隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，各類電氣火災(zāi)的頻繁發(fā)生，人類帶來的損失是巨大的、不可估量的。電氣火災(zāi)控制系統(tǒng)作為防范電氣火災(zāi)的重要監(jiān)控設(shè)備，其研究對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的意義。

本文以電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主要研究對象，以單片機(jī)、溫度探測、上位機(jī)、系統(tǒng)報(bào)警模板等相關(guān)設(shè)備為基礎(chǔ)研究設(shè)計(jì)了一款實(shí)用性強(qiáng)，成本低廉的電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中主要選用溫度傳感器采集電氣火災(zāi)信號。通過對采樣溫度信號進(jìn)行信號分析、判斷是否存在火災(zāi)安全隱患，從而實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)的報(bào)警監(jiān)控。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括溫度探測器、溫度信號處理、單片機(jī)控制模塊、上位機(jī)功能控制模塊四個主要功能模塊組成，系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)示意圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

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(dān)著現(xiàn)場溫度信號的采樣與信號處理工作。其功能電路設(shè)計(jì)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(zāi)發(fā)生之前，線路的溫度會急劇上升，如因線路發(fā)生短路引發(fā)的電氣火災(zāi)。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，當(dāng)溫度傳感器探測的異常的溫升超出設(shè)定的安全溫度閾值，則作為火災(zāi)安全報(bào)警的判斷依據(jù)。

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(zhuǎn)換為電信號的變化從而實(shí)現(xiàn)電氣線路溫度信號采樣。由于溫度傳感器采樣的信號強(qiáng)度較弱，因此必須將采樣信號經(jīng)信號調(diào)理電路放大后傳送單片機(jī)核心控制模塊進(jìn)行處理。

2.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)控制模塊作為系統(tǒng)核心控制模塊，選用常用的AT89C51系列單片機(jī)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(jié)果經(jīng)單片機(jī)處理后在LCD上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)通過RS-232串口通信電路實(shí)現(xiàn)控制模塊與上位機(jī)的實(shí)時(shí)分析、顯示、控制與預(yù)警提示。

若目標(biāo)物體溫升變化超過預(yù)設(shè)的安全閾值范圍，則啟動聲光報(bào)警模塊以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)警功能。單片機(jī)控制系統(tǒng)功能模塊示意圖，如圖2所示。

圖2 單片機(jī)控制系統(tǒng)功能模塊示意圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)兩大部分。

下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要是針對單片機(jī)控制系統(tǒng)的程序開發(fā)設(shè)計(jì)。單片機(jī)選用AT89C51系列，選用C語言作為下位機(jī)控制系統(tǒng)的軟件程序開發(fā)語言。下位機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)程序流程圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件流程圖

上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)功能的一個重要組成部分，是與下位機(jī)系統(tǒng)控制設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互的一個重要通道，負(fù)責(zé)將下位機(jī)控制系統(tǒng)的監(jiān)控信息通過可視化界面進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警顯示，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

在上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)中，采用以面向?qū)ο蟮腣isual C + + / MFC作為系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺，進(jìn)行系統(tǒng)上位機(jī)可視化界面的開發(fā)設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)運(yùn)行環(huán)境為基于Win32 應(yīng)用的PC控制平臺。

4 結(jié)論

本文以單片機(jī)控制系統(tǒng)為核心，通過現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)采集、信號處理、與上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示與預(yù)警，成功的設(shè)計(jì)了電氣火災(zāi)現(xiàn)場的預(yù)警監(jiān)控，具有一定的現(xiàn)場應(yīng)用價(jià)值。

（編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“基于單片機(jī)的電氣火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，作者為洪黎明。）