1 引言 據《中國火災統(tǒng)計年鑒》統(tǒng)計，自1993～2002年全國范圍內共發(fā)生電氣火災203780起，占火災總數近30%，在所有火災起因中居首位。我國的電氣火災大部分是由短路引發(fā)的，特別是接地電弧性短路事故。采取確實可行的方法預防和遏制電氣火災的發(fā)生已刻不容緩。 在各類建筑及其它領域中廣泛應用安裝電氣火災監(jiān)控器，能有效預防和減少漏電引起的電氣火災。應用在線檢測技術，可長年不間斷地檢測用電線路的過電流、漏電電流等參數，能隨時掌握電氣線路或電氣設備電氣火災危險參數的變化情況、故障和異常狀態(tài)，及時發(fā)現電氣線路的火災隱患，消除隱患，防患于未然，保護國家和人民生命財產的安全。 2 電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)組成 系統(tǒng)由電氣火災集中控制器，主控制器，支路控制器，以及信號采集調理部分組成。系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。 [align=center] 圖1 系統(tǒng)組成框圖[/align] 電氣火災監(jiān)控集中控制器采用帶觸摸屏嵌入式工控機，人機界面使用mcgs組態(tài)軟件，采用can總線與電氣火災主控制器進行通訊。主控制器完成鍵盤輸入，對支路控制器傳輸的數據進行處理，及時將各支路狀態(tài)發(fā)送給集中控制器,以及在lcd實時顯示被監(jiān)控線路的各種運行狀態(tài)及參數，并準確地記錄下被監(jiān)控線路運行狀態(tài)的變化、故障特征、故障地址、時間等歷史數據。支路控制器負責a/d轉換，并進行數字濾波，比較分析線路的過電流、漏電流等狀態(tài)特征，做出相應預警、報警、脫扣動作,并與主控制器通過i2c總線完成雙向通信。信號采集及調理部分采用高精度電流互感器、漏電電流互感器對電信號進行采樣，并進行信號調理，電壓跟隨，光電隔離，將0-5v的標準信號送入ad 轉換器。ad轉換器采用12位的ti公司ad轉換器tlc2543。 3 支路控制器設計 支路微處理器選用的是philips lpc932a1單片機,它是基于8051內核的高速、低功耗的8位單片機，其指令執(zhí)行時間只需2到4個時鐘周期。6倍于標準8051器件。支路控制器系統(tǒng)結構框圖如圖2所示。 [align=center] 圖2 支路控制器系統(tǒng)結構框圖[/align] 支路控制器系統(tǒng)中，采用精密電阻對ia、ib、ic、in四路電流互感器的電流信號取樣并放大，然后采用精密整流電路將交流電壓信號轉換為直流電壓信號。經單片機處理后將信號通過i2c總線傳輸至主控制器。 由于現場各種干擾因素較多，因此在支路控制器軟硬件設計上必須考慮抗干擾問題?？垢蓴_設計主要包括以下幾方面:電源抗干擾設計、單片機抗干擾、過程通道抗干擾設計、印刷電路板及電路的抗干擾設計和軟件的抗干擾設計。其中系統(tǒng)電源采用dc-dc變換器得到穩(wěn)定的±12v和5v直流電壓，采用了高速光耦6n137對信號進行隔離，在軟件設計中加入了數字濾波器進一步了提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 4 主控制器設計 主控制器由聲光報警、鍵盤及液晶顯示、can總線控制器、外部flash和時鐘/日歷發(fā)生器等部分構成。主路微處理器選用的是philips p89v51rd2單片機。主控制器完成的功能主要有:采集各支路控制器傳輸的ia、ib、ic、in等參數數據，故障特征數據，并在lcd上實時顯示，并通過can總線傳輸給集中控制器。此外主控制器還將各支路控制器運行狀態(tài)信號用相應雙色發(fā)光管顯示;當有通道出現報警信號時，主控制器驅動蜂鳴器，并將實時故障特征數據保存至flash。主控制器系統(tǒng)結構框圖如圖3所示。 [align=center] 圖3 主控制器系統(tǒng)結構框圖[/align] 本系統(tǒng)can接口硬件主要采用can獨立控制器sja 1000和can收發(fā)器pca82c250。can總線技術屬于現場總線的范疇，can總線具有較強的糾錯能力，支持差分收發(fā)，因而適合高噪聲環(huán)境，并具有較遠的傳輸距離;因此，can協(xié)議對許多領域的分布式測控系統(tǒng)很有吸引力，特別適合于小型分布式測控系統(tǒng)。can總線可以多主機方式工作，網絡上任意節(jié)點可以在任意時刻主動向網絡上其他節(jié)點發(fā)送信息。可以分為不同優(yōu)先級，滿足不同實時需要。通訊介質采用雙絞線，無特殊要求，用戶接口簡單。基于can總線的微處理器火災監(jiān)控器系統(tǒng)，為解決火災報警問題上提供了新的方法和手段，既提高了系統(tǒng)的準確性、可靠性，又為工程設計、施工布線提供了極大的方便。 本系統(tǒng)中l(wèi)cd顯示界面如圖4所示。通過系統(tǒng)監(jiān)控界面可查看實時電流數據，數據以滾動的形式顯示。用戶通過系統(tǒng)設置界面可以設置當前時間以及支路控制器的地址。添加，刪除支路，對支路的預警電流值，報警電流值，電流互感器變比，預警延時時間，報警延時時間進行設置。通過設置延時時間可以防止系統(tǒng)誤動作。通過查詢歷史數據界面可以查詢報警原因，報警時間以及報警的通道編號。 [align=center] 圖4 lcd顯示界面[/align] 5 系統(tǒng)軟件設計 監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計流程圖如圖5所示。當系統(tǒng)啟動工作后，經過初始化，主單片機開始對支路進行參數設置，設置電流互感器變比，報警，預警延時時間，然后每隔50ms接收各個支路板實時數據。當ia、ib、ic、in通道電流超過設定電流值，支路單片機驅動繼電器，并將通道狀態(tài)傳送給主控制器。 [align=center] 圖5 主控制器系統(tǒng)流程圖[/align] 6 結束語 在現場實驗中，三相電流互感器選用瑞泰電子的ct-2000電流互感器，漏電流互感器采用ct-800l電流互感器。使用mastertech的ms2007b漏電流鉗形表進行電流測量，實驗數據如附表所示。 實驗表明,本系統(tǒng)精度高，安全可靠,誤報率低，操作維護方便等特點,具有廣闊的應用前景。適合于我國大型建筑的防火的需求。