基于stm32的区域电气火灾监控设备的设计.doc

1、 本科生毕业论文(设计) 基于stm32的区域电气火灾监控设备 的设计院系名称姓名学号专业指导教师 年4月9日摘要 随着我国生产、生活用电量的大幅增长,电气火灾事故发生率呈不断上升趋势,电气火灾已经成为严重危害人们生命和财产安全的灾害之一。如何对电气火灾进行有效监控,及早发现电气火灾隐患,避免电气火灾事故,是当前电气火灾监控领域函待解决的问题。目前,大部分的电气火灾监控系统存在数据处理能力有限,通讯效率低及通讯方式单一等缺点,导致构建系统有众多不便,这主要是因为处于监控系统中间层的区域电气火灾监控设备不具有大量数据处理能力和多方式通讯能力。本文设计了一款电气火灾监控设备,采用基于ARM内核的S

2、TM32微处理器,支持GPRS、以太网等通讯方式,具有良好的人机交互接口,可弥补同类产品缺陷,提升电气火灾监控系统的性能。本文从硬件设计和软件设计两个方面介绍了方案的实现过程。硬件设计以电气火灾监控设备架构为依据,给出各模块的硬件电路,并介绍其工作原理,同时进行性能比较。软件设计采用具有众多优点的嵌入式实时操作系统作为软件平台。在此平台上将软件划分为相应功能模块,重点介绍了四种方式通讯、LCD显示的程序设计思想和关键技术。最后介绍常用的电气火灾信号处理算法,对算法进行仿真和结果分析。 关键词：电气火灾;监控设备;STM32电气火灾;监控设备;二总线;sTM32;,c/。s一H基于STM32的区

3、域电气火灾监控设备的设计注意：关键词是反映论文主题概念的词或词组，一般可选35个，应尽量从汉语主题词表中选用。未被收录的新学科、新技术中的重要术语、地区、人物、文献等名称，也可作为关键词。按词条的外延层次从大到小排列。关键词之间中文以分号分开，英文以逗号分开，最后一个关键词后不要标点符号。29AbstractAlong with substantial growth of electricity consumption in production and life in China;the rate of electric fire incidence is rising. and elect

4、ric fire is becoming a serious disaster which is a danger to life and property safety. How to effectively monitor the electrical fire.and early detect its hazards to prevent it is a serious problem to be solved in electric fires prevention field.At present. most of alarm and control system for elect

5、ric fire prevention has limited data processing capacity, inefficient communication. leading to it has many inconveniences in building system. This is mainly because that alarm and control unit for electric fire prevention which is in the middle layer of the system is not equipped to handle large qu

6、antity of data and mufti-way communication. This paper designs an improved unit. which uses the STM32 microprocessor based on ARM-core. and supports four communication methods. such as GPRS, RS-485 bus, Two-wire bus and Ethernet, with a friendly interactive interface to compensate for the shortcomin

7、gs of similar products, and improve performance of the system.Program is implemented in two parts: hardware design and software design. According to the architecture of alarm and control unit for electric fire prevention, we design the hardware modules. and explain how they work, and compare the per

8、formance of them with other programs. Then, we choose as our software development platform. which is an embedded Real-time operating system, and has many advantages in embedded development. On this platform. the software is divided into several modules, and this paper highlight the idea of program d

9、esign and several key technologies for four methods to communicate and LCD display. Finally. this paper describes the signal processing algorithms for electrical fire which is commonly used. and presents the simulation and analysis of the algorithms.Key Words: Electric Fire，Alarm and Control Unit，ST

10、M32目录引言71电气火灾监控现状及发展71.1电气火灾监控现状71.2电气火灾监控技术发展趋势82电气火灾探测技术92.1开关触点温度探测法9 2.2红外测温数学模型103区域电气火灾监控设备方案设计113.1电气火灾监控系统113.1.1系统的分级分布式组成113.1.2系统的工作原理123.2监控设备功能及架构设计133.3处理器选择154监控设备的硬件设计164.1MCU核心模块设计164.1.1复位电路164.1.2实时时钟电路174.2人机交互接口设计194.2.1液晶屏显示电路195监控设备的软件设计205.1软件架构205.2串口程序设计225.2.1RS一232烧写配置文件2

11、25.2.2GPRS通讯程序235.3显示界面设计23 结论27 参考文献28 致谢29引言随着经济的发展和人们生活水平的提高,商场、宾馆、学校、医院、办公楼、居民楼等人口密集区域配置的电气设备越来越多,用电量也越来越大。尤其用电高峰期,上述建筑物内电气线路的负荷非常大。而这些电气线路,或年久失修老化严重,或当时的设计标准无法满足现在的需求,时常发生线路过负荷、漏电、短路现象,这些隐患都极易引发电气火灾,造成严重人员伤亡和重大财产损失。对此我们要采取适当措施,电气火灾是可以避免的。一方面要加大宣传,强化人们的安全用电意识。另一方面要加强电气线路漏电、负荷、温度等安全监测,及时发现漏电、短路等隐

12、患,采取有效措施,遏止电气火灾发生,切实保障人们的生命财产安全。1电气火灾监控现状及发展1.1电气火灾监控现状我国电气火灾监控技术的研究和应用起步晚,经过几十年的发展,也逐步形成了符合我国国情的电气火灾监控体系。许多重要部门和关键场所,都配备了电气火灾监控系统。国家消防部门相继出台了多项国家标准,如高层民用建筑设计防火规范、建筑电气火灾预防要求和检测办法、电气火灾监控设备、电气火灾监控系统的设计方法,标志着我国电气火灾的.监控水平又有了新的提高。我国电气火灾监控技术在发展中也存在诸多问题。主要表现为以下几方面:(1)电气火灾监控系统以单体探测器使用为主,如感温探测器、感烟探测器、光电感烟探测器

13、。这类探测器只有在电气火灾发生时才能感应到,构建的电气火灾监控系统不具有火灾预测功能,属于电气火灾报警范畴。无法从根本上避免电气火灾事故的发生。(2)己经构建的电气火灾监控系统大多是封闭系统,监控范围有限,局限于特定区域,不符合电气火灾监控的分布监测、集中监控原则。(3)电气火灾探测器、监控设备、消防控制中心、通讯复杂,扁平结构和垂直结构并存,数据传输效率低、接线多、施工难度大、成本高。(4)电气火灾监控标准仍处于推广阶段,市场上产品的功能和质量也是良萎不齐，产品的兼容性差,电气火灾监控系统组网困难。1.2电气火灾监控技术发展趋势随着电气火灾监控标准的推广和监控系统的广泛应用,电气火灾监控技术

14、的发展趋势主要表现为三方面:(1)网络化:网络普及率越来越高,技术已非常成熟。利用现有网络设施连接电气火灾监控设备,可将众多电气火灾监控区域连为一体。节约成本,扩展能力强,极大提升电气火灾的监控性能。(2)智能化:电气火灾监控技术发展至今,其火灾的预测水平和监控能力大幅提高。但误报、漏报情况也时有发生。可依托电气技术和电子信息技术,对电气火灾相关参数进行长期监测以获取大量数据,然后借助数学统计分析方法予以处理,提供更加有效的电气火灾预测。(3)小型化:大规模集成电路的发展使得各种电子器件的体积越来越小,功能越来越强大。以前只能电脑完成的数据分析计算过程,现在完全可由一片微处理器完成。总之,以嵌

15、入式技术为基础的电气火灾分布式监控系统是未来发展的潮流。2电气火灾探测技术电气火灾事故统计表明,电气短路引起的火灾占整个电气火灾的一半以上,它是电气火灾事故的主要原因。电气短路有两种方式:(l)导线直接接触短路。包括相线之间、相线与零线之间的短路。这类短路电流瞬间达数千安培,导线的热效应能将绝缘层瞬间融化。不过这类短路的大电流会促使短路保护器瞬时动作来切断电源,防范措施得当就能避免火灾事故。(2)电弧性短路。主要是带电导体间的电弧性起火、接地故障和爬电起火。与第一类短路相比,这类短路的电流较小,具有隐蔽性,短路保护也不会发出保护动作。电弧性短路局部瞬时温度高达2000一4000,持续时间长,更容易引发电气火灾。所以电弧性短路是电气火灾监控的主要目标。2.1开关触点温度探测法目前,在很多大型楼宇、高层建筑、机场、医院、工矿电力企业,电气设备种类繁多,电力负荷大,用电区域分散,高压、低压混合,配供电网络复杂,给电气火灾监控带来很大难度。此时,除监测电气线路的剩余电流和温度外,还