车尾气污染的技术创新与控污装置的生产和
使用。1953年2月，哈恩写信给福特汽车公司的总经理，询问该公司是否在进行消除或者实际减少排放尾气的研究或实验，但是，得到的回答是，无论是福特汽车公司，或是汽车联合企业在当时都没有任何研制可能控制废气装置的兴趣。
哈恩则根据1945年2月洛杉矶颁布的禁止排放浓雾的法令和加州机动车污染控制局有权测试汽车尾气为由，不断催促汽车生产商研发废气控制装置。1953年底，汽车制造商终于表示，在汽车行业已经启动废气控制装置的研究。此后，哈恩又一再追问和督促，1955年，底特律的汽车厂商终于回答，会有一种适当的装置马上可以装在汽车上以减少汽车废气中的碳氢化合物。
1957年，哈恩再次询问是否有减排装置会安装在1957年型号的机动车上。但是，答复是1958年有可能。喜讯是在1960年10月18日到达的，通用汽车公司总经理向哈恩通报，一种减排装置――曲轴箱净化器将安装在1961年该公司为加州生产的小轿车上。但是，安装之后，这种曲轴箱装置仅能清除25%的碳氢化合物排量。尽管如此，这已经是一种巨大的进步。加州机动车污染控制局和哈恩在对此表示肯定的同时又对汽车制造商提出了更高要求。直到1966年，经过改进的有更好效果的废气控制装置才全面装载在加州的新轿车上。
初见成效和污染的反复
废气控制装置的效果逐渐体现出来。从1965年到1968年，洛杉矶机动车排放的碳氢化合物由每天的1950吨下降到1720吨，洛杉矶人的眼睛过敏症也减少了。同时，由于废气控制装置也能减少机动车一氧化碳和二氧化碳的排放，一氧化碳的排放从1965年的56ppm（56/100万）下降到1968年的6ppm（6/100万）。二氧化碳的排放量则从1965年到1968年之间下降了12%。
不过，在汽车碳氢化合物、一氧化碳、二氧化碳排放减少的同时，洛杉矶空气中的过氧化氮的含量却增加了28%。1965年，过氧化氮超过了最差标准有100天，1968年，则达到132天。过氧化氮有毒，会损害和杀死肺细胞，促使肺血管扩大，而且在浓度过高时，会导致肺水肿，严重时可致人死亡。
控制汽车废气反而造成了过氧化氮浓度上升的原因有二。一是氮的氧化物和过氧化氮的混和物是在阳光的作用下形成的，它们与二氧化碳结合产生pan。二是在设计污染控制装置时，汽车公司只考虑到了减少碳氢化合物和碳化物的排放。这就是改进引擎，让燃料在汽缸中充分燃烧，因此也增加了引擎对空气的摄入。这也增强了空气中的主要成分氮向过氧化氮的转化。引擎的改进减轻了碳氢化合物的排放，但增加了氧化氮的排量，这是当初意想不到的。当时的统计是，在洛杉矶，氧化氮的排放量中大约有20%～25%来自发电站，约75%～80%来自机动车。
解决的办法是，1975年加州要求汽车配备最重要的污染控制装置――催化转换器，以此既减少碳氢化合物和碳化物的排放，也减少氧化氮的排放。
当然，洛杉矶和加州限制汽车废气污染在后来还采取了其他办法，从1970年开始，洛杉矶把控制机动车的排污纳入到联邦的治污范畴，例如，执行1970年美国通过的《清洁空气法》，逐步淘汰了汽油中的铅。20世纪70～80年代，加州同时鼓励人们使用甲醇和天然气取代汽油，因为这会减少一半的汽车烟雾排放量。
历尽艰辛修成正果
尽管从1943年洛杉矶出现光化学烟雾后洛杉矶管理部门采取了多种方法，洛杉矶在20世纪70年代还是被称为“美国的烟雾城”，只不过在采取了种种控污措施后，烟雾排放在逐年好转和减轻。洛杉矶真正摆脱“烟雾城”的耻辱是在2007年，达到了清洁空气的标准。从1947年洛杉矶成立统一的空气污染控制部门到完全获得蓝天白云，足足经历了60年。
这个艰难而漫长的过程主要在于，洛杉矶制定的是让经济效益和蓝天同时可得的政策，并且随着经济发展而制定适合本地特点的控污措施，在
有效控污的同时，也能让公众享有现代文明生活和经济发展的益处。
世界各国大城市控污和改善交通拥堵的重要做法是发展公共交通，但是，洛杉矶大都会区公共交通并不发达，公共汽车线路少，地铁只有一条，而且只有17英里（一英里约合1609米）。洛杉矶不修建地铁的原因在于，地铁每英里的造价为3亿美元，但轻轨列车的造价每英里为3000万美元。所以，洛杉矶倾向于后者。到21世纪初洛杉矶才新增两条城市轻轨交通。
由于公共交通不发达，96.6%的洛杉矶人出行靠私家车。而且2000年洛杉矶都会区的机动车辆总数已达652万辆（是40年代250万辆的2.6倍），到现在接近1000万辆（是40年代的4倍），平均1人1辆车。洛杉矶都会区的各级道路中心线总长度为34103千米，其中高速公路中心线长度为848千米，承担了52%的交通流量。
如此多的车必然会造成更多的污染和交通堵塞，一个统计表明，从20世纪80年代到2000年，仅交通堵塞所造成的时间和燃料浪费就让洛杉矶损失100亿美元。而且，由于交通堵塞，机动车多，洛杉矶的空气污染到了20世纪90代也并未得到根治。例如，进入90年代，洛杉矶市区内臭氧浓度仍达到200ppB（200/10亿）左右，超过美国空气质量标准（120/10亿）。1990年～1993年，洛杉矶市分别有118、111、130和102天的臭氧浓度超过全美警戒标准。
这些情况为洛杉矶的控污和缓减交通拥堵带来了新挑战。对此，洛杉矶同样从管理和技术两方面改善交通和控污。最重大的一个措施是，制定法规让人们最大限度地合理使用私家车，由此也减少了拥堵和排污，这就是实施和鼓励使用共乘车道，而这个措施在1984年洛杉矶奥运会之前就实施了，直到今天还在有效使用。做法是，将高速公路的最快一条左方车道改为共乘车道，只有两人或者三人以上共用一辆车的情况下才可以使用，单人开车使用共乘车道要罚款271美元。这条快车道比其他道路更快，而且可以到达洛杉矶市中心任何地方。
同时，洛杉矶市政府专设一个办公室，拨出专用800免费号码，任何想要共乘车的人，不管是提供车辆还是自己想搭乘他人的车，都可以打这个电话，由交通局的专业人员负责为共乘者配对。2003年的统计是，洛杉矶都会区拥有单向共乘车道约610千米，每天有50万共乘者使用。预计未来25年会增加320千米共乘车道，每天将有100万以上共乘者使用。
另一方面，洛杉矶不仅沿用过去限制机动车排污的技术手段，而且还在研发新的技术手段并有效使用。在洛杉矶市出售的汽车必须是清洁的，在1994年后，更要求出售的汽车全部安装“行驶诊断系统”，即时监测机动车的工作状态，一旦车辆废气超标，就可以被监测到，可让其及时脱离排污状态和接受维修。同时，洛杉矶要求机动车的燃料泵上装配橡皮套，套内的填充装置可以减少汽油蒸气逸出而污染空气。
此外，洛杉矶还注重开发应用智能交通系统，提高交通系统管理水平，以减少堵车和机动车污染。例如，减少红绿灯，以停车牌来替代。停车牌是一种8角形的红色交通标识牌，竖立在从小街道到主要街道或小街道与小街道的交叉路口，驾车者见到停车牌后要将车停在停车线前，看清楚横在前面的街道上没有车辆行驶，确保可以安全通过时才能通过或转入横在前面的街道。在交通不繁忙，车流量不大的交叉路口使用停车牌比用红绿灯的好处更多，能保证与多条小街道交叉的主要街道的畅通，同时提高小街道交叉路口的通车效率。同时，在洛杉矶启用了自动交通监测和控制中心后，该自动车辆监测和控制系统较之传统技术，平均减少12%的出行时间，32%的交叉路口耽误和30%的交叉路口不必要停车。
光化学烟雾篇5
关键词:汽车尾气污染危害
汽车是现代人类的重要的交通工具,随着我国经济的发展,人民生活水平的提高,汽车的数量也随之迅速增加,在人们出行方便的同时,汽车尾气对人类生存环境也造成了严重污染。
据乌鲁木齐市环境监测中心对机动车排气污染分担率调查显示,目前机动车氮氧化物造成的污染占城市空气中氮氧化物污染的比例已上升到40.1%,一氧化碳的污染比重达到94.1%。
机动车排放的一氧化碳、一氧化氮、碳氢化合物、光化学烟雾等污染物,严重影响空气环境质量,并直接危害市民身体健康。
汽车排放源主要来自三个方面:尾气排放,燃油蒸发排放和油箱通风。后两方面所造成的排放物相对第一方面来说要小得多,通常后两方面一氧化碳、氮氧化物为总排放量的1%-2%,碳氢化合物为20%左右。因此,汽车排放主要来自发动机燃烧产生的尾气。尾气中含有一氧化碳、氮氧化物、苯、硫化物、芳烃和烯烃等有害气体,严重威胁着人类的身体健康。其中一氧化碳与人体血红蛋白的结合能力是氧的250倍,因而能阻止血红蛋白向人体组织输送呼吸到的氧气。当空气中一氧化碳的浓度在50UL/L以上时,冠心病患者就会感到胸痛,并使心电图发生变化,还可以引起头痛、头晕、恶心、动脉硬化、脑溢血和末梢神经炎等症状,对胎儿和幼儿的生长发育影响更大。
有证据表明,汽车排气中许多烃类化合物有致癌作用,但这种作用是化合物本身的直接效应,还有许多物质的协同作用至今尚不清楚,据美国环保机构统计,美国每年的癌症病例中,约58%是由空气排气引起空气污染造成的。
氮氧化物能导致人的呼吸困难、呼吸道感染和哮喘等症状,同时使肺功能下降。尤其是儿童,即使短时间接触氮氧化物也可以造成咳嗽、喉痛。
尾气排放的有害物质不但增加了大气污染,破坏环境生态平衡,更重要的是,这些污染物在一定条件下会生成二次污染—光化学烟雾,对人体造成更大的危害,光化学烟雾是机动车排出尾气中的碳氢化合物、氮氧化物在特定的气温条件下,即静风、湿度低、温度高、并在阳光长时间照射时会产生一种复杂的烟雾,这种烟雾叫“光化学烟雾”。
20世纪40年代,在美国洛杉矶首先发现了光化学烟雾。每到秋冬季节,许多人的眼睛轻度红肿,嗓子疼痛,甚至还有人皮肤出现程度不等的潮红,丘斑疹等;人们还常会产生呼吸困难和疲乏的感觉。1955年九月,严重的汽车尾气加上气温偏高,洛杉矶再次出现了光化学烟雾,而且浓度非常高,光化学烟雾不仅影响了人们的呼吸道功能,特别是损伤儿童的肺功能;引发胸痛、恶心、疲乏等症状,导致了几千人受害,两天之内就有400多名65岁的老人死亡,生长在郊区的蔬菜全部由绿变褐,无人敢吃;水果和农作物减产,大批树木落叶发黄,几万公顷的森林有四分之一以上干枯而死。继1943年洛杉矶发生世界上最早的光化学烟雾事件后,在北美、日本、澳大利亚和欧洲部分地区也先后出现了这种烟雾。我国虽然只在少数城市发现过光化学烟雾,但随着城市汽车数量的急剧增加,我国很多城市也都存在着潜在的威胁。据有关部门初步测算,去年深圳机动车共排放碳氢化合物约2.3万吨,一氧化碳17万吨,氮氧化物4.5万吨,而排放总量以10%左右的速度增加。由于深圳北部受山脉阻隔,遇到夏秋静风、光照强烈的天气,如不采取切实有效的措施加以控制,很有可能出现“光化学烟雾”污染事件。
目前,汽车尾气控制和治理已成为世界重要课题,发达国家由于汽车总体技术较为先进,汽车尾气控制技术也较为先进,已经取得了重要进展,现在正向超低污染排放和零排放迈进,而我国在这方面起步较晚,许多控制技术处于探索和试用阶段,但我们正努力与国际接轨。
控制汽车尾气污染措施有很多方面:可以使用清洁能源,如使用甲醇或改为电驱动;还可以改进操作条件,如改进气-燃料油的比例,改进内燃机设计,改进燃料油和其他添加剂的性质,如使用无铅汽油等,这些措施目前已取得一定的成效。在世界共同努力和关心下一定能在现有成果的基础上,研制出更有效,更完善的尾气净化技术,为地球大气环境净化发挥更大的作用。
参考文献:
[1]华爱红,李丽,丁国良.浅谈汽车尾气污染的危害及防治措施[J].科技资讯.2007.(04).
[2]吴国正,马丽萍,贺克雕.汽车尾气的污染与防治[J].广东化工.2007.(05).
光化学烟雾篇6
【关键词】火灾探测；感烟探测器；感温探测器；光声技术
一、火灾探测技术
火灾是一种复杂的物理和化学反应过程，其间会伴随着出现燃烧气体、烟雾、温度、火焰等特征，火灾探测技术正是借助这些特征来作为火灾识别的参数，尽早地自动探测到火灾并发出警报，最大程度地挽救人民生命和财产。目前对于火灾过程中产生的烟雾、温度以及火焰的测量都分别有成熟的产品，如感温探测器、感烟探测器、火焰探测器等。随着社会的进步和科技的发展，人们开始不断地致力于新的火灾探测技术的研究，火灾探测技术开始逐渐走向成熟。
1、感烟探测器
感烟探测器是一种响应由燃烧或热解而产生的固体或液体微粒的火灾探测器。除易燃、易爆物质起火非常迅速以外，固态物质的火灾一般都要经过早期、阴燃、起火等阶段，感温探测器主要用来探测阴燃阶段的烟雾。在此阶段由于热解作用加强，产生大量可见和不可见粒径为0.01-0.1m的气溶胶，空气的对流作用渐渐明显，有利于烟雾气溶胶的传播。目前感烟探测技术得到了广泛的发展与应用，据统计我国每年建筑中新安装的火灾探测器数量有500-600万只，其中约80%为感烟探测器。
（1）离子感烟探测器
在离子感烟探测器中，作为a源的241am使电离室内的空气产生电离，使电离室在电子电路中呈现电阻特性。当发生火灾时烟雾进入电离室内，改变了空气电离的离子数量，即改变了电离电流，也就相当于阻值发生了变化。根据电阻变化大小就可以识别烟雾量的大小，并做出是否发生火灾的判断，这就是离子感烟探测器探测火灾的基本原理。
在实际的离子感烟探测器中，一般具有两个串联起来的单极型电离室。一个作为检测电离室，结构上做成烟雾容易进入的形式；另一个作为补偿电离室，在结构上采取烟雾粒子难进入，但空气又能缓慢进入的形式。
当有火灾发生时烟雾粒子进入检测电离室，烟雾粒子的质量比离子重得多，被电离的部分正离子和负离子被吸附到烟雾粒子上去。因此离子在电场中运动速度比原来降低，而且在运动过程中正离子和负离子相互复合的概率增加，这样使得到达电极的粒子就更少了。另一方面由于烟雾粒子的作用，a射线被阻挡，电离能力降低了很多，电离室内产生的正负离子数就少，这些微观的变化反映在宏观上就是由于烟雾粒子进入检测电离室后，电离电流减少，相当于检测电离室的空气等效电阻增加，因而引起施加在两个电离室两端分压比的变化。这种变化导致电子线路的输出电压发生变化，变化量的大小就反映了烟雾浓度的高低，从而实现了将烟雾信号变成电信号的功能。
离子感烟探测器由检测电离室、补偿电离室、信号放大回路、开关转换电路、火灾模拟检查回路、故障自动检测回路以及确认灯回路等构成。
（2）光电感烟探测器
火灾中会产生一定数量的烟雾，这些烟雾颗粒和光相互作用时会发生两种不同的过程。一方面粒子可以再辐射已经接收到的能量，再辐射可以在所有方向上进行，但通常不同方向上其强度不同，这个过程叫做散射。另一方面辐射能可以转变成其他形式的能，如热能、化学反应能等，这个过程叫吸收。光电感烟探测器就是利用火灾烟雾对光产生的吸收和散射作用来探测火灾的一种装置。
①减光式光电火灾探测器工作过程
这种探测器的检测室内装有发光元件和受光元件。正常情况下，受光元件接受到发光元件发出的一定光量；当有火灾发生时，火灾产物将进入光电火灾探测器的检测室，由于发光元件发出的光受到火灾烟雾颗粒的遮挡，受光元件接受的光量就会减少，从而使得光电流降低，当降低到一定值时，探测器便发出报警信号。
②散射光型光电火灾探测器工作过程
与减光式光电火灾探测器一样，散射光型光电火灾探测器的检测室内也装有发光和受光元件，在正常情况下受光元件接受不到发光元件发出的光，因此也就不会产生光电流。当有火灾发生时，火灾烟雾便会进入探测器的检测室，由于烟粒子的作用，使得发光元件发出的光产生漫射，被受光元件所接受，使受光元件阻抗发生变化，从而产生光电流。若结合一定的算法，探测器即可做出响应判断是否有火灾发生。
2、火焰探测器
火焰探测器是继使用多年的感温、感烟探测器后较晚出现的一种火灾探测器，它是利用火灾发出的电磁辐射来工作的。因为电磁辐射的传播速度极快，因此这种探测器对快速发生的火灾（像易燃、可燃液体火灾）能够及时响应，是对这类火灾早期报警的理想探测器。虽然原则上讲大部分光谱都可被用来探测火焰，但实际上探测器利用的谱带却只有紫外区和几个较窄的红外区光谱。不像感烟探测器那样探测范围受到天花板的限制，火焰探测器特别适用于仓库、飞机库这样的大空间以及化工厂、炼油厂等户外场合，在这些危险场合中，火灾发生前一般都会有火焰出现。不过在户外环境中太阳是最大的“火源”，其辐射强度要比一般火灾大很多个数量级，因此火焰探测器必须要对太阳辐射能加以鉴别。
（1）紫外火焰探测器
绝大部分燃烧火焰中都包含紫外辐射，紫外火探测器就是根据这一特性来探测火灾发生的。紫外火焰探测器由紫外火焰报警器和紫外火焰探测器即控制器和探测器两部分组成，完成火焰监测和报警的功能。当探测器接受到波长为185-245nm的紫外线时，探测器的紫外光敏器件便立即响应，通过电子线路产生脉冲信号。紫外光越强，脉冲数就越多。这些脉冲信号通过电缆输送给控制器，当控制器接收到这些脉冲信号后，立即转变成与之成正比的直流电压信号，并将此电压与预先设置的阈值电压相比较。如超过阈值电压则测量通道中的电子触发电路便输出一个信号，它一方面使报警器发出灯光和音响信号，另一方面推动继电器工作，继电器的触点可以外接音响或者灭火系统。
（2）红外火焰探测器
几乎所有的燃烧火焰中也都包含有红外线辐射，红外火焰探测器主要根据这一特性来探测火灾的发生，它一般是利用响应火焰产生的波长大于700nm的红外辐射而进行工作的。相对紫外火焰探测器而言，由于火焰红外线辐射谱带范围比紫外辐射范围宽，辐射强度比紫外辐射强，因此可以利用火焰红外辐射进行大多数的有焰探测，其应用范围更广、更普遍。红外火焰探测器具有对火焰反应速度快、可靠性高的特点，适用于对生产、存储高度易燃物质、危险性很大的场所提供保护，并可以组成联动控制灭火系统。但红外辐射背景干扰因素多，因此红外火焰探测器必须有效屏蔽太阳光等背景辐射的影响。
二、结束语
以上简要介绍了分别以烟雾、温度、火焰、燃烧音以及气体为参数的火灾探测器，由于单判据火灾探测器经常对一些类似于火灾的虚假现象产生误报警，因此出现了将两种或两种以上探测传感功能结合在一起的复合探测技术，例如烟温复合、离子光电感烟复合、Co/感烟复合等等，这在很大程度上能够解决这种误报警问题。随着科技的进步以及研究人员对火灾机理的进一步认识，必将有更先进的火灾探测技术出现，同时火灾自动报警控制系统的智能程度、智能方式也将不断得到提高和完善。
参考文献：
光化学烟雾篇7
随着现在家庭中家用电器的使用量逐渐增加，用电量也随之增加。而用电量的大幅增加也会增高火灾发生的频率。如果在一般家庭中发生火灾，就会很大程度上出现扑救不及时的情况。另外一种情形是：当晚上睡觉或者白天外出时候，出于防盗的考虑，一般都关闭门窗，如果发生煤气泄露，而没采取相应的措施，后果是非常危险的。在化工厂、煤矿井中，如果发生可燃气体泄露又没及时发现，很可能导致火灾的发生。那么如何防范火灾的发生、有毒气体的侵害以及发生火灾之后能够报警并开启自动灭火装置，就是一个非常意义的课题。本系统设计了以at89S52单片机为核心，不断采集当前环境中火焰的强度、可燃性气体的浓度，并在数码管上显示出来，一旦火焰强度或可燃性气体的浓度超过设定的阀值就启动报警装置。本系统可用于家庭、工厂的火灾报警，也可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、烟雾等的探测。
2.系统整体架构
系统的整体构架如图1所示。本系统采用单片机at89S52为控制器，把火焰传感器、烟雾传感器的模拟电压经过aD转换后，送到单片机处理变换后，再送到数码管进行显示，这时在数码管分别显示的是火焰强度和烟雾浓度，当火焰强度或者烟雾浓度超过设定的阀值时，单片机指挥蜂鸣器响起来，继电器动作;当强度或浓度下降后，蜂鸣器停止响，继电器失电。
图1系统整体架构
图2主电路
3.硬件设计
3.1主电路模块
主电路如图2所示。采用at89S52为cpu，采用RC复位电路，可上电复位及按键复位;p2.0～p2.7接数码管的8个段选，而p1.0～p1.2接译码器74LS138的三个输入端;p0.0作为控制蜂鸣器的引脚;p3.5接aDC0832的使能端/CS，p3.4接时钟端CLK，p3.3接数据端Do和Di。
3.2火焰传感器、烟雾传感器和继电器模块
图3火焰传感器、烟雾传感器和继电器
图4蜂鸣器电路
3.2.1火焰传感器
火焰传感器采用一个远红外火焰传感器感应接受管，可用来探测火源或其它一些波长在760纳米～1100纳米范围内的热源，探测角度达60度，其中红外光波长在940纳米附近时，其灵敏度达到最大。当火源的强度增大或靠近时，通过接收管的电流增大，输出电压Vao2减少，并与强度呈现线性反比关系。Vao2与调节电位器的分压分别送入比较器Lm393的inB+和inB-两输入端，当inB+小于inB-（即设定的阀值）时，比较器输出端oUtB输出低电平，三极管8550导通，继电器的线圈得电吸合，把原来的常闭触点（5与3）断开，常开触点（5与2）闭合，从而可以启动声光报警装置，说明火焰强度超过了设定值，同时也可把输出电压Vao2送到aD转换芯片进行更精确的显示。
3.2.2烟雾传感器
当烟雾粒子进入烟雾传感器的电离室后，烟雾越浓，输出电流越大，输出电压Vao1增大，并与强度呈现线性正比关系。Vao1接比较器的ina-端，调节电位器的分压in端接比较器的ina+输入端，当ina-大于ina+（即设定的阀值）时，比较器输出端oUta输出低电平，同样可以启动声光报警装置。说明烟雾浓度超过了设定值，同时也可把输出电压Vao1送到aD转换芯片进行更精确的显示。
3.3蜂鸣器模块
蜂鸣器电路如图4所示。当单片机检测的值超过设定的阀值后，单片机的p0.0输出低电平，三极管8550导通，蜂鸣器得电响起来。
3.4数码管模块
数码管电路如图5所示。数码管采用共阴型，由2个4位数码管组合成一个8位数码管。高4位用来显示火焰强度，低四位用来显示烟雾浓度。数码管8个段值的控制采用at89S52的p0.0～p0.7，由于单片机的io口输出电流不够大，所以中间加了74HC245作为驱动器，74HC245的1脚直接接VCC，不用它的双向功能，直接用单向功能a入B出。而位的控制采用译码器74LS138，即用三个io口就可以控制8个位数码管。这样不但节省io口，而且采用动态扫描时，程序控制非常灵活方便。
图5数码管电路
3.5模数转换模块
图6模数转换电路
模数转换电路如图6所示。aDC0832为8位分辨率a/D转换芯片，有两个输入通道。其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电输入与参考电压复用，使得芯片的模拟电压输入在0～5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快，且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变得更加方便。通过Di数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。正常情况下aDC0832与单片机的接口应为4条数据线，分别是/CS、CLK、Do、Di。但由于Do端与Di端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将Do和Di并联在一根数据线上使用。火焰传感器和烟雾传感器的模拟电压分别接aDC0832的CH0和CH1两输入通道，使能端/CS接单片机的p3.5，时钟端CLK接p3.4，数据端Do和Di接p3.3，通过Di选择通道，Do端的数字信号送到单片机进行转换处理。
4.软件设计
程序主要采用C语言编辑，不仅使程序模块化，而且更便于调试。本程序设计流程如图7所示。
图7程序流程图
aD采集关键代码及注释：
voidtimer0（void）interrupt1
{
tmoD=0x01;
tH0=0x00;
tL0=0x00;
ie=0x82;
tR0=01;
count++;
if（count==0x0a）
{
count=0x00;
dat1=adc0832（CH1）;//采用定时中断，时隔一段时间读取一次数据，否则最后一位不稳定，dat1是火焰强度的数据
dat1_1=255-dat1;//因为火焰传感器是火焰强度越大，输出电压越小，所以用255减去原先的值，就可以得到随火焰强度逐渐增大的值
dat2=adc0832（CH2）;//dat2是烟雾浓度的数据
if（dat2>100）p0.0=0;//如果烟雾浓度超过100，蜂鸣器报警
elsep0.0=1;
}
}
把烟雾传感器、火焰传感器的模拟电压转换成数字信号后，送到数码管进行显示，由于aDC0832的分辨率只有8位，所以其值只能在0～255间变化，如果要更精确显示，必须用更高分辨率的模数转换芯片。
5.测量结果及分析
5.1火焰传感器
在普通的日光灯下，数码管火焰强度显示为0，当点亮一根蜡烛，并逐渐靠近火焰传感器时，发现火焰强度逐渐增大，观测一组数据可得到火焰强度与距离成线性正比关系，据此关系，还可在机器人比赛中，用来作为机器人探测火源的依据。
5.2烟雾传感器
在通风明亮的环境下，烟雾浓度显示为0，当把一张纸巾燃烧摁灭后冒烟，发现烟雾越浓，烟雾显示越大，说明本设计能检测烟雾浓度变化。同样道理，当用酒精之类的挥发性气体靠近烟雾传感器时，也可发现烟雾浓度值增大。
可见，本系统设计的火焰与烟雾显示及报警装置具有实际意义，本系统可作为下位机，把检测到的数值现场显示或者通过网络进行远距离的输送。室内、厂房、矿井的烟雾浓度及一旦有火灾发生时，能第一时间发出报警，以及烟雾浓度超过设定的阀值就启动声光报警装置，防止事故的发生。
参考文献
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光化学烟雾篇8
关键词：超早期火灾报警系统，原理，特点，应用
abstract:earlyfirealarmsystemisakindofairsamplingfirealarmsystem.thispaperintroducestheultraearlyfirealarmsystem,thesystemprinciple,characteristics,accordingtoitsprincipleandcharacteristiccomparedwiththetraditionalalarmsystemintroducesthesysteminthemodernapplicationandadvantage.
Keywords:Hyperforepartfirealarmsystem,principle,characteristics,application
中图分类号：tU45文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
1.序言
随着我国经济和社会事业的迅速发展，人们对各类建筑的需求不断增加，人类所面临的火灾风险也随之不断增大，受火灾影响的深度和广度也在不断增加。
为了有效的控制火灾的发生，弥补传统火灾报警系统的不足，超早期报警系统应运而生，并且在现代消防设计中得到越来越多的重视。
超早期报警系统原理及特点
2.1系统原理
超早期火灾报警系统是一种空气采样式火灾报警系统，该系统是由探测器由抽气泵、过滤器、气流传感器、激光探测腔、控制电路等组成。抽气泵通过pVC管或钢管所组成的采样管网从被保护区域抽取空气作为样品经过过滤器滤掉灰尘后送入激光腔，在激光腔内利用激光照射空气样品，其中烟雾粒子所造成的散射光被阵列式接收器接收，接收器将光信号转换成电信号后送到探测器的控制电路，信号经处理后转换为烟雾浓度以及设定的报警阈值，产生一个适宜的输出信号。
2.2系统特点
超早期火灾报警系统采用了独特的激光前向散射技术以及当代先进的人工神经网络技术，因此，该系统其主要特点有：
高灵敏度：先进的激光探测技术，比传统探测器高2000倍。
超早期报警：主动抽吸气样，克服空气流动的影响，可以在形成火灾前数小时提供预警。
（3）独特的结构及探测方式：具有专利保护结构，可抗灰尘，抗干扰；主动通过pVC管从保护区取样探测，管网布置灵活，可根据实际情况确定采样点，还可直接从设备里取样。
（4）超强的网络功能：利于集中监控，实现了集中式网络化管理。
（5）灵活的兼容能力：能与传统的火灾探测报警控制设备兼容，具有自学，自适应能力，可根据现场实际环境进行分析，达到任何环境下都能准确的探测信号。
（6）超低误报警率：软件与硬件技术相结合，大大消除了误报警概率。
3.超早期火灾报警系统的应用
超早期火灾报警系统是人们对现代消防设计探索的结果之一，其应用并没具体体现在我国《火灾自动报警系统设计规范》中。因此，本文根据系统的原理及特性从以下几个方面介绍超早期火灾报警系统在现代消防设计的应用。
3.1系统适用的场所
高灵敏度及低误报率特性，适用于电信机房、计算机机房、电视台、银行、大型自动化调度室等一旦发生火灾将带来不可估量损失的场所。
灵活兼容及自学，自适应特性，适用于计算机设备、交换机设备、变电柜、医疗设备、电子生产车间、图书馆、实验室等不宜启动自动灭火装置的场所。
独特的结构及抗干扰特性，适用于军火库、油库、化工设施、电视发射塔、雷达站等防爆场所、强电磁和强辐射场所。
独特的探测方式，适用于大型库房、室内广场、大型车库、间体化车库等变通烟雾无法侦测的大面积高眺空间。pVC布管的独特结构，适用于博物馆、教堂、古建筑物等必须保证建筑物整体美观场所。
早期报警的特性，适用于医院、剧场、车站、学校、监狱等需要保证有足够时间撤离人员的场所。
3.2误报警率低，使系统更可靠，更准确
设备机房及信息机房电线及电缆的塑料绝缘层，在线缆制造过程中均加入了卤化物和磷酸盐之类的添加剂，此类添加剂能起到阻燃作用，但在缓慢受热过程中会产生过量的烟雾，这些烟雾导将大大增加传统烟感报警系统的误报警率。此外，电气柜内设备散热量大，导致柜内温度高，同时，电气柜内开关设备动作时会产生电火花或烟雾，在此类环境下，安装于电气柜上方的传统烟感，温感探测器将不可避免的发生误报警情况。
在超早期报警的特点中，利用其环境的自学及自适应特性对不同的工作环境进行特定的分析，从而自动设置系统报警的灵敏度，同时，通过设置系统的环境对比功能，待环境变化稳定后比较探测信号，确认火灾发生后再发送报警信号。此外，超早期火灾报警系统组成结构中包含了空气过滤器，在此装置过滤掉空气中非烟雾的灰尘等污染物后再对其烟雾粒子进行探测，从而达到在复杂环境中系统能精确探测火灾信号的目的。
3.3超早期报警及高灵敏度的应用
随着计算机及微电子技术的发展，通讯设备的集成化越来越高，在集成化提高的同时，机房内的通风及恒温恒湿的要求也随之提高。机房内通风对火灾烟雾的稀释作用以及恒温恒湿对烟雾热力的浮力减弱使其难以到达天花板，此类情况都大大推迟了传统的烟感温感探测器的反应时间，甚至因烟雾严重稀释或难以扩散至探测器造成无法报警的情况。
绝大多数火灾都可分为四个阶段：不可见烟阶段，阴燃可见烟阶段，明火阶段以及剧烈高温燃烧阶段。由于设备机房及通信机房的环境影响，传统的感烟感温探测器在不可见烟阶段，甚至阴燃阶段都没有反应，然而上述两个阶段是进行控制火势，人员疏散及财产转移的最佳时机，如果，报警系统在第三阶段才发出报警信号，大部分的灭火措施已为时晚矣。
超早期火灾报警系统具有的高灵敏度，利用其工作原理中激光散射测量技术及对各种材料燃烧产生的烟雾的敏感性使其能探测微弱的烟雾，使火灾报警时间大大提前。此外，超早期火灾报警系统采用pVC管现场敷设，采样点可布置在任何位置，如封闭的机柜内，活动地板下或吊顶内，因此，无论是地板下，机柜内，以及通风设备回风口处，系统均能准确及时的探测微量烟雾情况，超过设定值时，迅速发出报警信号。
结束语
超早期火灾报警系统解决了传统探测器许多难以逾越的障碍，特别是在各类工作环境中的适应性，在有通风及空调系统的设备机房及信息机房的早期报警特性，以及在多尘埃的工作地点的低误报率特性等。这些特性及工作原理足以使人们更早的发现火情，及时的处理火情，将火灾带来的危害将至最低，对保护国家及人民生命财产安全起到积极的作用。
参考文献
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[2]霍然等.应当重视大空间建筑的火灾防治[J].安全工程学报，1996（3）：13-16.
光化学烟雾篇9
[关键词]单片机；项目教学法；烟雾报警器
[Doi]10.13939/ki.zgsc.2015.41.151
21世纪以来，特别是工业4.0这个高科技战略计划提出后，培养高水平的技能人才迫在眉睫。近年来，我国高职教育在国外培养模式的启发下，逐步加大校内生产实训比例，引入企业参与教学过程和质量评价，开展项目教学。项目教学法是在开放式人才培养模式下，教学以育人为目标，以掌握知识和技能为根本，克服了以学科体系进行教学的缺点和不足，为学生的顶岗实习和顺利就业创造了条件。
1项目教学方法采用
单片机应用技术课程是高职院校自动化、电子工艺、机电一体化等专业基础课[1]，也是工程实践性很强的应用设计课。对于高职类院校来说，采用理实一体化的项目教学方法最为适合。通过让学生动手实施项目内容，提高实际设计和应用开发能力，以适应社会的需求。
在开课前，将班级进行分组，每组3～4人，设立组长、质检员、领料员、员工等，由组长制定详细的任务并进行分工。通过布置任务、项目资讯、项目决策、项目实施、项目检查、项目总结与评价等过程制定项目方案[2]。学生在烟雾报警器的设计与调试过程中，了解单片机系统开发的流程。实现从原理图设计到pCB制版、硬件搭建、程序设计、软硬件联合调试的过程。让学生了解单片机系统设计注意事项，建立控制系统概念。
2烟雾报警控制项目描述
项目题目选定好后，指导教师需要为烟雾报警器提出相应的任务需求。在课堂中，通过模拟客户提出设计需求。要求项目的实施场所为家庭厨房。
项目描述：日常生活中，泄漏的可燃气体在一定范围内很难被人们发现，对人们的生命财产安全构成很大的安全隐患[3]。随着人们的安全意识逐渐提高，可燃气体泄漏问题受到了极大重视。在家居环境中，烟雾报警器是一种必备的选择，它可以检测空气中可燃气体（如煤气、甲烷）的含量，如果可燃气体含量超出正常指标，系统会进行报警，提醒人们及早采取措施，避免事故发生[4]。
项目任务要求：设计一款供家居使用的烟雾报警器，它的气体探测范围300～10000ppm；主要适用气体：可燃气体、烟雾；环境温度：-20℃～+55℃，采用数码显示温度值。设计的烟雾报警器具有以下功能：
（1）火情探测功能：根据不同的防火场所，用户可以选用温度探测法、可燃气体检测法及烟雾探测法等合适的火灾探测方法，来有效地探测火灾。[5]
（2）灯光报警功能：当室内烟雾浓度过大、有火情等情况发生时，报警器要进行灯光报警。当烟雾超过最大设定值时，或是温度超过阀值时，都可以声光提示报警。
3烟雾报警控制项目实施
经过充分分析任务需求，各小组组长组织成员讨论并制定项目实施方案，经过系统方案设计、模块选型、电路设计、pCB版绘制、电路焊接、程序设计与系统调试等过程完成项目的整体设计。
3.1项目方案确定
由项目任务描述，小组成员开始着手设计控制系统结构框图，经过讨论设计后形成完整的设计思路。期间教师通过巡视指导，与学生共同讨论确定项目系统设计方案。按照设计要求，烟雾报警控制系统分为控制器模块、报警控制模块、温度检测模块、显示控制模块、键盘控制模块、烟雾检测模块、指示灯模块、电源模块等部分。系统设计结构图如图1所示：
3.2项目电路设计
项目的控制系统整体方案设计好后，需要对控制系统各个部分进行元件选择和原理图设计。通过查找技术手册和相关参数，各个小组确定烟雾报警器控制系统的控制器为StC89C52型号的单片机。显示部分采用价格合理满足控制要求的数码管进行温度显示，通过三种不同颜色的LeD灯作为温度、烟雾报警指示。气体传感器模块采用mQ-2型号的传感器，并由Lm393作为气体传感器的放大电路，采用蜂鸣器作为报警模块。温度控制部分采用DS18B20作为温度检测传感器。
3.3项目硬件搭建
项目原理图和元件选择后，经过老师和学生们共同讨论，确定项目设计的可行性，并通过仿真测试方法进行验证。确定方案设计可行性后，开始进行电路的硬件搭接。实物如图2中所示。
3.4程序设计与系统调试
硬件焊接好后，需要各个小组进行控制系统编程，控制系统主要的控制流程如图3中所示。首先进行系统初始化，开中断；然后进行温度显示，并实时监测温度和mQ-2气体传感器的感应变化，通过判断温度传感器的温度值与气体传感器的感应值得变化范围，进行指示灯的控制与报警器报警工作。
通过程序编写并在线调试，确定该烟雾报警器的程序控制，完成烟雾报警器制作与调试。最终，各个小组成员经过两周的设计、硬件焊接、程序编写、软硬件联调等工作后终于完成烟雾报警器的控制系统设计项目。
3.5项目的测试与评估
经过小组互相测试作品的功能性、性能可靠程度，最终确定一组优秀的项目产品。该组的产品焊接工艺较好，能实现项目任务描述中的各项功能，具有一定的可靠性与实用性，合格产品。通过教师和小组成员进行项目产品评价和打分，确定各个小组及其成员的成绩。
4烟雾报警控制项目总结
单片机课程是一门实用性非常强的课程，通过将设计项目引入课堂，让学生感受一个项目的整个环节。整个过程使学生体验到企业各个工作环节，让学生脑中产生系统的概念。经过项目的设计，学生对各种芯片选型、原理图设计、硬件焊接与检测、单片机中定时器、中断等重点知识的理解更加透彻。
5结论
项目将单片机中的端口定义、定时器、中断等知识融合，结合温度、气体传感器等设计完成一个烟雾报警器控制。使学生完成烟雾报警器过程中，不仅学到了知识，也提高了技能水平。在今后的教学过程中，需要不断的开发实际项目，将项目设计引入课堂，不断提高学生技能。
参考文献：
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光化学烟雾篇10
abstract：thispapercomprehensivelyanalyzesthefirecharacteristicsofcommunicationsroomandthelimitationsofthecurrentwidespreadfiresmokedetectors，introducesthecharacteristicsofairsamplingtypeofearlysmokedetectionalarmsystemanditsadaptabilityinthecommunicationsindustry，andrecommendstospeeduptheupgradeoffirealarmsystemincommunicationsroomandpopularizetheairsamplingtypeofearlysmokedetectionalarmsystem.
关键词：通信机房；火灾报警；火灾探测；推广普及
Keywords：communicationsroom；firealarm；firedetection；popularizing
中图分类号：tp39；tn91文献标识码：a文章编号：1006-4311（2012）35-0180-02
0引言
在现代信息社会，通信作为信息产业的重要组成部分，在国民经济和社会信息化建设中发挥着举足轻重的作用，信息化建设涵盖各种应用领域，通信为社会信息化提供了强大的网络基础设施。覆盖面广、通信质量高、服务到位的电信基础网络，保证了信息的传输、交换和共享，成为社会信息化实现的基本物质保障。
通信机房是电信基础网络运行的心脏，不仅通信设备价格昂贵，而且担负着信息的传递与存储。在社会信息化高速发展的今天，社会对现代通信的依存度不断提高，一旦通信机房发生火灾，将造成通信设备瘫痪，通信联络中断，不仅经济损失大、政治影响大，而且恢复通信的难度更大，其后果将不堪设想。近年来，通信企业火灾事故时有发生，其中不乏重特大火灾事故，在社会上造成恶劣影响。火灾是通信行业安全的最大威胁，预防通信机房火灾是通信企业安全生产工作的重中之重，及时发现和处置火情，避免酿成火灾，对通信机房防火至关重要。
1通信机房火灾特点
通信机房作为通信企业的核心部位，确保其消防安全意义重大。对通信机房消防建设的要求，在国家建筑消防技术规范和邮电建筑防火设计标准中都有明确要求，但从实际工作中来看，通信机房防火还有很多不同于一般建筑防火的独有特点。能够引发通信机房火灾的因素很多，如通信设备故障、强电侵入、明火管理不严、易燃易爆物品管理不善、机房装修不符合防火要求等，但通过对近些年已发生的通信火灾事故调查分析，由于通信机房自身电气特点而引发的电气火灾是造成通信机房火灾发生的主要原因。
1.1机房内因电气设备选型不当、安装使用不符合规定，导致超负荷或短路引发火灾；
1.2通信设备长期连续工作，因元器件质量、故障、老化或接触电阻过大引发火灾；
1.3强弱电共存，若敷设不当或外部线路交越，强电侵入设备引发火灾；
1.4遭受雷电袭击引发的火灾。虽然通信机房的防雷电都做了良好的屏蔽，但雷电放电时所产生的电效应，能产生高达数万伏，甚至数十万伏的冲击电压，足以烧毁电力线路和设备，引发绝缘击穿，发生短路引发火灾。雷电放电时所产生的热效应，静电感应以及电磁感应都可能引发火灾；
1.5附属电气设备如空调、照明、电热设备长时间使用或其他人为因素引发的火灾。
由于通信机房在电信网络中承担着重要作用，通信机房火灾又具有其特殊性，因此对于通信机房火灾自动报警系统的选用应当有区别于传统火灾报警系统，应能够充分满足通信设备电气火灾的预警、报警需要。
2目前通信机房使用的火灾探测设备的局限性
作为通信机房必要的消防安全设施，感烟探测火灾自动报警系统已广泛安装在通信机房中。当前，通信机房火灾报警普遍使用的是被动式点型感烟探测器。经过对大量机房的走访和进行实地检测，被动式点型感烟探测器在通信机房中应用存在以下主要问题：
2.1灵敏度底，可调节范围小。传统点型感烟探测器报警灵敏度多为3-5%减光率，这样的灵敏度对于通常情况是可以满足的，但是对于通信机房等大空间的应用环境，其灵敏度明显偏低，无法在火灾初期做出有效探测。而且点型感烟探测器灵敏度调节范围偏小，无法适应不同的应用环境。
2.2被动采集烟雾样品，极易受环境因素影响。点型感烟探测器多安装于被保护区域的天花板上，被动等待烟雾慢慢扩散至其附近才能报警。由于机房空间高度较大，烟雾到达需要一定时间。同时由于通信机房普遍采用机内通风或空调送风制冷，会对燃烧产生的烟雾起到稀释作用，使烟热浮力变小，难以达到天花板，导致推迟探测器的响应报警时间或难以达到报警阀值而无法报警。
2.3报警时间晚。由于普通感烟探测器工作在火灾的烟雾燃烧阶段，无法在火灾初期发现火情，不能给机房值班工作人员提供足够的预警处理时间，错过将火扑灭在萌芽阶段的最佳时机。当感烟探测器发出报警时，通信设备、电线电缆早已因过热而烧毁，此时火势往往已经不能被迅速控制，损失已经难以避免。
2.4安装方式单一，无法满足机房特点。点型感烟探测器一般只能安装在天花板和地板下面。在通信机房中，为能更好的保护通信设备，及时发现火情，通信企业希望探测器能够具有更加灵活的安装方式，如直接安装正在通信柜内、机架上方等，以便提供更加直接、快速的保护。
2.5维护不便。通信机房由于机房机架、设备体积较大，设备24小时不间断运行，对传统被动式点型感烟探测器的安装、日常维护和定期检测带来不便，另外，机房内各种电子设备容易使探测器受电磁干扰引起误报或引发自动灭火系统误喷。
以上问题说明，通信机房的火灾报警如能在火灾初期，在形成烟雾燃烧阶段前进行早期报警，就可及时排查设备故障点或起火点，避免形成火灾造成财产损失和通信中断。而普通点型感烟探测器必须被动等待烟雾聚集到足够浓度才能报警，满足不了通信机房早期报警的需要。
3空气采样早期火灾报警系统介绍
火灾发展过程大致可以分为初始阶段、可见烟雾燃烧阶段、火焰燃烧阶段和衰减熄灭阶段。在初始阶段，火灾发展很慢，存在着肉眼看不见的微弱烟雾，可长达数小时，不易被人们发现。在此阶段，普通的感烟、感温探测器不能产生告警信号，当普通感烟探测器报警时，已经进入烟雾燃烧阶段，火灾已经不可避免。近几年来，国内外一些通信机房开始采用空气采样式早期烟雾探测报警系统，可以实现在火灾初始阶段（不可见烟阶段）提供有效报警，将火灾遏制在初始阶段。
空气采样式早期烟雾探测报警系统改变了普通感烟探测器等待烟雾扩散的被动探测方式，可实现主动检测。空气采样早期烟雾探测系统是利用伸向被保护区内的管网，由侦测腔内的抽气泵经由空气采样管路不断地主动抽取防护区域内的空气样品进行检测，空气样品经过滤器后进入激光室，采用光散射测量技术对空气中的烟雾量进行分析，通过计算机运算计算出烟雾的浓度大小及比例，如果发现烟雾颗粒，即发出告警。
空气采样式早期烟雾探测报警系统具有以下特点：
①灵敏度高。在火灾发展的初始阶段，通信机房中往往是因为一些设备或线缆过电压、过电流而挥发出微量的烟雾粒子，远低于普通探测器的报警阈值。空气采样早期烟雾探测系统对各种材料产生的烟雾都非常敏感，对任何大小的烟雾粒子均有很好地响应，光散射测量方法精确，灵敏度高，而且其灵敏度连续可调，探测范围广，对火灾极早期产生的微量烟雾也能及时探测并报警，使火情报警时间大为提前。②安装方便灵活。空气采样早期烟雾探测系统的取样管路设置具有极大的弹性，系统可用在许多传统火灾报警系统无法发挥功效的场所。采样管网采用pvc阻燃管，采样孔打在pvc管路上，每个采样孔的保护面积相当于一只感烟探测器。管路安装形式多样，采样网管中的支管和毛细管可以水平或垂直方向布置在任何地方，如封闭机柜内、活动地板下或吊顶内；在空气流速较大的通信机房环境中，采样管还可以直接敷设在交换机上方或空调、通风设备的回风口处，可及时探测到整个机房环境内的烟雾变化。采样管网安装极其简便，避免了繁琐的连线、安装调试工作。③抗干扰，低成本。空气采样早期烟雾探测系统pvc采样管内无任何电子器件，因此不会受到机房内电磁环境的干扰，甚至可用于防爆环境。系统还采用灰尘处理和识别分离功能，可以较长时间不用清洗和校正，不仅降低了误报率，而且延长了系统的使用寿命，降低了运行维护成本费用。④适应性强。空气采样早期烟雾探测系统具有自动环境学习功能，可以对周围环境进行学习，然后根据所积累的数据设定灵敏度，以达到任何环境都能精确探测的效果。该功能可以鉴别出灰尘、潮气和烟雾的存在，系统的自动比较功能可以设置警报的延时输出，经过一段时间的比较，系统可以确定烟雾的稳定变化再发出警报，从而避免由于环境的异常变化造成的误报，提高了报警的可靠性。⑤具有扩展功能。空气采样早期烟雾探测系统能与普通火灾报警控制器相连，实现双路报警。也可通过协议接口与通信机房环境动力监控系统联网，实现远程集中监控。
4通信机房应加快推广普及空气采样式早期烟雾探测报警系统
根据通信机房火灾特点，如果不能在火灾初始阶段发现并及时中断火灾进程，当进入烟雾燃烧（阴燃）时，通信设备便以损毁，通信已经中断。因此，传统的探测方式发现火情晚，灵敏度低，在通信机房防范火灾中难以充分发挥功效。
空气采样式早期烟雾探测报警系统的主动检测功能，通过其遍布保护区域的空气取样管网，能够及时捕捉到烟雾粒子，能够在非常早的阶段发现火灾前兆。根据有关测试资料，空气采样式早期烟雾探测报警系统与普通感烟探测器相比，在同等火灾条件下，可比普通感烟探测器提前4-11小时发出火灾报警，能够更及早的发现火情，为及时采取措施赢得时间。
空气采样式早期烟雾探测报警系统还能够在有较强空气流动的环境中正常工作，能够满足通信机房制冷送风降温的工作环境，安装位置灵活，维护简便易行，不会因电磁干扰、灰尘、潮湿等因素产生误报，并通过其自动环境学习功能，使误报的可能性降低至几乎为零。空气采样式早期烟雾探测报警系统所具有的高可靠性、高稳定性、高灵敏度以及维护成本低、易于维护的特点，使其在通信机房火灾探测报警中具有无可比拟的优势，是当前火灾探测器中最适用于通信机房的一种。
随着通信业务的快速发展，近几年来，通信机房的规模不断扩大、数量不断增加，无人值守机房越来越多，做好通信机房安全防火工作压力巨大。同时通信企业经过多年发展，在网逾龄设备不断增加，设备超期服役现象普遍存在，对通信机房安全防火构成较大隐患，安全防火形势严峻。因此，加快通信机房早期消防报警设施改造，提高机房火灾预防能力是当前一段时期消防工作的一项重要任务。各级通信企业应当高度重视通信机房消防安全设施升级改造，统筹规划，按照轻重缓急，分级分批组织实施，尽快解决重要通信枢纽、中心机房的火灾早期报警问题，切实提高通信机房火灾的防控能力，确保全网畅通、确保通信安全。
参考文献：
[1]沈德军.空气采样早期烟雾探测报警系统在发射机房中的应用.科技资讯，2008-02-13.