電纜溝防火監(jiān)測系統(tǒng)模擬量檢測程序的比率算法

董世飚+王超+殷占全

摘 要：目前，變電站設(shè)備室設(shè)計了火災(zāi)檢測，但沒有對電纜溝采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行電纜溝防火檢測。因此，為了防止變電站電纜溝發(fā)生火災(zāi)造成嚴(yán)重后果，我們在該成果中采用了先進(jìn)的傳感技術(shù)以及先進(jìn)算法。文章中，我們采用比率特性的算法對模擬量進(jìn)行采集，將非線性溫度特性轉(zhuǎn)換為線性的溫度關(guān)系進(jìn)行計算，對電纜溝的火情進(jìn)行監(jiān)控，從而提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：紅外傳感器；煙霧傳感器；火災(zāi)報警

中圖分類號：TM247 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0008-02

1 概述

目前大部分變電站采用無人值守，并且火災(zāi)報警系統(tǒng)至針對設(shè)備室，因此，為了防止這些變電站的電纜溝發(fā)生火災(zāi)，從而導(dǎo)致電纜燒斷、短路等問題引起的變電站事故，事故嚴(yán)重時對變電站的重要設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重威脅，同時影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，我們研制出電纜溝防火系統(tǒng)，本成果主要的研究內(nèi)容隸屬電子技術(shù)領(lǐng)域，主要應(yīng)用的核心元件是紅外線溫度感應(yīng)傳感器、煙霧傳感器，涉及的核心原理主要是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將溫度、煙霧等物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為可以測量的模擬量，并通過運(yùn)算放大器將這些微弱的一次信號轉(zhuǎn)化成可以測量的模擬量信號，最后通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器（AD0809數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片）將模擬量信號轉(zhuǎn)為可以供CPU計算的數(shù)字量，由單片機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算并輸出結(jié)果，具體算法為當(dāng)溫度傳感器動作時，CPU輸出溫度告警信號，需要進(jìn)行對電纜溝進(jìn)行整體檢查，防止溫度進(jìn)一步升高引起火災(zāi)；當(dāng)溫度傳感器動作、同時煙霧傳感器動作時，CPU輸出溫度火災(zāi)信號，需要準(zhǔn)備相關(guān)的滅火措施以及滅火設(shè)備，防止火災(zāi)發(fā)生。工作原理概括為下圖1所示：

從圖中可以看出，不同類型的告警，需要不同的處理方式，這樣可以針對性的進(jìn)行事故處理，從而大大地節(jié)約人力、設(shè)備、資金等，進(jìn)一步提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 基于比率算法的基本原理

2.1 基本原理

紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成。測溫時，被測物體發(fā)射出的紅外能量，通過紅外測溫儀的光學(xué)系統(tǒng)匯聚其視場內(nèi)的紅外能量，紅外能量聚焦在光電探測器上轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，該信號再經(jīng)轉(zhuǎn)換，變?yōu)楸粶y目標(biāo)的溫度值，電信號的輸出曲線如圖2。

上圖2中：

式中：U為傳感器輸出的電壓，T為傳感器的溫度值；m為比率系數(shù)，根據(jù)準(zhǔn)確度進(jìn)行校驗。

在軟件程序編寫時，可以參考圖2的算法進(jìn)行對AD采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將計算后的溫度進(jìn)行顯示或者邏輯計算。

當(dāng)電纜溝發(fā)生火災(zāi)時，首先由紅外測溫傳感器測量電纜的溫度，如果溫度低于正常溫度時，系統(tǒng)不進(jìn)行報警，如果溫度高于平時的正常溫度值時，向后臺發(fā)送一個溫度異常信號。如果溫度異常的同時煙霧探測器檢測到煙霧時，則向后臺發(fā)出緊急報警信號，發(fā)送信號的同時啟動消防系統(tǒng)，最后，消防系統(tǒng)向著火處噴灑干粉，從而達(dá)到火災(zāi)監(jiān)測與處理的目的，因此，本算法有以下特點：（1）采用獨創(chuàng)的計算機(jī)算法。本成果采用了多組傳感器，主要為溫度傳感器和煙霧傳感器，由于傳感器的輸出模擬量很小，我們需要將信號進(jìn)行放大處理。由于傳感器輸出的模擬量信號與外界的溫度以及煙霧的濃度呈現(xiàn)非線性關(guān)系，所以我們在計算機(jī)算法中需要進(jìn)行獨特的運(yùn)算，主要算法是基于突變量的比率算法，通過該算法將溫度近似為具有一定斜率的直線，從而實現(xiàn)溫度以及煙霧濃度的線性采集。（2）成果具普遍性。該成果能夠在多種場合使用，具有很廣闊的市價前景，目前寧夏內(nèi)的變電站沒有響應(yīng)的監(jiān)測措施，并通過查重發(fā)現(xiàn)，目前，國內(nèi)沒有同類型的產(chǎn)品應(yīng)用于變電站電纜溝的防火監(jiān)測。

2.2 現(xiàn)場應(yīng)用

從圖4、圖5可以看出，我們將火災(zāi)報警的探測器安裝在電纜溝的T型走向處的電纜溝蓋板下層處，安裝時采用螺絲將探頭固定于電纜蓋板的下面，而探測器采用6個傳感器分別為三面進(jìn)行同時檢測，這樣做到電纜溝的無死角檢測。

3 結(jié)束語

（1）具有成熟的技術(shù)支持。模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到應(yīng)用，其技術(shù)相當(dāng)成熟，所以理論基礎(chǔ)比較強(qiáng)。（2）有效防止電纜溝著火的問題。如果變電站屬于無人值守變電站，當(dāng)電纜溝發(fā)生火災(zāi)時，能夠快速的檢測火災(zāi)，向遠(yuǎn)方監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出告警信號，從而提高變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。（3）采用溫度、煙霧分時告警技術(shù)，如果電纜溝產(chǎn)生高溫，由紅外測溫傳感器發(fā)出告警。

參考文獻(xiàn)：

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