基于單片機的電氣火災預警系統設計

洪黎明

（中國民航機場建設集團西南分公司，成都 610202）

隨著工業技術的不斷發展，各類電氣火災的頻繁發生，人類帶來的損失是巨大的、不可估量的。電氣火災控制系統作為防范電氣火災的重要監控設備，其研究對國民經濟的發展有著重要的意義。

本文以電氣火災報警系統設計為主要研究對象，以單片機、溫度探測、上位機、系統報警模板等相關設備為基礎研究設計了一款實用性強，成本低廉的電氣火災報警系統。

1 系統整體方案設計

電氣火災報警系統在設計過程中主要選用溫度傳感器采集電氣火災信號。通過對采樣溫度信號進行信號分析、判斷是否存在火災安全隱患，從而實現電氣火災的報警監控。

系統設計主要包括溫度探測器、溫度信號處理、單片機控制模塊、上位機功能控制模塊4 個主要功能模塊組成，系統方案設計示意圖如圖1所示。

圖1 系統方案設計示意圖

2 系統硬件設計

2.1 溫度探測與信號處理

溫度探測與信號處理電路主要承擔著現場溫度信號的采樣與信號處理工作。其功能電路設計主要由溫度傳感器采樣電路與信號處理電路兩大部分組成。

通常電氣火災發生之前，線路的溫度會急劇上升，如因線路發生短路引發的電氣火災。因此，在系統設計中，當溫度傳感器探測的異常的溫升超出設定的安全溫度閾值，則作為火災安全報警的判斷依據。溫度傳感器探測電路利用熱敏電阻 Pt100 熱電特性，將溫升變化轉換為電信號的變化從而實現電氣線路溫度信號采樣。由于溫度傳感器采樣的信號強度較弱，因此必須將采樣信號經信號調理電路放大后傳送單片機核心控制模塊進行處理。

2.2 單片機控制系統設計

單片機控制模塊作為系統核心控制模塊，選用常用的AT89C51 系列單片機作為核心控制器件。通過溫度探測與信號處理電路獲取溫升變化情況，并將采樣結果經單片機處理后在LCD 上進行實時顯示，同時通過RS-232 串口通信電路實現控制模塊與上位機的實時分析、顯示、控制與預警提示。若目標物體溫升變化超過預設的安全閾值范圍，則啟動聲光報警模塊以實現系統的預警功能。單片機控制系統功能模塊示意圖如圖2所示。

圖2 單片機控制系統功能模塊示意圖

3 系統軟件設計

系統軟件設計分為下位機軟件設計和上位機軟件設計兩大部分。

下位機軟件設計主要是針對單片機控制系統的程序開發設計。單片機選用AT89C51 系列，選用C語言作為下位機控制系統的軟件程序開發語言。下位機控制系統軟件設計程序流程圖如圖3所示。

上位機軟件設計是實現電氣火災報警系統功能的一個重要組成部分，是與下位機系統控制設備進行實時信息交互的一個重要通道，負責將下位機控制系統的監控信息通過可視化界面進行實時預警顯示，從而實現對目標的實時監控。

在上位機軟件設計中，采用以面向對象的Visual C++/MFC 作為系統軟件開發平臺，進行系統上位機可視化界面的開發設計工作。同時，系統默認運行環境為基于Win32 應用的PC 控制平臺。

4 結論

本文以單片機控制系統為核心，通過現場溫度數據采集、信號處理、與上位機實時顯示與預警，成功地設計了電氣火災現場的預警監控，具有一定的現場應用價值。

圖3 系統軟件流程圖

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