梁澤豪

摘 要：隨著生產(chǎn)、生活用電的不斷增長，我國電氣火災(zāi)事故發(fā)生率不斷上升，基于此，本文簡單概括了剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)研究，并詳細論述了剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計，希望由此能夠為相關(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：剩余電流；電氣火災(zāi)；火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)

前言：電氣設(shè)備安裝量的增多大大提升了現(xiàn)代人們生活的便利程度，但在筆者的實際調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，電氣設(shè)計失誤、布線方式混亂、工程非正規(guī)操作、電氣設(shè)備質(zhì)量不一、用戶使用不當(dāng)?shù)惹闆r廣泛存在于我國各地，而這些都有可能引發(fā)電氣火災(zāi)，而為了盡可能降低電氣火災(zāi)的發(fā)生幾率，正是本文圍繞剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)開展具體研究的原因所在。

1.剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)研究

在剩余電流檢測中，主要依靠相應(yīng)的探測單元完成電流檢測，在三相電路中，在沒有設(shè)備出現(xiàn)接地故障、漏電等質(zhì)量問題時，三相的電流矢量和（即剩余電流）為零，而如果設(shè)備出現(xiàn)接地故障、漏電等情況，故障電流會導(dǎo)致三相的電流矢量和不再為零[1]，因此本文研究的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)即可通過檢測三相電流的矢量和來判斷是否存在漏電風(fēng)險。

為保證剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)實用性，研究的開展嚴格遵循了GB14287.2標(biāo)準，由此保證了剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的非獨立性，如保護線路剩余電流情況達到報警設(shè)定值，系統(tǒng)即可在短時間內(nèi)自動發(fā)送報警信息，由此工作人員能夠在盡可能短的時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)故障隱患，火災(zāi)等風(fēng)險事故的發(fā)生、蔓延自然將得到較好抑制。

2.剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)計

2.1硬件設(shè)計

2.1.1電源設(shè)計

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)由主備兩個電源組成，分別為市電電源和鋰電池，當(dāng)系統(tǒng)掉電時監(jiān)控程序?qū)⒆詣訉㈦姵刈鳛橄到y(tǒng)的主電源并同時發(fā)出故障警報，而當(dāng)電源順利切換會市電時，警報會自動解除，這一功能的實現(xiàn)源于市電電源、鋰電池、電源管理模塊共同組成的UPS電源，由此即可保證剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全天候運行[2]。

2.1.2人機交互設(shè)計

人機交互部分是剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)戶直接與監(jiān)控設(shè)備接觸的部分，其硬件設(shè)計質(zhì)量將會直接影響設(shè)備性能。在人機交互部分設(shè)計中，相關(guān)人員需要重點關(guān)注以下內(nèi)容：

（1）由于監(jiān)控系統(tǒng)對系統(tǒng)的運行環(huán)境較為嚴格，因此對硬件設(shè)備的綜合性能提出了更高要求。因此在系統(tǒng)設(shè)計階段，選擇了12864顯示器、YG12864-D液晶顯示模塊，同時選擇了STM32F030型號的主控芯片，由此即可滿足設(shè)計需要。

（2）在操作剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)時，應(yīng)該充分考慮“系統(tǒng)操作簡單”的基本原則來對系統(tǒng)操作流程進行規(guī)范。所以在設(shè)計過程中，該系統(tǒng)一共具有24個按鍵，包括各種數(shù)字按鍵與功能按鍵。不同功能按鍵所對應(yīng)的系統(tǒng)功能存在明顯的區(qū)別，例如專門控制二總線通信開啟/關(guān)閉情況的按鈕、讀取各種報警信息的按鈕等，確保其中的關(guān)鍵功能能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)，提高監(jiān)控系統(tǒng)的運行質(zhì)量。

2.1.3傳感器選擇

傳感器的主要功能是隔開高電壓系統(tǒng)、將高電壓系統(tǒng)中的電流按照固定比例進行分化，以此方可滿足剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)獲取準確剩余電流數(shù)據(jù)資料的需要。因此，在傳感器的選擇中，必須要考慮傳感器的功能特性，能夠滿足監(jiān)控系統(tǒng)自動化控制的要求。針對這一要求，本系統(tǒng)中選擇了CTZ6-080型傳感器，其輸入與輸出的比值為2000：1，并且具有良好的隔離耐壓處理性能。

2.1.4剩余電流檢測設(shè)計

為提升剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)綜合性能，采用了8路剩余電流信號分別進入8路I/V變換電路的剩余電流檢測方案，圖1對該方案進行了直觀展示，該方案具備結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)省I/O資源等優(yōu)勢。系統(tǒng)選擇了CTZ6-080型傳感器用于剩余電流檢測，該傳感器即可利用基爾霍夫電流定律判斷電流相量和是否發(fā)生改變，而結(jié)合磁通量變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，即可通過測量零序互感器實現(xiàn)高質(zhì)量的剩余電流大小測量。值得注意的是，考慮到零序互感器輸出信號較為微弱的交流電流信號，采用了I/V變換電路對其進行轉(zhuǎn)換，考慮到系統(tǒng)選擇的多路開關(guān)的設(shè)計方案，選擇了無源I/V變換電路與高精度金屬膜電阻，為防止電壓過大導(dǎo)致后級電路破壞，為該電路配備了穩(wěn)壓管，圖2為無源I/V變換電路示意圖，其中RJ7為電阻、D2為穩(wěn)壓管，C2、C4、RJ4則組成立濾波電路濾除高頻信號（π型）。

圖 1 使用多路開關(guān)的設(shè)計方案

圖 2 無源I/V變換電路示意圖

2.2剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

軟件是監(jiān)控系統(tǒng)的核心，在軟件設(shè)計過程中，必須要根據(jù)具體的功能模塊劃分界定軟件功能，由此方可保證剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)要求得到較好滿足，其設(shè)計要點如下所示：

（1）報警警示功能。當(dāng)探測器檢測到系統(tǒng)線路出現(xiàn)異常情況時，監(jiān)控設(shè)備能夠在第一時間反饋故障信息，并通過顯示屏實時展示故障報警信息，同時發(fā)出聲響、閃光等報警，引起工作人員注意；在報警信息消失后，工作人員能夠通過相對應(yīng)功能按鍵實現(xiàn)故障信息檢索。

（2）故障指示功能。故障指示功能能夠快速指示監(jiān)控系統(tǒng)中的故障情況，并顯示故障的具體內(nèi)容，如監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)電源故障、通訊故障，即可通過故障指示功能詳細展示故障具體表現(xiàn)，并以聲響、閃光的方式發(fā)出警報。

（3）打表功能。在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電氣火災(zāi)風(fēng)險后，系統(tǒng)會自動記錄火災(zāi)風(fēng)險報警信息，并同時將信息儲存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，工作人員可以通過打表功能快速打印火災(zāi)風(fēng)險信息，由此即可滿足相關(guān)研究需要。從功能定位角度開展分析發(fā)現(xiàn)，打表功能不僅能夠較好服務(wù)于電氣火災(zāi)風(fēng)險信息的提取，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)自身系統(tǒng)故障的信息提取。

結(jié)論：綜上所述，本文研究的剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)可較好服務(wù)于建筑物安全保障系統(tǒng)。而在此基礎(chǔ)上，研究涉及的電源設(shè)計、人機交互設(shè)計、傳感器選擇等內(nèi)容，則從硬件與軟件兩個角度對剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進行的深入剖析，直觀展示了本文的研究思路。因此，在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的理論研究和實踐探索中，本文內(nèi)容可發(fā)揮一定參考作用。

參考文獻：

[1]聶天乙，曾文淇.淺談電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電子世界，2017（14）：171.

[2]劉宏業(yè).淺析剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的功能及設(shè)計[J].科技與創(chuàng)新，2014（22）：11.

[3]中華人民共和國國家標(biāo)準《GB14287.2》-2014.