關于嵌入式電氣火災監控系統設計的分析

章玉信

摘 要 本文主要對智能火災監控系統進行介紹，闡述了其系統的構建。對火災監控系統中嵌入式的應用加以分析，通過抗干擾措施的應用，實現了故障的診斷和遠程控制，針對存儲區而言，具有較強的保護功能，便于軟件的良好診斷。在此系統的設計中，故障報警的準確程度更高，且能實時顯示。

關鍵詞 嵌入式;電氣火災;火災監控系統

引言

近年來，火災事故的頻發，各類電氣火災事故層出不窮。高層化建筑建設，使火災救援難度升級。我國高度重視對火災的預防和處理工作，加大對火災檢測工作的研究。消防是人們關注的重點。因此，基于嵌入式的火災檢測系統研究是十分必要的。

1電氣火災監控系統介紹

火災監控系統中的微處理器，使火災預警研究得到了新的思路，火災報警問題得到進一步的解決。微處理器運用強化了監控系統的可靠程度，報警數據更具準確性，有力推動了工程設計水平的提高，使施工布線更加方便。

電力火災監控設備的主要核心為微控制器，具有實時仿真以及跟蹤的功能。人機界面的交互通過觸摸屏實現，數據的傳輸依托總線和探測器的銜接，并運用手動脫扣、顯示單元處理處理線路關閉工作。通過對標準信號的處理，對比報警設定值，可判斷具體的線路狀態，警報發出后，應及時采取相關手段斷開對應線路，將相關數據加以整合傳輸到監控設備中，在LCD顯示屏中得以體現。并對監控線路中故障出現的詳細情況記錄在案，形成有效的歷史數據。信號采集調理單元采樣被測信號，加以信號調理，在光電隔離后，在探測控制器中輸入標準信號，單片機的應用，實現了與監控設備之間的數據交換。

2系統設計

就嵌入式技術中火災監控系統而言，其在特點上增加了監控的點數，且監控距離較遠，這也提出了更高的數據要求。為保障數據的準確程度，建立在成本控制的基礎上，運用CAN作為現場的總線。將其連接到相應的拓撲結構中。在通信介質上，探測監控器的選擇與監控設備基本保持一致，雙絞線光纖等是最優選擇。

2.1 探測控制器設計

火災檢測控制器的結構為流水線形式，在8051內核下，微處理器是其重要組成。其結構優勢在于具有極大的運算速度。與普通單機片相比，運行速度可超過其十倍以上，晶振可達到25MHZ[1]。

探測控制器的組成相對較為復雜，各個部件構成了整體上的探測控制器功能。在信號采集條件下，相關實時數據可通過單元傳輸處理，并及時獲取故障數據，并在LCD中得以顯示。在CAN傳輸總線傳輸功能的支持下，監控設備接收報警數據。報警信號出現時，蜂鳴器在控制器的驅動下，相應通道信號燈顯示紅色，儲存器得到對應的故障數據并將其保存，通路在控制下，會做出脫扣節點反應。

在硬件部分，CAN接口的實現主要基于內部單片機控制器與收發器的連接。整體系統分布處于較遠狀態，但是并未采取傳統的接線方式。與之不同的是，CAN總線糾錯能力強，即使處于惡劣環境，也能通過差分收發適應下來。其現場總線可實現遠距離傳輸，不受網絡節點與時間控制，隨時發送各個節點的信息。并且優先級的劃分，與當下實時要求相符合。安裝方面，雙絞線、同軸電纜作為通信介質，使用上要求限制較低，操作十分簡單，便于工程的設計工作，并且為施工布線工作和工程維修工作提供了良好的幫助。

為了使用戶能直觀體驗到報警信號的顯示，在檢測控制器設計上增加了顯示功能，并由控制器管理。簡單的按鍵操作，就實現了監控點數據的直接觀看。顯示器由總線集中管理，便于實時數據的查看。在使用前，要完善顯示器的基礎工作，例如輸入當前時間、報警值等相關參數，這樣當出現報警信息時，用戶能進一步看到報警原因、時間以及通道等，使用戶對火災情況能有一個基礎性的認知，安全系數大幅度提高[2]。

檢測控制器身處環境的復雜程度較高，經常會受到各種干擾源的影響，導致監控系統無法得到準確的數據，出現失誤動作。因此，應切實加大對控制器抗干擾能力的研究，在各個層面實現全方位的抗干擾加強?；贒C-DC變換器的使用，系統電源的直流電壓趨于穩定狀態，高速光耦使信號通道得到了信號的隔離，數字濾波地融入，系統抗干擾能力進一步強化，控制器數據更準確。

2.2 監控系統設計

火災監控系統由微控制器選用。在系統中，CAN總線是重要的傳輸渠道，利用總線，可將各大線路內的實時數據反饋到觸摸屏中。并通過按鍵實現界面的查看。方便、直觀是其突出的特點。一旦出現報警信號，主機將直接發出報警信號，并將其儲存。儲存渠道為CF卡。CF卡不僅可以實現數據的儲存，還具有查詢功能，及時是以往的數據，也能夠快速查詢觀看。同時，監控系統一般位于機房內，與火災現場之間相隔較遠，為實現有效監控，其監控點的位置選擇較為分散，手動關閉線路十分耗時耗力。這時，手動脫扣、顯示單元的優勢得以突顯，通過對脫扣動作的遠程控制，可集中顯示反饋信號，推動了線路通信正常運行的有效檢測，而且無須到達現場，就可以判斷出脫扣裝置的狀態。

2.3 軟件設計

在監控系統軟件中嵌有實時操作系統，可促進多項任務完成，中斷響應時間也相對較短。啟動系統，軟件的初始化設置將任務加以整合，設置相應的參數，推動軟件多任務處理狀態的運行，并呈現出多線程的形式。每間隔兩秒，系統會與下機位的總線進行通訊，明確電流值以及溫度的設定值，一旦下機位中的數據監控結果超過其設定值，監控設備將及時接收到信號并發出警報，將報警數據儲存。另外，觸摸屏會轉切到相關的監控、設置以及查詢頁面，便于用戶的服務工作，手動測試狀態下形成測試模式，根據操作人員的具體要求，手動將斷路器切斷。

3結束語

火災檢測對象的結構呈非線性，這也說明了檢測的復雜程度。基于自動化發展，嵌入式技術研究也取得了進一步突破，監控系統運用的可靠性更高。這種控制器顯示十分方便，反應速度也相對較快，具有安裝靈活的特點，能有效滿足大型建筑的防火設計需要。

參考文獻

[1] 刁金霞，胡海東.嵌入式電氣火災監控探測器設計與應用[J].電子技術與軟件工程，2017（18）：152.

[2] 陳堯.嵌入式電氣火災監控系統設計[D].武漢：武漢理工大學， 2019.