摘要：為了提高電氣火災(zāi)監(jiān)控效果，該文設(shè)計(jì)了基于無線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)無線通信技術(shù)設(shè)計(jì)無線通信網(wǎng)絡(luò)，由ZigBee主站、ZigBee從站等構(gòu)成，通過剩余電流探測器與開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)剩余電流的監(jiān)控、通過自適應(yīng)算法實(shí)施信號(hào)濾波處理，基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)預(yù)警算法實(shí)施電氣火災(zāi)預(yù)警遙。測試結(jié)果表明，無線通信網(wǎng)絡(luò)的丟包率較低，信號(hào)強(qiáng)，整體信號(hào)測量誤差低，報(bào)警相對(duì)誤差低，報(bào)警響應(yīng)時(shí)間短，施加

浪涌脈沖后運(yùn)行穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：無線通信技術(shù)；電氣火災(zāi)監(jiān)控；ZigBee節(jié)點(diǎn)；自適應(yīng)算法

0引言

在建筑中，電氣設(shè)備的線路需要布設(shè)在墻體中,存在易燃隱患.還存在施工產(chǎn)品質(zhì)量有高有低、安裝不規(guī)范等多種問題。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)電氣原因所引發(fā)的火災(zāi)事故在各種火災(zāi)事故中一直占據(jù)著很高比例,電氣火災(zāi)早已成為一種令人聞之色變的事故災(zāi)害。

因此對(duì)電氣火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)控一直是一個(gè)重點(diǎn)研究問題。其中在發(fā)生接地短路故障時(shí),電流熱量不斷積聚.在引燃周圍物體后,就會(huì)造成火災(zāi)網(wǎng)。這種方式具備隱秘性、突發(fā)性以及隨機(jī)性等特點(diǎn),往往很難防范。通過電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更加全面的電氣火災(zāi)監(jiān)控,受到各行各業(yè)的推崇,成功幫助各種建筑與場所實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)的預(yù)防與預(yù)警。隨著建筑規(guī)模越來越大,現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)缺陷越來越明顯.為此本文設(shè)計(jì)了基于無線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng),并分析其性能。

1 基于無線通信質(zhì)評(píng)的電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

其中供電單元通過電壓調(diào)節(jié)器為 ZigBee 芯片提供 1.8 V 電源。并設(shè)計(jì)一種 USB 供電方式為其他器件供電。在 USB 供電方式中,選用 LD1117-3.3 V芯片對(duì) USB 的 5 V 電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換,將其轉(zhuǎn)換為3.3 V.在射頻單元中.使用的無線射頻芯片為CC2541F256芯片上搭載的片載系統(tǒng)為 2.4 GHz Bluetooth。并為無線射頻芯片配置一些外部組件,包括 5 通道直接內(nèi)存訪問、紅外生成電路等網(wǎng)。

藍(lán)牙單元使用的藍(lán)牙芯片為 BXM 芯片通過該芯片實(shí)現(xiàn) ZigBee 節(jié)點(diǎn)之間的通信。為芯片配置接收管腳與 UART串口發(fā)送腳。24 MHz 晶振選用的是 TCXO 溫補(bǔ)晶振,將其接入 ZigBee 芯片中,通過3225 貼片進(jìn)行封裝。在 ZigBee 協(xié)議棧中，使用的ZigBee 協(xié)議為 Z-Wave。ZigBee 主站與 ZigBee 從站均由協(xié)調(diào)器與 ZigBee 節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。其中協(xié)調(diào)器能夠構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò).對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行進(jìn)行維護(hù)。并發(fā)現(xiàn)其他節(jié)點(diǎn)想要加入無線網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求,具備自動(dòng)組織的功能網(wǎng)。協(xié)調(diào)器的工作流程設(shè)計(jì)具體如下:

1)對(duì) ZigBee 芯片與外設(shè)進(jìn)行初始化處理.

2)對(duì) ZigBee 協(xié)議棧進(jìn)行初始化處理:

3)構(gòu)建 ZigBee 網(wǎng)絡(luò):

4)對(duì)缺省參數(shù)進(jìn)行配置:

5)ZigBee 網(wǎng)絡(luò),在 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析:

6)將數(shù)據(jù)封裝為串口數(shù)據(jù)包,通過總線向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù);

7)ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)對(duì)總線進(jìn)行在總線中接收數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析:

8)將數(shù)封裝為 ZigBee 數(shù)據(jù)包，通過 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)向 ZigBee 從站發(fā)送數(shù)據(jù)。

（2） 監(jiān)控模塊設(shè)計(jì)

在監(jiān)控模塊中.通過剩余電流探測器與開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)剩余電流的監(jiān)控。其中剩余電流探測器能夠?qū)崿F(xiàn)自檢、DI 消防、按鍵切換、聲光報(bào)警、液晶顯示以及剩余電流報(bào)警功能l10。剩余電流探測器的設(shè)計(jì)具體如下:設(shè)計(jì)了一種控制芯片,能夠?qū)崿F(xiàn)外部信號(hào)采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、信號(hào)轉(zhuǎn)換以及開關(guān)狀態(tài)顯示等功能”。芯片的設(shè)計(jì)具體如下:配置多個(gè)中斷源.通過中斷的方式將芯片切換至低功耗運(yùn)行模式。配置 16 位精簡指令集,使芯片具有多樣化的尋址方式與更加靈活的程序編寫方式。通過多個(gè)寄存器開展運(yùn)算處理,具體包括功能選擇寄存器、輸人寄存器、方向寄存器、輸出寄存器。通過8 MHz 晶體進(jìn)行驅(qū)動(dòng).使芯片達(dá)到 125 ns 的指令周期。為芯片配置以下片內(nèi)外設(shè):2k的 BRAM、60 k的BFLASHROM、多個(gè) I/0 端口、硬件雙串口 USARTI與 USARTO 以及看門狗電路。在剩余電流采集電路中,通過電壓傳感器進(jìn)行剩余電流的測量,選擇的電壓傳感器為毫安級(jí)別精密度的電壓傳感器。剩余電流采集電路的電路設(shè)計(jì)如圖 2 所示。選用的液晶顯示模塊為 AMPIRE12864。將AMPIRE12864 接入到控制芯片中.實(shí)現(xiàn)參數(shù)查詢界面、DIDO 狀態(tài)、報(bào)警動(dòng)作值、剩余電流實(shí)時(shí)值的顯示。

三）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（四）系統(tǒng)功能

1. 監(jiān)控設(shè)備能接收多臺(tái)探測器的剩余電流、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警”指示燈亮，顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類型，記錄報(bào)警時(shí)間，聲光報(bào)警一直保持，直至按設(shè)備的“復(fù)位”按鈕或觸摸屏的“復(fù)位”按鍵遠(yuǎn)程對(duì)探測器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對(duì)于聲音報(bào)警信號(hào)也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動(dòng)消除。

2.當(dāng)被監(jiān)測回路報(bào)警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報(bào)警消除后，控制輸出繼電器釋放。

3.通訊故障報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺(tái)探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮，并發(fā)出故障報(bào)警聲音。電源故障報(bào)警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報(bào)警聲響。

4.當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

五）配置方案

四、結(jié)束語

伴隨城市化進(jìn)程的加快，社會(huì)范圍內(nèi)對(duì)電的運(yùn)用越發(fā)廣泛，社會(huì)整體的運(yùn)轉(zhuǎn)急需電氣的維系，科技的革新發(fā)展也智慧電氣系統(tǒng)的投入使用，該境況很大便利了電氣發(fā)生火災(zāi)時(shí)必要的防護(hù)措施。