剩余电流式火灾监控系统的设计与检测

李妩

摘要

剩余电流式火灾监控系统的主要功能是在电气线路中的配电设备发生漏电事故或者接地不良等故障并产生一定程度的火灾隐患时，及时发出报警信号，提醒用户及专业人员前往故障现场排除电气故障，避免火灾的发生，具有很强的电气防火预警功能。对其进行科学而有效地设计与检测是很重要的，本文对其进行探究。

【关键词】剩余电流式火灾监控系统 设计 检测

1引言

剩余电流式火灾监控系统是极为关键的一个设备，当被检测的电气线路发生故障时，剩余电流式火灾监控探测器能迅速做出响应，将线路中的电气故障参数通过互感器采集过来并转换为电信号，如果参数超过了报警限值则发出报警信号，同时通过无线传输设备把数据发送到监控系统主机上。剩余电流式火灾监控系统对接收到的数据进行分析判断，然后显示出故障的位置信息，记录探测器报警的时间，同时发出报警信號告知检修人员前往故障现场排除电气故障。本文所涉及的剩余电流式火灾监控探测器只是剩余电流式火灾监控系统中的一个环节，为监控系统提供所需要的现场数据和报警信息，只有配合监控系统的其他各个环节，探测器才能真正发挥其电气防火预警的功能。

2剩余电流式火灾监控系统的设计

2.1系统主程序设计

剩余电流式火灾监控系统一般是由三个部分组成，第一个是安装在现场的剩余电流式火灾监控报警设备，比如说剩余电流互感器、探测器等，起到了现场数据的采集、监控、报警作用;第二个是数据远程通讯网络，也就是数据的传送设备，起到了把现场数据传送到监控主机的通讯作用;第三个是剩余电流式火灾监控报警中心，起到了对监控区域内各探测器数据的统一管理和监控的作用。

2.2 AD转换程序设计

本系统中，AD转换主要的作用是把模拟形式的剩余电流信号转化为单片机能处理的数字信号，并且根据离散化之后的数据计算出剩余电流的有效值供单片机判断利用。芯片上带有的数模转换器分辨率为12位，该AD是种逐次逼近型模拟数字转换器，它有18个通道，各通道的AD转换根据所需要的功能不同可以设置为单次、连续、扫描或间断这四种不同的执行模式。

2.3显示程序设计

显示模块是本系统中很重要的一部分，既能作为剩余电流信息的直观体现，也能为探测器提供人机交互界面，方便用户及安装人员根据不同需要设置不同的报警值。根据探测器功能的需求，在显示屏上需要显示剩余电流的实时测量值、剩余电流的预设报警值、DI、DO口的动作情况、剩余电流的波形。这部分程序的设计思路如下：在系统主程序初始化完成后，打开通讯串口PA9、PA10，随后显示屏通过串口从单片机读取数据并在屏幕的指定位置上显示相应的数据。同时，屏幕上也提供了预设报警值的修改窗口，因此屏幕不仅仅要从单片机读取数据，当预设报警值被修改时，屏幕也要通过串口向单片机发送新修改的预设报警值数据。

2.4报警程序设计

报警功能是本设计最基本的功能之一，当线路发生漏电、接地不良等电气故障时探测器应准确报警，起到预防火灾的作用。探测器报警的条件为AD转换后计算出来的剩余电流有效值大于预设的报警值。探测器报警时应有两种动作：

（1）使发光二极管点亮，

（2）使蜂鸣器发出报警声音。

2.5通讯程序设计

通讯模块主要用于将实时的剩余电流测量值发送到主机进行统一监控，便于管理员对探测器工作情况以及被保护的线路用电情况。本系统的通讯是使用无线传输AS32 TTL 100完成的，数据的传送是通过单片机的通讯串口PA2、PA3完成的。这部分的程序与显示程序相似，相同点在于都是通过单片机串口读取剩余电流测量值以及DI、DO口的状态数据并进行显示，不同点在于两者使用的串口不同，而且无线通讯模块只是单向地从单片机读取数据而不需要往单片机发送数据。在显示模块中，单片机作为上位机，显示屏作为下位机，所以在编写程序时应该是单片机向显示屏发出命令以及相应的数据参数，显示屏根据单片机的命令做出响应。但是在通讯模块中，上位机应该是我们的监控主机，一般选用PC机，单片机变成了下位机，此时单片机向监控主机发送的只有数据参数而并不包含命令，监控主机在接收到单片机发送过来的数据以后根据数据的不同进行识别、判断，然后再做出响应。

3剩余电流式火灾监控系统的应用与检测

剩余电流式火灾监控系统在实际中的运用越来越广泛，特别是在大型建筑中，该系统的应用能够减轻安保人员的工作负担，增加了建筑物的安全性。考虑到很多建筑房间数量多，为了不削弱信号，在每一个楼层放置一个中继器，信号在传递的过程中首先总线进入到控制室，然后再和其它的处理终端相连接。为了保证工作人员能准确领会信号的含义及信号的安全性，在不同的终端上都会有权限密码，对照其进行灭火、检测、维修等操作。在智能消防监控系统的应用中，应该及时检查CAN总线及各项设备的完好性，做好相应的维护工作，以便在火灾发生时能够正常启动这些报警装置，减小火灾造成的损失。工作人员在接受到火灾的情况后要保持冷静，根据火灾的具体情况发出准确的指令，减少工作中的失误。

出于安全考虑，本设计在安装与使用过程中应注意检测以下几点：

（1）应当对其最大供电电压进行检测，探测器的最大供电电压为5V，使用过程中应提供大小为4-5V的电源电压，过大可能会导致探测器中的部分硬件设备工作异常甚至烧毁，过小可能会导致供电电压不足，显示屏、无线传输模块等功率较大的器件无法正常工作;

（2）应当对于中性线接地情况进行检测，在剩余电流互感器安装时，应保证与三相电流一起接入的中性线在用户侧接地，并且要保证是同向穿过互感器;

（3）应当对于剩余电流报警值进行检测，剩余电流报警设定值必须大于被测电路的泄漏电流值，可以使用装置的预检功能，检测被测电路的实际泄漏电流值，通常报警设定值取值不小于泄漏电流值的两倍。

4总结

在火灾自动报警装置工作过程之中，因为某些非人为政策、地理、天气等客观的不确定的因素而形成的变化会致使其准确率产生意想不到的变化，所以必须在其工作时总结提出各种可能遇到的问题和因素，然后就是要对所产生的问题进行分析探究，最终找到合理的方法解决问题。

参考文献

[1]罗朗，公路隧道剩余电流式火灾监控系统设计思考[J].中国交通信息化，2018 （09）：12 9-131.

[2]周易，基于单片机的智能剩余电流 式火灾监控系统设计[J].电子制作，2018 （17）：44-46.

[3]郑文光，基于ZigBee技术的煤场煤仓剩余电流式火灾监控系统的设计[J].工业安全与环保，2018 （09）：68-71.

[4]岳鹏程.高速隧道分布式光纤感温剩余电流式火灾监控系统设计[J].电子测量技术，2 018 （17）：70-74.

[5]莫扎帕·台外库力，火电厂火灾报警与消防控制系统的联动控制分析[J].消防界（电子版），201 8，4 （16）：48.