摘要：為了提高電氣火災監控效果，該文設計了基于無線通信技術的電氣火災智能監控系統。根據無線通信技術設計無線通信網絡，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器實現電氣火災剩余電流的監控、通過自適應算法實施信號濾波處理，基于模糊神經網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

浪涌脈沖后運行穩定。

關鍵詞：無線通信技術；電氣火災監控；ZigBee節點；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.還存在施工產品質量有高有低、安裝不規范等多種問題。根據相關統計數據電氣原因所引發的火災事故在各種火災事故中一直占據著很高比例,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控一直是一個重點研究問題。其中在發生接地短路故障時,電流熱量不斷積聚.在引燃周圍物體后,就會造成火災網。這種方式具備隱秘性、突發性以及隨機性等特點,往往很難防范。通過電氣火災智能監控系統能夠實現更加全面的電氣火災監控,受到各行各業的推崇,成功幫助各種建筑與場所實現電氣火災的預防與預警。隨著建筑規模越來越大,現有的監控系統缺陷越來越明顯.為此本文設計了基于無線通信技術的電氣火災智能監控系統,并分析其性能。

1 基于無線通信質評的電氣火災智能監控系統設計

其中供電單元通過電壓調節器為 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。

藍牙單元使用的藍牙芯片為 BXM 芯片通過該芯片實現 ZigBee 節點之間的通信。為芯片配置接收管腳與 UART串口發送腳。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 協議棧中，使用的ZigBee 協議為 Z-Wave。ZigBee 主站與 ZigBee 從站均由協調器與 ZigBee 節點構成。其中協調器能夠構建無線網絡.對無線網絡的運行進行維護。并發現其他節點想要加入無線網絡的請求,具備自動組織的功能網。協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 協議棧進行初始化處理:

3)構建 ZigBee 網絡:

4)對缺省參數進行配置:

5)ZigBee 網絡,在 ZigBee 網絡中接收數據并對數據包進行解析:

6)將數據封裝為串口數據包,通過總線向上位機發送數據;

7)ZigBee 網絡的同時對總線進行在總線中接收數據并對數據包進行解析:

8)將數封裝為 ZigBee 數據包，通過 ZigBee 網絡向 ZigBee 從站發送數據。

（2） 監控模塊設計

在監控模塊中.通過剩余電流探測器與開關電壓調節器實現電氣火災剩余電流的監控。其中剩余電流探測器能夠實現自檢、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,能夠實現外部信號采集、實時數據顯示、信號轉換以及開關狀態顯示等功能”。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.實現參數查詢界面、DIDO 狀態、報警動作值、剩余電流實時值的顯示。

三）系統結構

（四）系統功能

1. 監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發出聲、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：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發生通訊故障或探測器本身發生故障時，監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，并發出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發生故障時，監控設備也發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據庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、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廣泛，社會整體的運轉急需電氣的維系，科技的革新發展也智慧電氣系統的投入使用，該境況很大便利了電氣發生火災時必要的防護措施。