安科瑞物联网技术的电气火灾智能监控系统平台设计

摘要：为了提高电气火灾监控效果，该文设计了基于无线通信技术的电气火灾智能监控系统。根据无线通信技术设计无线通信网络，由ZigBee主站、ZigBee从站等构成，通过剩余电流探测器与开关电压调节器实现电气火灾剩余电流的监控、通过自适应算法实施信号滤波处理，基于模糊神经网络设计预警算法实施电气火灾预警遥。测试结果表明，无线通信网络的丢包率较低，信号强，整体信号测量误差低，报警相对误差低，报警响应时间短，施加

浪涌脉冲后运行稳定。

关键词：无线通信技术；电气火灾监控；ZigBee节点；自适应算法

0引言

在建筑中，电气设备的线路需要布设在墙体中,存在易燃隐患.还存在施工产品质量有高有低、安装不规范等多种问题。根据相关统计数据电气原因所引发的火灾事故在各种火灾事故中一直占据着很高比例,电气火灾早已成为一种令人闻之色变的事故灾害。

因此对电气火灾进行监控一直是一个重点研究问题。其中在发生接地短路故障时,电流热量不断积聚.在引燃周围物体后,就会造成火灾网。这种方式具备隐秘性、突发性以及随机性等特点,往往很难防范。通过电气火灾智能监控系统能够实现更加全面的电气火灾监控,受到各行各业的推崇,成功帮助各种建筑与场所实现电气火灾的预防与预警。随着建筑规模越来越大,现有的监控系统缺陷越来越明显.为此本文设计了基于无线通信技术的电气火灾智能监控系统,并分析其性能。

1 基于无线通信质评的电气火灾智能监控系统设计

其中供电单元通过电压调节器为 ZigBee 芯片提供 1.8 V 电源。并设计一种 USB 供电方式为其他器件供电。在 USB 供电方式中,选用 LD1117-3.3 V芯片对 USB 的 5 V 电压进行转换,将其转换为3.3 V.在射频单元中.使用的无线射频芯片为CC2541F256芯片上搭载的片载系统为 2.4 GHz Bluetooth。并为无线射频芯片配置一些外部组件,包括 5 通道直接内存访问、红外生成电路等网。

蓝牙单元使用的蓝牙芯片为 BXM 芯片通过该芯片实现 ZigBee 节点之间的通信。为芯片配置接收管脚与 UART串口发送脚。24 MHz 晶振选用的是 TCXO 温补晶振,将其接入 ZigBee 芯片中,通过3225 贴片进行封装。在 ZigBee 协议栈中，使用的ZigBee 协议为 Z-Wave。ZigBee 主站与 ZigBee 从站均由协调器与 ZigBee 节点构成。其中协调器能够构建无线网络.对无线网络的运行进行维护。并发现其他节点想要加入无线网络的请求,具备自动组织的功能网。协调器的工作流程设计具体如下:

1)对 ZigBee 芯片与外设进行初始化处理.

2)对 ZigBee 协议栈进行初始化处理:

3)构建 ZigBee 网络:

4)对缺省参数进行配置:

5)ZigBee 网络,在 ZigBee 网络中接收数据并对数据包进行解析:

6)将数据封装为串口数据包,通过总线向上位机发送数据;

7)ZigBee 网络的同时对总线进行在总线中接收数据并对数据包进行解析:

8)将数封装为 ZigBee 数据包，通过 ZigBee 网络向 ZigBee 从站发送数据。

（2） 监控模块设计

在监控模块中.通过剩余电流探测器与开关电压调节器实现电气火灾剩余电流的监控。其中剩余电流探测器能够实现自检、DI 消防、按键切换、声光报警、液晶显示以及剩余电流报警功能l10。剩余电流探测器的设计具体如下:设计了一种控制芯片,能够实现外部信号采集、实时数据显示、信号转换以及开关状态显示等功能”。芯片的设计具体如下:配置多个中断源.通过中断的方式将芯片切换至低功耗运行模式。配置 16 位精简指令集,使芯片具有多样化的寻址方式与更加灵活的程序编写方式。通过多个寄存器开展运算处理,具体包括功能选择寄存器、输人寄存器、方向寄存器、输出寄存器。通过8 MHz 晶体进行驱动.使芯片达到 125 ns 的指令周期。为芯片配置以下片内外设:2k的 BRAM、60 k的BFLASHROM、多个 I/0 端口、硬件双串口 USARTI与 USARTO 以及看门狗电路。在剩余电流采集电路中,通过电压传感器进行剩余电流的测量,选择的电压传感器为毫安级别精密度的电压传感器。剩余电流采集电路的电路设计如图 2 所示。选用的液晶显示模块为 AMPIRE12864。将AMPIRE12864 接入到控制芯片中.实现参数查询界面、DIDO 状态、报警动作值、剩余电流实时值的显示。

三）系统结构

（四）系统功能

1. 监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息，报警时发出声、光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。

2.当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。

3.通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。

4.当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。

五）配置方案

四、结束语

伴随城市化进程的加快，社会范围内对电的运用越发广泛，社会整体的运转急需电气的维系，科技的革新发展也智慧电气系统的投入使用，该境况很大便利了电气发生火灾时必要的防护措施。