摘要：為了提高電氣火災監(jiān)控效果，該文設計了基于無線通信技術的電氣火災智能監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)無線通信技術設計無線通信網(wǎng)絡，由ZigBee主站、ZigBee從站等構成，通過剩余電流探測器與開關電壓調節(jié)器實現(xiàn)電氣火災剩余電流的監(jiān)控、通過自適應算法實施信號濾波處理，基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡設計預警算法實施電氣火災預警遙。測試結果表明，無線通信網(wǎng)絡的丟包率較低，信號強，整體信號測量誤差低，報警相對誤差低，報警響應時間短，施加

浪涌脈沖后運行穩(wěn)定。

關鍵詞：無線通信技術；電氣火災監(jiān)控；ZigBee節(jié)點；自適應算法

0引言

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

因此對電氣火災進行監(jiān)控一直是一個重點研究問題。其中在發(fā)生接地短路故障時,電流熱量不斷積聚.在引燃周圍物體后,就會造成火災網(wǎng)。這種方式具備隱秘性、突發(fā)性以及隨機性等特點,往往很難防范。通過電氣火災智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠實現(xiàn)更加全面的電氣火災監(jiān)控,受到各行各業(yè)的推崇,成功幫助各種建筑與場所實現(xiàn)電氣火災的預防與預警。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.為此本文設計了基于無線通信技術的電氣火災智能監(jiān)控系統(tǒng),并分析其性能。

1 基于無線通信質評的電氣火災智能監(jiān)控系統(tǒng)設計

其中供電單元通過電壓調節(jié)器為 ZigBee 芯片提供 1.8 V 電源。并設計一種 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 USB 的 5 V 電壓進行轉換,將其轉換為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 通道直接內存訪問、紅外生成電路等網(wǎng)。

藍牙單元使用的藍牙芯片為 BXM 芯片通過該芯片實現(xiàn) ZigBee 節(jié)點之間的通信。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 溫補晶振,將其接入 ZigBee 芯片中,通過3225 貼片進行封裝。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)調器與 ZigBee 節(jié)點構成。其中協(xié)調器能夠構建無線網(wǎng)絡.對無線網(wǎng)絡的運行進行維護。并發(fā)現(xiàn)其他節(jié)點想要加入無線網(wǎng)絡的請求,具備自動組織的功能網(wǎng)。協(xié)調器的工作流程設計具體如下:

1)對 ZigBee 芯片與外設進行初始化處理.

2)對 ZigBee 協(xié)議棧進行初始化處理:

3)構建 ZigBee 網(wǎng)絡:

4)對缺省參數(shù)進行配置:

5)ZigBee 網(wǎng)絡,在 ZigBee 網(wǎng)絡中接收數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)包進行解析:

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

7)ZigBee 網(wǎng)絡的同時對總線進行在總線中接收數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)包進行解析:

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

（2） 監(jiān)控模塊設計

在監(jiān)控模塊中.通過剩余電流探測器與開關電壓調節(jié)器實現(xiàn)電氣火災剩余電流的監(jiān)控。其中剩余電流探測器能夠實現(xiàn)自檢、DI 消防、按鍵切換、聲光報警、液晶顯示以及剩余電流報警功能l10。剩余電流探測器的設計具體如下:設計了一種控制芯片,能夠實現(xiàn)外部信號采集、實時數(shù)據(jù)顯示、信號轉換以及開關狀態(tài)顯示等功能”。芯片的設計具體如下:配置多個中斷源.通過中斷的方式將芯片切換至低功耗運行模式。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。通過多個寄存器開展運算處理,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 晶體進行驅動.使芯片達到 125 ns 的指令周期。為芯片配置以下片內外設:2k的 BRAM、60 k的BFLASHROM、多個 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,通過電壓傳感器進行剩余電流的測量,選擇的電壓傳感器為毫安級別精密度的電壓傳感器。剩余電流采集電路的電路設計如圖 2 所示。選用的液晶顯示模塊為 AMPIRE12864。將AMPIRE12864 接入到控制芯片中.實現(xiàn)參數(shù)查詢界面、DIDO 狀態(tài)、報警動作值、剩余電流實時值的顯示。

三）系統(tǒng)結構

（四）系統(tǒng)功能

1. 監(jiān)控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發(fā)出聲、光報警信號，同時設備上紅色“報警”指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位”按鈕或觸摸屏的“復位”按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動消除。

2.當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

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

4.當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當報警解除、排除故障時，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、結束語

伴隨城市化進程的加快，社會范圍內對電的運用越發(fā)廣泛，社會整體的運轉急需電氣的維系，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)生火災時必要的防護措施。