lFS200電氣火災監控系統在煤礦企業供配電線路的應用
摘要：河南力安測控科技針對煤礦企業電氣火災特點，提出了一種利用計算機網絡和智能控制技術的分布式主從電氣火災監控系統，來提供對配電線路的溫度、電流、電壓和漏電電流信號進行自動檢測。設計了一種基于rs485總線，以sTM32單片機為控制器的電氣火災監控系統，闡述了該系統的組成和軟硬件設計。
關鍵詞：電氣火災監控系統;漏電流
0 概述
近年來多次發生的煤礦企業電氣火災事故，給煤礦企業造成了重大的損失。為避免因電氣火災帶來的人員傷亡和經濟損失，需要在煤礦企業的供配電線路上安裝電氣火災監控系統。力安科技針對這個問題研發了LFS200電氣火災監控系統和GDS3000工礦電氣安全監控與管理系統。該電氣火災監控系統采用微處理和總線技術，有效提高了系統的安全性和可靠性。
1 電氣火災監控系統總體結構
電氣火災監控系統有多個電氣火災監控器和電氣火災集中監控器組成，Rs485總線作為通信網絡將多個電氣火災監控器與電氣火災集中監控器連接成一個主機和從機分布式監控系統。
2 電氣火災監控系統功能
2.1電氣火災監控系統能對供配電線路上的溫度、三相電流、剩余電流和三相電壓信號實時監測。
2.2電氣火災監控系統能顯示供配電線路上的溫度、三相電流、剩余電流和三相電壓數值及總線上電氣火災監控器的地址。
2.3電氣火災監控系統功能設置的參數有電氣火災監控器地址、漏電流的報警值、溫度報警值、過電流報警值、過壓和欠壓報警值、缺相報警。
2.4電氣火災集中監控器通過對電氣火災監控器的輪詢獲取從機信息，當被保護的供配電線路中的被測量值達到或者超過設定值時，能夠發出報警信號，并通過脫扣線圈切斷電路。
3 電氣火災監控系統硬件設計
3.1電氣火災集中監控器有微處理模塊、LED顯示模塊、鍵盤輸入模塊、脫扣線圈控制模塊、聲光報警模塊、信息存儲模塊和RS485通信模塊。
電氣火災集中監控器硬件原理圖如圖1所示。系統采用STM32F103RBT6單片機。字符型液晶顯示模塊12864把LCD控制器、RAM、ROM和
LCD顯示器用pCB連接到一起，只要向lCM送入相應的命令和數據就可實現所需要的提示。電氣火災集中監控器的各種參數設定信息和火災報警信息都需要存儲下來，以備查詢。故本電氣火災監控系統上位機選用E2prom芯片為24c02實現了各種信息斷電保存不丟失的性能。
3.2電氣火災監控器
電氣火災監控器具有溫度監測模塊、漏電流監測模塊、相電流監測模塊、相電壓監測模塊、聲光報警模塊、Rs485通信模塊。
電氣火災監控器硬件原理圖如圖2所示。下位機以SMT32F2812PCFA作為控制器，擴展外圍電路，實現實時數據測采集、計算、信號的處理。
3.2.1漏電流采集與調理電路
剩余電流采集選用剩余電流互感器。供配電線路的三相相線、中性線穿過環形鐵心，構成了互感器的一次線圈，環形鐵芯上的繞組構成了互感器的副邊，如果發生漏電，三相相線、中性線的電流向量和不等于零，就使互感器副邊上產生感應電動勢，這個信號就會被送到中間環節進行進一步的信號放大處理。
3.2.2電壓采集與調理電路
供電線路的各相電壓u經過R1轉換成0～1mA的電流I1，I1流過電壓互感器一次繞組，在電壓互感器副邊產生電流I2，并通過并聯電阻R2產生電壓信號F。
此電壓信號經過濾波和限幅后街單片機的A/D轉換通道。
3.2.3溫度采集與調理電路
溫度傳感器采用pt100電阻式溫度監測器。本系統使用恒流源式測溫電路原理如下：運放正同名端通過R2電阻上拉到1.65V基準源Uref。運放反向輸入端電壓Utemp等于基準源Uref，并通過對地電阻R1形成一個恒流源。單片機的A/D對Utemp電壓進行采樣，并求取pT100的電阻值。
ZDI是穩壓二極管，它的作用是防止高電壓直接接到單片機的A/d引腳上，損壞單片機芯片。
4 電氣火災監控系統軟件設計
電氣火災監控系統的軟件程序包括主程序、按鍵中斷子程序、各交流信號采樣子程序、顯示子程序、報警子程序、脫扣線圈控制子程序和通信子程序等。電氣火災監控系統上電后，首先進行系統內部資源初始化，而后將預先設置的漏電流、相電流、電氣火災監控器地址、相電壓、和溫度等參數從單片機外的E2PROM芯片中讀取出來。這些預設的參數可以通過RS485總線通信進行配置。隨后，電氣火災監控系統分別對供配電線路上的漏電流、三相電流、三相電壓信號和溫度信號采樣，如果獲取的實時信號超過預設的報警值，則進入故障處理子程序。包括進行聲光報警，并通過脫扣線圈切斷電路。最后將故障發生時的所有信息保存至外
E2PROM芯片中，以便以后進行查詢。主程序流程圖如圖3所示。
5 RS485總線
在該系統中，電氣火災監控集中控制器(主機)電氣火災監控器為從機，構成主從結構形式。通過軟件協議，主機與監控器之間實行應答式通信方式。命令或數據發送只能有主機控制。任一時刻主機只與一位監控器傳輸信息，監控器之間不能直接通信。監控器之間若要通信只能通過主機轉發。每臺監控器都有唯一的八位地址號，用來區分各監控器。主機通過點名方式與監控器通信，實現對通信系統的主控權。主機通過對監控器不斷的輪詢，以監視監控器的狀況，介紹監控器的請求或給監控器發送各種命令。
6 結束語
文中提及的電氣火災監控系統的主要功能是在火災發生前，能對煤礦企業供配電線路、變電設備、重要用電設備的電流、電壓、漏電流和溫度信號進行監測，在數據對比的基礎上對隱患和故障部位的地址進行報警，并及時記錄和保存相關信息。在煤礦企業中推廣和普及該電氣火災監控系統，對煤礦企業減少電氣火災，促進安全生產有重大意義。