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      關(guān)于嵌入式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的分析

      2020-06-19 08:50章玉信
      科學(xué)與信息化 2020年10期
      關(guān)鍵詞:電氣火災(zāi)嵌入式

      章玉信

      摘 要 本文主要對智能火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進行介紹,闡述了其系統(tǒng)的構(gòu)建。對火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中嵌入式的應(yīng)用加以分析,通過抗干擾措施的應(yīng)用,實現(xiàn)了故障的診斷和遠程控制,針對存儲區(qū)而言,具有較強的保護功能,便于軟件的良好診斷。在此系統(tǒng)的設(shè)計中,故障報警的準確程度更高,且能實時顯示。

      關(guān)鍵詞 嵌入式;電氣火災(zāi);火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

      引言

      近年來,火災(zāi)事故的頻發(fā),各類電氣火災(zāi)事故層出不窮。高層化建筑建設(shè),使火災(zāi)救援難度升級。我國高度重視對火災(zāi)的預(yù)防和處理工作,加大對火災(zāi)檢測工作的研究。消防是人們關(guān)注的重點。因此,基于嵌入式的火災(zāi)檢測系統(tǒng)研究是十分必要的。

      1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)介紹

      火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的微處理器,使火災(zāi)預(yù)警研究得到了新的思路,火災(zāi)報警問題得到進一步的解決。微處理器運用強化了監(jiān)控系統(tǒng)的可靠程度,報警數(shù)據(jù)更具準確性,有力推動了工程設(shè)計水平的提高,使施工布線更加方便。

      電力火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的主要核心為微控制器,具有實時仿真以及跟蹤的功能。人機界面的交互通過觸摸屏實現(xiàn),數(shù)據(jù)的傳輸依托總線和探測器的銜接,并運用手動脫扣、顯示單元處理處理線路關(guān)閉工作。通過對標準信號的處理,對比報警設(shè)定值,可判斷具體的線路狀態(tài),警報發(fā)出后,應(yīng)及時采取相關(guān)手段斷開對應(yīng)線路,將相關(guān)數(shù)據(jù)加以整合傳輸?shù)奖O(jiān)控設(shè)備中,在LCD顯示屏中得以體現(xiàn)。并對監(jiān)控線路中故障出現(xiàn)的詳細情況記錄在案,形成有效的歷史數(shù)據(jù)。信號采集調(diào)理單元采樣被測信號,加以信號調(diào)理,在光電隔離后,在探測控制器中輸入標準信號,單片機的應(yīng)用,實現(xiàn)了與監(jiān)控設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。

      2系統(tǒng)設(shè)計

      就嵌入式技術(shù)中火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)而言,其在特點上增加了監(jiān)控的點數(shù),且監(jiān)控距離較遠,這也提出了更高的數(shù)據(jù)要求。為保障數(shù)據(jù)的準確程度,建立在成本控制的基礎(chǔ)上,運用CAN作為現(xiàn)場的總線。將其連接到相應(yīng)的拓撲結(jié)構(gòu)中。在通信介質(zhì)上,探測監(jiān)控器的選擇與監(jiān)控設(shè)備基本保持一致,雙絞線光纖等是最優(yōu)選擇。

      2.1 探測控制器設(shè)計

      火災(zāi)檢測控制器的結(jié)構(gòu)為流水線形式,在8051內(nèi)核下,微處理器是其重要組成。其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢在于具有極大的運算速度。與普通單機片相比,運行速度可超過其十倍以上,晶振可達到25MHZ[1]。

      探測控制器的組成相對較為復(fù)雜,各個部件構(gòu)成了整體上的探測控制器功能。在信號采集條件下,相關(guān)實時數(shù)據(jù)可通過單元傳輸處理,并及時獲取故障數(shù)據(jù),并在LCD中得以顯示。在CAN傳輸總線傳輸功能的支持下,監(jiān)控設(shè)備接收報警數(shù)據(jù)。報警信號出現(xiàn)時,蜂鳴器在控制器的驅(qū)動下,相應(yīng)通道信號燈顯示紅色,儲存器得到對應(yīng)的故障數(shù)據(jù)并將其保存,通路在控制下,會做出脫扣節(jié)點反應(yīng)。

      在硬件部分,CAN接口的實現(xiàn)主要基于內(nèi)部單片機控制器與收發(fā)器的連接。整體系統(tǒng)分布處于較遠狀態(tài),但是并未采取傳統(tǒng)的接線方式。與之不同的是,CAN總線糾錯能力強,即使處于惡劣環(huán)境,也能通過差分收發(fā)適應(yīng)下來。其現(xiàn)場總線可實現(xiàn)遠距離傳輸,不受網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與時間控制,隨時發(fā)送各個節(jié)點的信息。并且優(yōu)先級的劃分,與當下實時要求相符合。安裝方面,雙絞線、同軸電纜作為通信介質(zhì),使用上要求限制較低,操作十分簡單,便于工程的設(shè)計工作,并且為施工布線工作和工程維修工作提供了良好的幫助。

      為了使用戶能直觀體驗到報警信號的顯示,在檢測控制器設(shè)計上增加了顯示功能,并由控制器管理。簡單的按鍵操作,就實現(xiàn)了監(jiān)控點數(shù)據(jù)的直接觀看。顯示器由總線集中管理,便于實時數(shù)據(jù)的查看。在使用前,要完善顯示器的基礎(chǔ)工作,例如輸入當前時間、報警值等相關(guān)參數(shù),這樣當出現(xiàn)報警信息時,用戶能進一步看到報警原因、時間以及通道等,使用戶對火災(zāi)情況能有一個基礎(chǔ)性的認知,安全系數(shù)大幅度提高[2]。

      檢測控制器身處環(huán)境的復(fù)雜程度較高,經(jīng)常會受到各種干擾源的影響,導(dǎo)致監(jiān)控系統(tǒng)無法得到準確的數(shù)據(jù),出現(xiàn)失誤動作。因此,應(yīng)切實加大對控制器抗干擾能力的研究,在各個層面實現(xiàn)全方位的抗干擾加強?;贒C-DC變換器的使用,系統(tǒng)電源的直流電壓趨于穩(wěn)定狀態(tài),高速光耦使信號通道得到了信號的隔離,數(shù)字濾波地融入,系統(tǒng)抗干擾能力進一步強化,控制器數(shù)據(jù)更準確。

      2.2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

      火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由微控制器選用。在系統(tǒng)中,CAN總線是重要的傳輸渠道,利用總線,可將各大線路內(nèi)的實時數(shù)據(jù)反饋到觸摸屏中。并通過按鍵實現(xiàn)界面的查看。方便、直觀是其突出的特點。一旦出現(xiàn)報警信號,主機將直接發(fā)出報警信號,并將其儲存。儲存渠道為CF卡。CF卡不僅可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的儲存,還具有查詢功能,及時是以往的數(shù)據(jù),也能夠快速查詢觀看。同時,監(jiān)控系統(tǒng)一般位于機房內(nèi),與火災(zāi)現(xiàn)場之間相隔較遠,為實現(xiàn)有效監(jiān)控,其監(jiān)控點的位置選擇較為分散,手動關(guān)閉線路十分耗時耗力。這時,手動脫扣、顯示單元的優(yōu)勢得以突顯,通過對脫扣動作的遠程控制,可集中顯示反饋信號,推動了線路通信正常運行的有效檢測,而且無須到達現(xiàn)場,就可以判斷出脫扣裝置的狀態(tài)。

      2.3 軟件設(shè)計

      在監(jiān)控系統(tǒng)軟件中嵌有實時操作系統(tǒng),可促進多項任務(wù)完成,中斷響應(yīng)時間也相對較短。啟動系統(tǒng),軟件的初始化設(shè)置將任務(wù)加以整合,設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),推動軟件多任務(wù)處理狀態(tài)的運行,并呈現(xiàn)出多線程的形式。每間隔兩秒,系統(tǒng)會與下機位的總線進行通訊,明確電流值以及溫度的設(shè)定值,一旦下機位中的數(shù)據(jù)監(jiān)控結(jié)果超過其設(shè)定值,監(jiān)控設(shè)備將及時接收到信號并發(fā)出警報,將報警數(shù)據(jù)儲存。另外,觸摸屏會轉(zhuǎn)切到相關(guān)的監(jiān)控、設(shè)置以及查詢頁面,便于用戶的服務(wù)工作,手動測試狀態(tài)下形成測試模式,根據(jù)操作人員的具體要求,手動將斷路器切斷。

      3結(jié)束語

      火災(zāi)檢測對象的結(jié)構(gòu)呈非線性,這也說明了檢測的復(fù)雜程度。基于自動化發(fā)展,嵌入式技術(shù)研究也取得了進一步突破,監(jiān)控系統(tǒng)運用的可靠性更高。這種控制器顯示十分方便,反應(yīng)速度也相對較快,具有安裝靈活的特點,能有效滿足大型建筑的防火設(shè)計需要。

      參考文獻

      [1] 刁金霞,胡海東.嵌入式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器設(shè)計與應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2017(18):152.

      [2] 陳堯.嵌入式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D].武漢:武漢理工大學(xué), 2019.

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