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

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.