关于嵌入式电气火灾监控系统设计的分析

章玉信

摘 要 本文主要对智能火灾监控系统进行介绍，阐述了其系统的构建。对火灾监控系统中嵌入式的应用加以分析，通过抗干扰措施的应用，实现了故障的诊断和远程控制，针对存储区而言，具有较强的保护功能，便于软件的良好诊断。在此系统的设计中，故障报警的准确程度更高，且能实时显示。

关键词 嵌入式;电气火灾;火灾监控系统

引言

近年来，火灾事故的频发，各类电气火灾事故层出不穷。高层化建筑建设，使火灾救援难度升级。我国高度重视对火灾的预防和处理工作，加大对火灾检测工作的研究。消防是人们关注的重点。因此，基于嵌入式的火灾检测系统研究是十分必要的。

1电气火灾监控系统介绍

火灾监控系统中的微处理器，使火灾预警研究得到了新的思路，火灾报警问题得到进一步的解决。微处理器运用强化了监控系统的可靠程度，报警数据更具准确性，有力推动了工程设计水平的提高，使施工布线更加方便。

电力火灾监控设备的主要核心为微控制器，具有实时仿真以及跟踪的功能。人机界面的交互通过触摸屏实现，数据的传输依托总线和探测器的衔接，并运用手动脱扣、显示单元处理处理线路关闭工作。通过对标准信号的处理，对比报警设定值，可判断具体的线路状态，警报发出后，应及时采取相关手段断开对应线路，将相关数据加以整合传输到监控设备中，在LCD显示屏中得以体现。并对监控线路中故障出现的详细情况记录在案，形成有效的历史数据。信号采集调理单元采样被测信号，加以信号调理，在光电隔离后，在探测控制器中输入标准信号，单片机的应用，实现了与监控设备之间的数据交换。

2系统设计

就嵌入式技术中火灾监控系统而言，其在特点上增加了监控的点数，且监控距离较远，这也提出了更高的数据要求。为保障数据的准确程度，建立在成本控制的基础上，运用CAN作为现场的总线。将其连接到相应的拓扑结构中。在通信介质上，探测监控器的选择与监控设备基本保持一致，双绞线光纤等是最优选择。

2.1 探测控制器设计

火灾检测控制器的结构为流水线形式，在8051内核下，微处理器是其重要组成。其结构优势在于具有极大的运算速度。与普通单机片相比，运行速度可超过其十倍以上，晶振可达到25MHZ[1]。

探测控制器的组成相对较为复杂，各个部件构成了整体上的探测控制器功能。在信号采集条件下，相关实时数据可通过单元传输处理，并及时获取故障数据，并在LCD中得以显示。在CAN传输总线传输功能的支持下，监控设备接收报警数据。报警信号出现时，蜂鸣器在控制器的驱动下，相应通道信号灯显示红色，储存器得到对应的故障数据并将其保存，通路在控制下，会做出脱扣节点反应。

在硬件部分，CAN接口的实现主要基于内部单片机控制器与收发器的连接。整体系统分布处于较远状态，但是并未采取传统的接线方式。与之不同的是，CAN总线纠错能力强，即使处于恶劣环境，也能通过差分收发适应下来。其现场总线可实现远距离传输，不受网络节点与时间控制，随时发送各个节点的信息。并且优先级的划分，与当下实时要求相符合。安装方面，双绞线、同轴电缆作为通信介质，使用上要求限制较低，操作十分简单，便于工程的设计工作，并且为施工布线工作和工程维修工作提供了良好的帮助。

为了使用户能直观体验到报警信号的显示，在检测控制器设计上增加了显示功能，并由控制器管理。简单的按键操作，就实现了监控点数据的直接观看。显示器由总线集中管理，便于实时数据的查看。在使用前，要完善显示器的基础工作，例如输入当前时间、报警值等相关参数，这样当出现报警信息时，用户能进一步看到报警原因、时间以及通道等，使用户对火灾情况能有一个基础性的认知，安全系数大幅度提高[2]。

检测控制器身处环境的复杂程度较高，经常会受到各种干扰源的影响，导致监控系统无法得到准确的数据，出现失误动作。因此，应切实加大对控制器抗干扰能力的研究，在各个层面实现全方位的抗干扰加强。基于DC-DC变换器的使用，系统电源的直流电压趋于稳定状态，高速光耦使信号通道得到了信号的隔离，数字滤波地融入，系统抗干扰能力进一步强化，控制器数据更准确。

2.2 监控系统设计

火灾监控系统由微控制器选用。在系统中，CAN总线是重要的传输渠道，利用总线，可将各大线路内的实时数据反馈到触摸屏中。并通过按键实现界面的查看。方便、直观是其突出的特点。一旦出現报警信号，主机将直接发出报警信号，并将其储存。储存渠道为CF卡。CF卡不仅可以实现数据的储存，还具有查询功能，及时是以往的数据，也能够快速查询观看。同时，监控系统一般位于机房内，与火灾现场之间相隔较远，为实现有效监控，其监控点的位置选择较为分散，手动关闭线路十分耗时耗力。这时，手动脱扣、显示单元的优势得以突显，通过对脱扣动作的远程控制，可集中显示反馈信号，推动了线路通信正常运行的有效检测，而且无须到达现场，就可以判断出脱扣装置的状态。

2.3 软件设计

在监控系统软件中嵌有实时操作系统，可促进多项任务完成，中断响应时间也相对较短。启动系统，软件的初始化设置将任务加以整合，设置相应的参数，推动软件多任务处理状态的运行，并呈现出多线程的形式。每间隔两秒，系统会与下机位的总线进行通讯，明确电流值以及温度的设定值，一旦下机位中的数据监控结果超过其设定值，监控设备将及时接收到信号并发出警报，将报警数据储存。另外，触摸屏会转切到相关的监控、设置以及查询页面，便于用户的服务工作，手动测试状态下形成测试模式，根据操作人员的具体要求，手动将断路器切断。

3结束语

火灾检测对象的结构呈非线性，这也说明了检测的复杂程度。基于自动化发展，嵌入式技术研究也取得了进一步突破，监控系统运用的可靠性更高。这种控制器显示十分方便，反应速度也相对较快，具有安装灵活的特点，能有效满足大型建筑的防火设计需要。

参考文献

[1] 刁金霞，胡海东.嵌入式电气火灾监控探测器设计与应用[J].电子技术与软件工程，2017（18）：152.

[2] 陈尧.嵌入式电气火灾监控系统设计[D].武汉：武汉理工大学， 2019.