任運(yùn)業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：電氣火災(zāi)系統(tǒng)的良好應(yīng)用能夠顯著降低建筑物內(nèi)部出現(xiàn)電氣火災(zāi)的現(xiàn)象，同時(shí)能夠切實(shí)保證建筑物的安全和質(zhì)量。隨著我國相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，越來越多復(fù)雜的電氣技術(shù)和設(shè)備應(yīng)用在建筑內(nèi)部的電路中，增加了出現(xiàn)電氣火災(zāi)的概率，對(duì)建筑物發(fā)揮積極作用以及建筑物使用者的安全造成了極為消極的影響。而應(yīng)用LoRa無線通信技術(shù)應(yīng)用在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中能夠顯著降低電氣火災(zāi)的出現(xiàn)概率，實(shí)現(xiàn)預(yù)防電氣火災(zāi)的目標(biāo)。該無線通信技術(shù)的應(yīng)用傳輸距離較遠(yuǎn)，穿墻的效果較好，同時(shí)因?yàn)楣妮^低所以能夠被高質(zhì)量的應(yīng)用在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中。因此主要從電氣火災(zāi)系統(tǒng)的構(gòu)成以及原理和內(nèi)部硬件軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行入手，進(jìn)而闡釋電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)措施。

關(guān)鍵詞：LoRa；無線通信技術(shù)；電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

一、前言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，建筑物內(nèi)部的電氣線路越來越復(fù)雜，同時(shí)電氣線路中的設(shè)備復(fù)雜程度也在顯著增加，一方面這種復(fù)雜的電氣線路帶給居民生活以及生產(chǎn)的便利條件，另一方面這種復(fù)雜的電氣線路也明顯增加了出現(xiàn)電氣火災(zāi)的概率。因此電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用十分重要，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠監(jiān)控電氣線路中運(yùn)行的溫度、漏電現(xiàn)象以及漏電流的大小，進(jìn)而對(duì)可能會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)的部分進(jìn)行預(yù)警。在傳統(tǒng)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用的通信技術(shù)多數(shù)是 CAN 總線式傳輸，這種通信技術(shù)在現(xiàn)階段復(fù)雜電氣電路的背景下存在布線困難、建設(shè)成本大以及硬件工作質(zhì)量有限的問題。因此在后續(xù)研發(fā)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該重視無線通信技術(shù)以及通信距離的要求，通過這種方式來提高電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，降低電氣火災(zāi)的出現(xiàn)概率。

二、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成以及原理

基于 LoRa 無線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要是由溫度傳感器、漏電電流傳感器、電氣火災(zāi)探測器、無線傳輸系統(tǒng)以及監(jiān)控主系統(tǒng)構(gòu)成。該電氣火災(zāi)系統(tǒng)的主要應(yīng)用原理就是如果電氣線路內(nèi)部出現(xiàn)了短路或者漏電的現(xiàn)象，電氣火災(zāi)探測器能夠通過溫度傳感器以及電流傳感器對(duì)線路中出現(xiàn)的溫度以及漏電電流數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后傳遞給電氣火災(zāi)監(jiān)控主系統(tǒng)，如果線路的溫度或者是漏電電流超過系統(tǒng)預(yù)設(shè)的預(yù)警閾值，那么探測器中的主控芯片能夠?qū)?bào)警信息傳遞給主控系統(tǒng)，并且實(shí)時(shí)顯示報(bào)警值。在設(shè)計(jì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該在探測器內(nèi)部和監(jiān)控主系統(tǒng)中放置良好的無線發(fā)射芯片，這樣探測器也能通過 LoRa 無線通信技術(shù)將報(bào)警信息傳遞給值班人員，并且清晰顯示預(yù)警位置和數(shù)據(jù)，從而為值班人員落實(shí)良好的控制措施奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此外，在我國信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展背景下，能夠?qū)⒋髷?shù)據(jù)技術(shù)以及智能控制設(shè)備應(yīng)用在電氣火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)中，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)?jīng)常出現(xiàn)超過預(yù)警閾值的部分進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和綜合分析，這樣值班人員能夠通過數(shù)據(jù)分析來對(duì)設(shè)備運(yùn)行的壽命和質(zhì)量進(jìn)行綜合考量，對(duì)于不滿足監(jiān)控要求的設(shè)備進(jìn)行及時(shí)的更換和維修，既能夠提高電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，同時(shí)也能夠有效降低電氣火災(zāi)的出現(xiàn)概率。將智能設(shè)備應(yīng)用在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中，能有效保證對(duì)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)異常進(jìn)行智能化處理，從而切實(shí)提高電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量和價(jià)值。

三、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部硬件設(shè)計(jì)措施

（1）微控制單元

在對(duì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)的過程中，主要的內(nèi)容包括微控制單元、信號(hào)采集通路、通信接口以及無線通信電路，這些硬件設(shè)備設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)就是保證數(shù)據(jù)信號(hào)能夠被準(zhǔn)確的采集，及時(shí)的傳遞給電氣火災(zāi)監(jiān)控的主系統(tǒng)，以此降低電氣火災(zāi)出現(xiàn)的概率和電氣火災(zāi)出現(xiàn)后對(duì)生產(chǎn)和生活造成的消極影響。在設(shè)計(jì)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的微控制單元時(shí)，主要選擇的是基于ARMCortex-M 內(nèi)核的 32 位微控制器，其內(nèi)部的系統(tǒng)儲(chǔ)存器規(guī)格是 64KB，具有的優(yōu)勢(shì)是高速運(yùn)行內(nèi)存，能夠?qū)崿F(xiàn)快速傳遞數(shù)據(jù)信息的目標(biāo)，同時(shí)還能夠存儲(chǔ)一定的預(yù)警信息。該芯片工作的電壓是 2～6V，能夠在 85℃以下進(jìn)行工作，因此這種芯片對(duì)工作環(huán)境的要求較低、功耗小、運(yùn)算速度快，同時(shí)因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單所以芯片的穩(wěn)定性較高。設(shè)計(jì)人員能夠使用這種微控制單元來按照實(shí)際生活和工作的需求設(shè)置不同的控制模式，進(jìn)而滿足探測電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)多樣化工作的要求。但是這種微控制單元的應(yīng)用也有一定的缺點(diǎn)，那就是不能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的長時(shí)間保存，因此在使用這種微控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和傳輸?shù)倪^程中，技術(shù)人員能夠在微控制單元周圍設(shè)置一定的信息儲(chǔ)存單元，這樣能夠更好地發(fā)揮數(shù)據(jù)異常監(jiān)控和電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的積極作用。在設(shè)置的信息存儲(chǔ)單元中，應(yīng)該設(shè)置定期清理數(shù)據(jù)的工作模式，這樣能有效延長信息存儲(chǔ)單元的使用壽命，通常設(shè)置三個(gè)月或者半年清理即可。

（2）信號(hào)采集電路

信號(hào)采集電路主要內(nèi)容有信號(hào)采樣回路、預(yù)算放大器、基準(zhǔn)電源、電壓跟隨器以及信號(hào)濾波電路等。不同的電路工作模式和工作目標(biāo)都是不同的。例如測溫采樣回路電路的主要工作模式就是能夠通過電路設(shè)計(jì)來對(duì)內(nèi)部線路的運(yùn)行溫度進(jìn)行測量，通過這種方式來將相關(guān)溫度數(shù)據(jù)傳遞給微控制單元，進(jìn)而提高微控制單元對(duì)溫度的控制和預(yù)警力度。而電流傳感器主要的工作模式是對(duì)出現(xiàn)短路或者是漏電電流的大小進(jìn)行及時(shí)監(jiān)測，將監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳遞給信號(hào)采集電路，進(jìn)而將異常數(shù)據(jù)快速傳遞給主控制單元，實(shí)現(xiàn)及時(shí)的預(yù)警目標(biāo)。具體的工作模式就是通過分壓電阻、開關(guān)管和溫度傳感器先形成采樣回路，然后電壓跟隨器落實(shí)緩沖級(jí)以及隔離級(jí)，這樣一方面能夠?qū)崿F(xiàn)高輸入電阻、低輸出電阻的目標(biāo)，同時(shí)能夠讓前后級(jí)之間的電路互不影響，同時(shí)還能夠降低采集溫度信號(hào)的電壓干擾力度，對(duì)保證溫度信號(hào)采集和傳遞的準(zhǔn)確性具有積極影響。在采集數(shù)據(jù)的過程中微控制單元通過控制開關(guān)管導(dǎo)通，在溫度傳感器上產(chǎn)生的電壓信號(hào)直接進(jìn)入濾波電路，經(jīng)過降低干擾以及放大之后將信號(hào)接入微控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的充分監(jiān)控。信號(hào)采集電路的工作原理就是在將信息技術(shù)進(jìn)行收集之后，結(jié)合預(yù)定的工作模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，對(duì)于異常數(shù)據(jù)使用放大方式來進(jìn)行傳輸，同時(shí)在傳輸?shù)倪^程中要降低其他外界因素對(duì)放大信號(hào)的干擾，保證微控制單元接收到數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和可靠性。這樣能充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還能降低數(shù)據(jù)在采集過程中占用的計(jì)算空間，提高微控制單元的控制質(zhì)量和效率。除了應(yīng)用測溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的過程中，技術(shù)人員還能夠使用電弧式電子火災(zāi)監(jiān)控探測器。使用這種探測器能夠避免電弧能量導(dǎo)致的可燃物火災(zāi)出現(xiàn)，對(duì)于電弧進(jìn)行全面的監(jiān)控。在使用該探測器的過程中，技術(shù)人員能夠?qū)⑦@種探測器配備在配電線路的末端，這樣能有效提高電弧出現(xiàn)的監(jiān)測，從而降低火災(zāi)事故的出現(xiàn)概率，對(duì)電弧的出現(xiàn)進(jìn)行監(jiān)控。目前來看，我國現(xiàn)有的電弧式電氣火災(zāi)探測器應(yīng)用質(zhì)量和水平較低，不能充分滿足多數(shù)建筑物的火災(zāi)預(yù)防要求。因此選擇電弧式電氣火災(zāi)探測器時(shí)能夠引進(jìn)國際xian進(jìn)的檢測方法和探測器，通過這種方式來提高電弧檢測的質(zhì)量，強(qiáng)化輔助監(jiān)控，進(jìn)而保證電弧式電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器能夠有效運(yùn)行。

（3）通信接口

經(jīng)過微控制單元處理之后的數(shù)據(jù)信息會(huì)通過通信接口傳遞給無線通信設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在設(shè)計(jì)通信接口的過程中應(yīng)該注意設(shè)計(jì)無線通信設(shè)備和微控制單元之間的連接，注意設(shè)計(jì)匹配阻抗功能的設(shè)計(jì)，這樣能夠有效減少和消除數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中出現(xiàn)的信號(hào)反射。例如引腳能夠設(shè)置為復(fù)位引腳，通過這種方式來初始化參數(shù)，保證低電平有效。同時(shí)要設(shè)置良好的同步串行接口，這樣能夠充分保證無線通信設(shè)備和微控制單元之間的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和效率。在對(duì)通信接口進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要是由片式電阻陣列以及無線通信和控制單元之間的連接部分組成。因此通信接口的應(yīng)用不僅僅是進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)還具有消除外界影響因素對(duì)數(shù)據(jù)不良影響的作用。片式電阻陣列的使用能夠有效減少高頻信號(hào)反射，同時(shí)能夠降低傳輸數(shù)據(jù)的失真，較好地實(shí)現(xiàn)微控制單元和無線通信電路之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪繕?biāo)。

（4）無線通信

電路無線通信電路的設(shè)計(jì)能夠分為發(fā)射電路和接收電路兩種。在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電氣火災(zāi)探測器和監(jiān)控主系統(tǒng)之間的通信使用基于 LoRa 的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。相較于有線通信電路，無線通信電路對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男砸蟾?，因?yàn)闊o線數(shù)據(jù)傳輸過程中受到不良因素影響的程度較大，一旦在數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)消極影響，既有可能會(huì)導(dǎo)致值班人員對(duì)設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行誤判，*終增加電氣火災(zāi)的出現(xiàn)概率，同時(shí)對(duì)值班人員的工作質(zhì)量也會(huì)起到不良影響。在選擇數(shù)據(jù)收發(fā)器時(shí)應(yīng)該重視集成度、低功耗以及多頻段，這樣既能夠?qū)崿F(xiàn)超遠(yuǎn)距離的通信目標(biāo)，同時(shí)也能夠降低通信過程中受到的外來干擾，從而保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率。其中晶振電路能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)，通過雙重匹配回路的形式來組成收發(fā)電路，進(jìn)而切實(shí)提高無線通信抗干擾能力以及穩(wěn)定可靠性。在發(fā)射電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，數(shù)據(jù)要經(jīng)過濾波處理從而實(shí)現(xiàn)降低外部高頻信號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸干擾的目標(biāo)，降低信噪比。C28 和 L8 形成了串聯(lián)諧振電路，而另外的電阻形成兩組并聯(lián)諧振電路，所以在信息傳遞和傳輸?shù)倪^程中能夠根據(jù)不同的通信頻率來調(diào)整內(nèi)部電子元件的參數(shù)，這樣能夠保證數(shù)據(jù)發(fā)送實(shí)現(xiàn)*佳狀態(tài)。在對(duì)接收電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該重視對(duì)通信頻率外信號(hào)的過濾功能設(shè)計(jì)，在工作的過程中將輸入端的無線信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)在介質(zhì)表面進(jìn)行傳輸，而輸出端能夠通過將這種聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為無線信號(hào)進(jìn)行接收和傳遞。在設(shè)計(jì)過程中能夠使用 SX1278 發(fā)射芯片，這種發(fā)射芯片的優(yōu)點(diǎn)是集成度高、功耗低、頻段多，既能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的戶數(shù)傳輸任務(wù)，同時(shí)抗干擾的能力又比較強(qiáng)，能夠使用多種不同頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此外這種發(fā)射芯片的靈敏度較高，能夠滿足絕大多數(shù)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行和數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。在使用這種芯片的過程中，應(yīng)該重視芯片的配套設(shè)備應(yīng)用，保證芯片的供電穩(wěn)定，從而保證芯片能夠在實(shí)際運(yùn)行的過程中充分發(fā)揮積極作用，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目垢蓴_能力和穩(wěn)定性。

四、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部軟件設(shè)計(jì)措施

（1）數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)采集軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的采集，現(xiàn)階段能夠應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)中的程序語言相對(duì)較多，例如 C 語言、Java 語言和爬蟲語言，通常情況下使用 C 語言能夠更好的滿足電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，數(shù)據(jù)采集軟件能夠影響的設(shè)備主要有溫度傳感器、電流傳感器以及電氣火災(zāi)探測器，通過傳感器來對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)和信號(hào)進(jìn)行充分的采集，同時(shí)數(shù)據(jù)采集軟件應(yīng)該具有良好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。在通電之后，軟件應(yīng)該先進(jìn)行初始化操作，將相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)調(diào)整到*佳的數(shù)據(jù)采集狀態(tài)，比如微型控制單元的工作復(fù)位以及探測器的工作復(fù)位，同時(shí)對(duì)屏幕進(jìn)行清屏操作。在初始化完成之后針對(duì)各種傳感器發(fā)送啟動(dòng)命令，在傳感器將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集之后和探測器內(nèi)部設(shè)定的預(yù)警數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，如果沒有超過相關(guān)閾值，那么重復(fù)采集數(shù)據(jù)和比對(duì)的工作，如果超過閾值，應(yīng)該進(jìn)行報(bào)警并且顯示當(dāng)時(shí)的數(shù)值，將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳。在數(shù)據(jù)上傳的過程中，能夠在數(shù)據(jù)上傳時(shí)使用數(shù)據(jù)捆綁的形式進(jìn)行發(fā)送，這樣能顯著減低數(shù)據(jù)的傳輸量，同時(shí)對(duì)接受和使用數(shù)據(jù)具有十分積極的意義。在整體軟件設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該保證軟件能夠?qū)ΡO(jiān)測到的電流信息準(zhǔn)確性。除了能夠從硬件設(shè)施角度入手，技術(shù)人員還能夠在軟件層面設(shè)置數(shù)據(jù)檢測，在對(duì)同一時(shí)間發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包進(jìn)行至少三次檢查，通過這種方式能有效的提高軟件工作報(bào)警的準(zhǔn)確性，對(duì)于降低電氣火災(zāi)檢測系統(tǒng)工作失誤能夠起到積極作用，同時(shí)對(duì)提高電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量也能起到重要的意義。

（2）數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)該為數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)置喚醒、休眠、正常三種工作模式。其中休眠對(duì)應(yīng)的是數(shù)據(jù)采集軟件開始工作前的模式，喚醒和正常是相關(guān)數(shù)據(jù)信息超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)的工作模式。通過在軟件中寄存的相關(guān)指令來選擇對(duì)應(yīng)的工作模式，數(shù)據(jù)傳輸軟件在工作時(shí)應(yīng)該對(duì)定時(shí)器以及系統(tǒng)時(shí)間等內(nèi)容進(jìn)行初始化，保證數(shù)據(jù)傳輸軟件能夠和數(shù)據(jù)采集軟件工作步調(diào)一致。在寄存工作參數(shù)中選擇對(duì)應(yīng)的工作模式后進(jìn)行工作，將數(shù)據(jù)進(jìn)行無線發(fā)送，在每次發(fā)送成功之后進(jìn)入休眠期等待下次命令，這樣還能顯著降低功耗。數(shù)據(jù)傳輸軟件的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要有三點(diǎn)，分別是數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣纫约皵?shù)據(jù)傳輸之后數(shù)據(jù)的應(yīng)用。在對(duì)數(shù)據(jù)傳輸軟件設(shè)計(jì)的過程中，除了能夠通過寄存器的設(shè)置來保證數(shù)據(jù)傳輸軟件的應(yīng)用質(zhì)量之外，為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量能夠通過逆變反應(yīng)在數(shù)據(jù)傳輸軟件兩端設(shè)置數(shù)據(jù)加密解密或者是捆綁以及分包的工作模式，這樣一方面能顯著提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院透哔|(zhì)量，另一方面能夠切實(shí)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋瑢?duì)于滿足數(shù)據(jù)傳輸目標(biāo)能夠起到積極的作用。此外，在數(shù)據(jù)傳輸軟件工作的過程中，可能會(huì)存在工作模式和數(shù)據(jù)采集工作模式不相符的問題，因此應(yīng)該設(shè)置良好的軟件自啟動(dòng)工作模式，在發(fā)現(xiàn)不相符時(shí)及時(shí)重啟，通過這種方式能有效提高數(shù)據(jù)傳輸軟件和數(shù)據(jù)采集軟件的匹配程度，保證整體電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定高質(zhì)量運(yùn)行。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

*后就是設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)監(jiān)控軟件和主系統(tǒng)進(jìn)行良好的設(shè)計(jì)，既能夠通過自定義的通信協(xié)議采用 LoRa技來實(shí)現(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)，同時(shí)也能夠直接采用 LoRa 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和傳遞。例如監(jiān)控主機(jī)能夠使用模塊化設(shè)計(jì)來保證報(bào)警以及故障信息能夠在監(jiān)視屏幕中進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示。在人機(jī)交互界面應(yīng)該采用觸摸屏，這樣能夠提高值班人員和監(jiān)控系統(tǒng)的交互性，實(shí)現(xiàn)良好的設(shè)置、進(jìn)入以及退出等功能。此外，設(shè)計(jì)人員還能夠設(shè)置便攜式的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，一旦在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中發(fā)現(xiàn)監(jiān)控的參數(shù)超過閾值時(shí)，能夠及時(shí)在工作人員的信息終端中進(jìn)行報(bào)警，這樣也能夠發(fā)揮出電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的積極作用。監(jiān)控主系統(tǒng)除了具備報(bào)警信息監(jiān)督和傳輸以及報(bào)警功能，還應(yīng)該具備良好的檢驗(yàn)功能，通過歷史數(shù)據(jù)記錄來對(duì)報(bào)警閾值進(jìn)行一定的調(diào)整，保證報(bào)警閾值能夠在合理的區(qū)間內(nèi)，這樣也能夠有效的提高系統(tǒng)對(duì)電氣火災(zāi)出現(xiàn)的預(yù)見性，從而切實(shí)提高電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的工作質(zhì)量和效率。因?yàn)榇髷?shù)據(jù)的技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置，因此應(yīng)該將大數(shù)據(jù)技術(shù)設(shè)置在主監(jiān)控系統(tǒng)或者值班人員的便攜式管理設(shè)備中，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)來對(duì)出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)部位的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)模的數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，例如在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)某位置出現(xiàn)溫度過熱的情況，經(jīng)過大數(shù)據(jù)計(jì)算和分析之后發(fā)現(xiàn)這個(gè)位置出現(xiàn)溫度過熱情況次數(shù)較高，說明傳統(tǒng)的電氣線路已經(jīng)不能夠滿足安全使用的要求。然后，大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)⒎治鼋Y(jié)構(gòu)及時(shí)傳遞給值班管理人員，值班管理人員經(jīng)過對(duì)該部位的檢查之后對(duì)該部位的電氣線路進(jìn)行更換，這樣能顯著降低電氣火災(zāi)現(xiàn)象的出現(xiàn)概率，同時(shí)對(duì)提高電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量和效率能夠起到積極的推動(dòng)作用。

（4）無線通信

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)首先應(yīng)該避免監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)居民的正常生活造成消極影響。因此技術(shù)人員在設(shè)計(jì)無線通信電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的過程中應(yīng)該將整體的火災(zāi)預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)作為獨(dú)立的子系統(tǒng)，這樣還能夠?qū)崿F(xiàn)降低無線通信傳輸信號(hào)干擾因素的目標(biāo)。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)所發(fā)出的電子信號(hào)只能代表電氣系統(tǒng)中可能存在的隱患，不能夠直接判斷電氣火災(zāi)的發(fā)生，因此電氣監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該結(jié)合電氣火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，這樣既能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)警目標(biāo)，同時(shí)能夠幫助值班人員或者是居民正確處理火災(zāi)情況，提高火災(zāi)預(yù)防工作的質(zhì)量和效率。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在報(bào)警時(shí)需要保證電源的穩(wěn)定，不然可能會(huì)因?yàn)檎`觸導(dǎo)致居民生活受到影響，因此需要保證無線通信以及電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。其次就是在設(shè)計(jì)無線通信電氣活在監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，應(yīng)該重視提高保護(hù)裝置的合理應(yīng)用。為了保證無線通信設(shè)備能夠在火災(zāi)情況以及預(yù)警情況中發(fā)揮積極的作用，應(yīng)該對(duì)無線通信裝置進(jìn)行保護(hù)，也就是要對(duì)無線通信接口、微控制單元以及數(shù)據(jù)傳輸模塊進(jìn)行充分的保護(hù)，在其外部設(shè)置絕緣防水防火的材料，這樣無線通信功能即便是遇到極duan情況也能夠正常使用，不僅能夠有效的提高電氣火災(zāi)的預(yù)警質(zhì)量和效率，同時(shí)還能夠切實(shí)提高無線通信的穩(wěn)定性，對(duì)于降低信號(hào)傳輸過程中的影響因素也能起到積極作用。*后就是要設(shè)置良好的應(yīng)急處理軟件功能，這種軟件主要就是應(yīng)用在無線通信設(shè)備或者是微控制單元出現(xiàn)故障的情況下，保證軟件以及硬件設(shè)備能及時(shí)重啟，需要該軟件實(shí)現(xiàn)切斷傳感器和相關(guān)設(shè)備之間的通信連接，以此降低重啟后設(shè)備出現(xiàn)異常或者是誤差的現(xiàn)象。結(jié)合以上注意事項(xiàng)能有效的提高電氣火災(zāi)系統(tǒng)的應(yīng)用質(zhì)量，對(duì)提高建筑物使用體驗(yàn)以及保證居民健康安全和保證居民正常的生活節(jié)奏能夠起到極為積極的作用。

五、安科瑞電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

（1）概述

Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，已通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的消防電子產(chǎn)品試驗(yàn)認(rèn)證，并且均通過嚴(yán)格的EMC電磁兼容試驗(yàn)，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運(yùn)行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過對(duì)剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號(hào)的采集與監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報(bào)警，當(dāng)必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標(biāo)的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺(tái)或火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享。

（2）應(yīng)用場合

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（4）系統(tǒng)功能

監(jiān)控設(shè)備能接收多臺(tái)探測器的剩余電流、溫度信息，報(bào)警時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，同時(shí)設(shè)備上紅色“報(bào)警"指示燈亮，顯示屏指示報(bào)警部位及報(bào)警類型，記錄報(bào)警時(shí)間，聲光報(bào)警一直保持，直至按設(shè)備的“復(fù)位"按鈕或觸摸屏的“復(fù)位"按鍵遠(yuǎn)程對(duì)探測器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對(duì)于聲音報(bào)警信號(hào)也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動(dòng)消除。

當(dāng)被監(jiān)測回路報(bào)警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備，當(dāng)報(bào)警消除后，控制輸出繼電器釋放。

通訊故障報(bào)警：當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺(tái)探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時(shí)設(shè)備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報(bào)警聲音。電源故障報(bào)警：當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并顯示故障信息，可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報(bào)警聲響。

當(dāng)發(fā)生剩余電流、超溫報(bào)警或通訊、電源故障時(shí)，將報(bào)警部位、故障信息、報(bào)警時(shí)間等信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)報(bào)警解除、排除故障時(shí)，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。

（5）配置方案

六、結(jié)語

總而言之，將LoRa無線通信技術(shù)應(yīng)用在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠顯著提高監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的質(zhì)量和效率，同時(shí)具有建設(shè)成本低、數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)和能耗較低的優(yōu)點(diǎn)，因此既能夠充分滿足電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行的要求，同時(shí)能夠滿足用戶對(duì)生活生產(chǎn)的要求。經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，這種電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)傳輸性能可靠，監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)顯示準(zhǔn)確，能夠切實(shí)應(yīng)用在實(shí)際的生產(chǎn)和生活中，進(jìn)而對(duì)提高我國居民生產(chǎn)和生活質(zhì)量起到積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔超.基于LoRa的電力電纜無線測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].杭州:杭州電子科技大學(xué),2021.

[2] 汪馨童.基于FreeModbus的文獻(xiàn)館環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].武漢:華中師范大學(xué),2021.

[3] 付東.基于WSN的庫房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].武漢:華中師范大學(xué),2021.

[4] 蔣劍鋒,楊留方,徐天奇,等.單片機(jī)與LoRa通信模塊的電氣火災(zāi)探測器設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2021,21(01):84-87.

[5] 劉喜慶.基于泛在網(wǎng)絡(luò)的智能消防物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].南京郵電大學(xué),2019.

[6]韓倩倩.基于LoRa技術(shù)的無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)研究[D].北京:北京建筑大學(xué),2020.

[7]余兵.LoRa無線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)分析

[8]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.5版

作者簡介

任運(yùn)業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用。