1. 研究目的与意义
在人类同火灾作斗争的过程中，一直把水作为一种最常用、最有效的灭火剂，随着我国科学技术的发展，新材料的出现，高层建筑的兴建，大批油田的开发，火场状况日趋复杂，火场供水也增加了难度。灭火施行证实，火场供水的好坏直接影响着来灭火战斗的成败。随着国民经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，城市建筑建设周期较长，大部分消防管道埋地敷设，导致阀门、管道腐蚀严重，漏水点较多，消防安全隐患与日俱增，消防安全管理和灭火救援面临新课题，这对城市消防供水的数量、质量和稳定性提出了越来越高的要求。而为了保证城市消防供水系统能够稳定地为火灾现场供水，这就需要我们设计一套可靠的消防供水监测系统以实时监测消防供水水源的各种重要参数，来反映水源可能存在的供水隐患。
本课题拟采用stc89c52单片机作为消防供水监测系统的控制核心，stc89c52单片机具有以下优势：stc89c52rc是stc公司生产的一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k字节系统可编程flash存储器。stc89c52使用经典的mcs-51内核，但是做了很多的改进使得芯片具有传统的51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位cpu和在系统可编程flash，使得stc89c52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。以stc89c52为核心设计消防供水监测系统，可以很好地完成对水压、水温、液位和电池电压等重要信息参数的采集，再通过编写好的程序算法实现对消防供水水源情况的实时监测。
消防供水监测系统设计的模块化、轻量化、智能化已成为现在的主要发展趋势，而stc89c52单片机具有价格低廉、体积轻便、使用便利等优点在消防供水监测中有着广阔的应用前景。在先前的相关研究中，文献[1]中，她采用可编程控制器plc作为整个消防供水监测系统的控制核心，通过压力传感器对管网的压力进行测量，并与上位pc机给定的标准压力值进行比对，由plc控制调速泵调速使管网压力与设定值保持一致。但该方案只采集了消防供水的压力数据，因此能反映的消防供水存在的隐患不够全面；专利[2]中设计的监测系统，由湿式报警阀、压力表、水流指示器、感烟探测器、火灾报警系统、压力继电器、电气自控箱组成。该系统针的主要应用场景为大型、高层消防供水系统，通过计算机分析处理传感器的测量信息，发出信号实现自动扑救火灾。但该系统包含元件众多，体积庞大且机制复杂，无法应用于小型消防供水系统；文献[3]中，他设计的监测系统通过对水压值的分析判断设备是否有故障。该系统主要由包括信号采集器、水位计、无线智能压力传感器、5g无线监控摄像机等组成，他的设计采用了很多高级元件来保证整个监测系统的信息化、智能化和自动化，但其主要应用场景仍是具有较高消防要求的大型场所，并不适用于如消防栓这样的小型供水设施；文献[4]中，整个系统通过单片机控制水泵调频加速，从而达到供水的恒压以及自动化，从而使得供水系统能够满足随时供水的需求。当火灾的发生时，系统会先向单片机传达一个信号，而后单片机会控制系统中的主泵调频启动，确保水泵中水流能够满足消防灭火的需求。该方案以单片机为系统核心，其设计思路有很多可借鉴之处；专利[5]中，该设计中通过导气组件驱动空气流动，外界空气通过进气组件配合所述导气组件进入壳体内侧，流入壳体内侧的空气配合支撑组件能完成对监测器的散热，克服了现有的监测装置散热能力差，从而导致的装置运行时稳定性差，无法保证监测结果的准确性的问题。此方案的散热功能可以应用到本课题的设计中以提高系统稳定性；专利[6]中，该设计中，通过囊泡与排气嘴的一体结构，连续挤压囊球，逐渐将壳体内的空气抽出，即可有效提高防潮防湿的效果，从而延长检测装置的整体使用寿命。此设计与专利[5]的设计配合可以有效地提高检测系统的运行稳定性和延长使用寿命；文献[7]中，该方案以plc为控制核心，通过压力传感器、温度传感器和转速传感器测量消防供水系统的各项数据，由plc分析处理，得到当前系统的安全情况，并通过led显示屏将信息传达给有关部门。该设计采集数据齐全，可全面反映系统安全状态，但以plc作为控制核心仍然会限制此方案的安装成本和应用场合。
2. 研究内容和预期目标
(1)设计一个stc89c52单片机为核心的消防供水监测系统。
(2)完成功能：设计一种消防供水监测系统，系统主要完成水压、水温、液位和电池电压等信息采集，借助算法实现预报决策。
(3)设计硬件原理图，在proteus上进行仿真。
3. 研究的方法与步骤
本课题拟采用软硬件结合组成实际电路控制系统。主要分为以下几个部分：分析整个系统的工作特点及技术要求，根据实际需求设计硬件原理图，完成实物或半实物硬件电路。 编写软件流程图及程序代码，完成实验或半实物仿真。主要设计思路：通过电源模块输入直流电，对整个电路进行驱动。采集测量模块回馈的信息输入到单片机进行信息处理，输出端有显示模块，声音和灯光报警控制模块，及控制测量模块是否启动的独立按键控制模块。
设计的主要步骤：
(1)查阅文献，了解当前已经设计成熟的消防供水监测系统设计方案。
4. 参考文献
[1] 赵小惠,赵小娥. 基于可编程控制器的恒压供水系统设计. 机电工程技术,2007,36(2):18-20.
[2] 沈阳市航天供水设备厂. 消防供水监测系统及控制方法:cn99112722.6[p].2000-09-13.
[3] 韦维. 高速公路隧道消防供水智能监测系统设计与应用. 西部交通科技,2022(7):170-172.
5. 计划与进度安排
（1）2024-2-20～2024-3-03（2周） 查阅和总结相关背景及技术资料，进一步细化研究计划，初步提出设计方案，撰写开题报告。
（2）2024-3-06～2024-3-17（2周） 完善和优化设计方案，熟悉控制器硬件资源及编程技巧，完成器件选型。
（3）2024-3-20～2024-4-07（3周） 设计电路原理图，制订程序框图，编制控制程序。
