基于二总线的电气火灾监控系统的设计

摘要

近年来，我国的电气火灾形势持续严峻，电气火灾的发生频率和危害程度都在不断增加。面对这种形式，国家相关部门相继出台了各项政策，大力推动电气火灾的预防。因此电气火灾监控系统的产品越来越多，产品质量也是良莠不齐，许多产品具有成本偏高、结构复杂、故障率高等问题。目前我国市面上的电气火灾监控系统通信大都是采用RS485总线或CAN总线等现场总线方式，对网络布线要求较高。
　　 针对目前电气火灾监控系统产品存在的问题，本文提出将在火灾自动报警系统中成熟应用的二总线技术，运用到电气火灾监控系统当中。其实，基于二总线的电气火灾监控系统产品市场上已经出现，但这类产品还有许多问题存在，比如总线上传输数据过少等。本文通过对已有的二总线协议的优化和完善，设计出分工明确、结构简单、成本少、故障率低的基于二总线的电气火灾监控系统产品。
　　 本文首先说明了基于二总线的电气火灾监控系统的研究意义，然后通过对一种在火灾自动报警系统中成熟应用的二总线技术进行认真的分析和解读，制定出自己的适用于电气火灾监控系统的二总线通信协议。
　　 其次，国家标准《电气火灾监控系统》( GB14287-2005)、《建筑设计防火规范》( GB50016-2006)等对电气火灾监控系统产品的设计、功能以及质量都做了规定和要求。本文根据这些标准和要求，结合市场实际需求，给出了系统的整体设计。系统主要有三部分组成:剩余电流式电气火灾监控探测器、电子编码器、监控设备。探测器本身没有电源电路，依靠总线实现供电及信息传递的分时复用。电子编码器的作用是实现对探测器的地址编码及剩余电流报警值的预置。电气火灾监控设备用于监测总线上各探测器的状态，一旦检测到线路上有报警状态或监控设备本身有故障，监控设备就会发出声光报警，并且存储各种报警或故障信息。同时监控设备有备用电源，可以保证其在短时间内不断电。
　　 本文详细介绍了监控系统中这三个部分的硬件设计和软件功能实现。硬件设计中着重介绍了探测器的剩余电流采样电路及二总线接口电路，电子编码器的升压电路及二总线接口电路，以及监控设备的主、备电源电路及人机交换部分等。在软件设计中，对监控系统的三个部分的微控制器都给出了详细的软件流程图，并对程序中主要部分进行了解析。
　　 最后，本文归纳总结了整个基于二总线的电气火灾监控系统的设计成果，且通过实践证明了其工作稳定可靠，可以达到国家标准的要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 电气火灾监控系统的国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题研究意义

1．4 本文主要研究内容

第2章 系统总体设计方案

2．1 设计规范及要求

2．2 系统的整体设计

2．3 本章小结

第3章 二总线通信协议的设计

3．1 二总线技术简介

3．2 通信协议的制定

3．2．1 监控设备与探测器之间的通信实现

3．2．2 电子编码器与探测器之间的通信实现

3．3 本章小结

第4章 剩余电流式电气火灾监控探测器的设计

4．1 电气火灾成因分析

4．2 剩余电流检测概述

4．3 探测器的硬件设计

4．3．1 剩余电流检测电路

4．3．2 总线接口和稳压电路

4．3．3 二总线信号检测电路

4．3．4 微控制器部分

4．4 探测器的软件设计

4．5 本章小结

第5章 电子编码器的设计

5．1 电子编码器的整体设计

5．2 电子编码器的硬件设计

5．2．1 供电方式选择电路

5．2．2 升压变换器电路

5．2．3 二总线接口电路

5．2．4 蜂鸣器电路

5．2．5 LCD显示

5．3 电子编码器的软件设计

5．3．1 软件整体设计

5．3．2 LCD显示的软件实现

5．3．3 二总线通信的软件实现

5．4 本章小结

第6章 电气火灾监控设备的设计

6．1 监控设备的整体设计

6．2 主、备电源电路

6．2．1 主、备电源转换

6．2．2 主、备电源检测

6．2．3 备用电源充电

6．2．4 保护电路及稳压电路

6．3 监控设备的硬件设计

6．3．1 二总线接口电路

6．3．2 人机交互部分

6．3．3 存储电路

6．3．4 其他电路

6．4 ATmega32的软件设计

6．5 主控制器的软件设计

6．5．1 软件整体设计

6．5．2 各功能具体实现

6．5．3 液晶显示的实现

6．6 本章小结

第7章 系统部分性能测试

7．1 探测器报警性能测试

7．2 电子编码器性能测试

7．3 监控设备部分性能测试

7．4 本章小结

第8章 总结与展望

8．1 工作总结

8．2 发展与展望

致谢

参考文献

附录