電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u23011電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)案例概述 1242021.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) 1277581.1.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的原理 189341.1.2電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成 210261.2電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器 2176211.3電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備 3147511.3.1監(jiān)控主機(jī) 421261.3.2觸摸屏模塊 4177351.3.3以太網(wǎng)模塊 4170861.3.4存儲(chǔ)模塊 51.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)1.1.1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的原理隨著用戶能源消耗的不斷增加，供配電線路數(shù)量不斷增加，供配電系統(tǒng)日趨復(fù)雜，電氣火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠靈活、智能、集中地監(jiān)測(cè)剩余電流和溫度。剩余電流檢測(cè)儀與網(wǎng)絡(luò)相連，與計(jì)算機(jī)相連，構(gòu)成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電氣線路，快速停止故障線路的供電，并對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警、存儲(chǔ)和查詢，通過各種通信和指示方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的監(jiān)控，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能全面監(jiān)控能源消耗過程，及時(shí)識(shí)別火災(zāi)隱患，確保人身和財(cái)產(chǎn)安全，在調(diào)查閱讀相關(guān)文獻(xiàn)后，通用電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成如圖2-1所示圖2-1電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)原理1.1.2電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)主要包括如下幾個(gè)部分：（1） 火災(zāi)監(jiān)控單元將單元設(shè)置在配電卡上，同時(shí)由溫度計(jì)和剩余電流傳感器來檢測(cè)電路的各種參數(shù)。數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場(chǎng)總線以確切的通信協(xié)議發(fā)送到各個(gè)區(qū)域的終端。（2） 區(qū)域監(jiān)控主機(jī)基于有效監(jiān)測(cè)的需要，區(qū)域監(jiān)控主體是消防監(jiān)控單元和中央監(jiān)控的中心部分，區(qū)域中央主機(jī)管理存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)消防單元的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，執(zhí)行監(jiān)控主機(jī)的功能集中式作為報(bào)警的顯示和查詢，但具有成本低、體積小、安裝更靈活等優(yōu)點(diǎn)，在一定程度上可以替代集中式監(jiān)控主機(jī)。（3） 中心監(jiān)控主機(jī)該單元設(shè)置在火災(zāi)監(jiān)控中心，通過工業(yè)以太網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)，保存在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，提供應(yīng)用程序，使員工容易確認(rèn)監(jiān)控參數(shù)，管理區(qū)域監(jiān)視主機(jī)可以檢索歷史數(shù)據(jù)?；蚺渲猛ㄖK、聯(lián)動(dòng)模塊，迅速向用戶通知緊急事故并進(jìn)行工作。（4） 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是將火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合到一起的地方，用戶可以在網(wǎng)上自由的讀取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中也能存儲(chǔ)監(jiān)控設(shè)備所錄下的監(jiān)控視頻。1.2電氣火災(zāi)監(jiān)控探測(cè)器1.1.1監(jiān)控探測(cè)器原理電氣火災(zāi)隱患比較隱蔽，具體位置很難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的電氣檢測(cè)很難發(fā)現(xiàn)剩余電流的缺陷，剩余電流引發(fā)火災(zāi)的過程也在逐漸演變，剩余電流檢測(cè)裝置（RCD）用于監(jiān)測(cè)剩余電流，將火災(zāi)發(fā)生的危險(xiǎn)扼殺在搖籃中，還能防止觸電。隨著CS和數(shù)學(xué)理論的發(fā)展，鑒相技術(shù)和沖擊動(dòng)作技術(shù)被應(yīng)用于剩余電流保護(hù)中，并效果顯著，雖然三級(jí)負(fù)載不平衡，但四個(gè)三級(jí)導(dǎo)體的載流子之和為零，變壓器鐵心中導(dǎo)體電流感應(yīng)的磁通量之和為零，即 (1.1) 因此，TA零序變壓器的二次感應(yīng)電壓為零，線路功率正常，當(dāng)電路發(fā)生沖擊和電損耗時(shí)，電路中的電流流向地面，四根三相導(dǎo)線的功率矢量和不等于零。 (1.2) 導(dǎo)線電流在互感器鐵芯感應(yīng)的磁通量和不為零 (1.3)這時(shí),TA二次側(cè)繞組出現(xiàn)感應(yīng)電壓E,該電壓經(jīng)放大器A后施加于在脫扣器線圈,故障電流到達(dá)動(dòng)作極限時(shí)，將切斷供電線路。由于斷路器的脫扣器QF動(dòng)作，起到了防止漏電和觸電的作用。如圖2-2所示。除此之外，在剩余電流保護(hù)裝置的功能實(shí)現(xiàn)方面，單片機(jī)是有著巨大優(yōu)勢(shì)的技術(shù)支柱，零序變壓器在要求對(duì)剩余電流快，準(zhǔn)的檢測(cè)時(shí)是比較普遍的選擇。單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換模塊采取樣本和處理被預(yù)算放大器放過大的剩余電流信號(hào)。與規(guī)定值比較后，報(bào)警一經(jīng)通過，即發(fā)出報(bào)警，斷開電路開關(guān)。圖2-2剩余電流保護(hù)裝置的工作原理1.3電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備本課題設(shè)計(jì)的電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備主要有四個(gè)部分，主要包括監(jiān)控主機(jī)，以太網(wǎng)模塊，觸摸屏模塊，以及存儲(chǔ)模塊。如圖2-3所示。圖2-3電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備框圖1.3.1監(jiān)控主機(jī)監(jiān)控主機(jī)相當(dāng)于監(jiān)控設(shè)備的大腦是最為不可或缺的部分，它用不同的的方式連接著存儲(chǔ)芯片、屏幕觸摸模塊、以太網(wǎng)模塊、監(jiān)控單元。監(jiān)控主機(jī)處理器方案選用MicrochipPIC18系列SCM，采用16位指令系統(tǒng)，大容量ROM和RAM。更豐富的內(nèi)部某塊和8位硬件乘法器。PIC18系列SCM具有指令集簡(jiǎn)化、流程操作、功率消耗低的特點(diǎn)。觸摸屏通過USART與SCM通信，監(jiān)控單元也通過總線與SCM的串口相連。以太網(wǎng)模塊可以通過SPI或串口與SCM連接，要求監(jiān)控主機(jī)上的串口數(shù)至少大于3個(gè)。通過專用串口擴(kuò)展芯片，如成都威肯電子生產(chǎn)的VK系列串口擴(kuò)展芯片，可以采用SPI、FC、串口等方式為SCM擴(kuò)展串口。監(jiān)控主機(jī)要求配備有能夠聯(lián)系警方以及發(fā)生發(fā)光的部件。此外，如果有大量的與警方交流記錄需要儲(chǔ)存，還需要配備監(jiān)控主機(jī)的處理器擴(kuò)展存儲(chǔ)芯片，如AT24C系列芯片?；蛘咭詫?shí)際要求為準(zhǔn)繩為監(jiān)控主機(jī)設(shè)計(jì)能夠存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)的模塊，如SD卡存儲(chǔ)模塊。監(jiān)測(cè)探測(cè)器的監(jiān)測(cè)和管理是監(jiān)測(cè)設(shè)備的另一個(gè)重要作用。監(jiān)控設(shè)備方案的硬件采用RS-485總線，SCM與相關(guān)的RS-485通信芯片相連，軟件采用Modbus通信協(xié)議編程，可以傳輸監(jiān)控探測(cè)器現(xiàn)在處于什么樣的工作狀態(tài)、故障發(fā)生在什么時(shí)間和什么位置。1.3.2觸摸屏模塊由于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的指示、控制等有著明確的要求，于是在顯示部分我選用了觸摸屏模塊。人機(jī)界面在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中舉足輕重，尤其是當(dāng)控制過程十分復(fù)雜的時(shí)候。由于用戶可以在觸摸屏上享受到更為直觀的操作，所以現(xiàn)在是很多控制應(yīng)用的首選，用戶可以以觸摸屏為媒介更加方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀察和修改以及完成一系列的控制過程。不僅如此，觸摸屏體積小、成本低、便于攜帶。本課題采用的觸摸屏是金鵬實(shí)業(yè)公司生產(chǎn)的OCM640480T560彩屏智能終端，這款屏幕有著很多特點(diǎn)如功耗低、性能高、操作簡(jiǎn)單，最主要的是采用雙核控制建構(gòu)。直接和串行接口相連進(jìn)行通信。界面編輯通過金鵬終端開發(fā)軟件IDE環(huán)境開發(fā)。1.3.3以太網(wǎng)模塊監(jiān)控設(shè)備還配備了以太網(wǎng)模塊，因?yàn)橐蕴W(wǎng)模塊擁有著可靠性好、速度快的優(yōu)點(diǎn)。本課題選用了USR-TCP232-T串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊。USR-TCP232-T將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包串口接口數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并且內(nèi)部擁有TCP/IP協(xié)議棧、可通過軟件配置工作模式。客戶端不僅可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控等一系列操作，還可以收到來自監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。1.3.4存儲(chǔ)模塊將監(jiān)控設(shè)備中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，存儲(chǔ)