專利名稱：電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電器運行防火和安全監(jiān)測系統(tǒng)，屬于低壓(380/220V)供電技術(shù)、模擬技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)和有線通訊技術(shù)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
火災(zāi)一直是伴隨著我們正常生活、工作，是威脅人們的生命和財產(chǎn)安全的一個巨大的魔影。如何預防火災(zāi)、減少火災(zāi)是消防工作者的中心工作。因為隱患險于明火，防范勝于救災(zāi)，所以預防火災(zāi)的關(guān)鍵是消除隱患、預防為主。
最近幾年以來我國的火災(zāi)形勢十分嚴重，僅以北京為例，2001年北京市共發(fā)生火災(zāi)5302起，其中電氣火災(zāi)占29.1％。根據(jù)2002年《中國火災(zāi)統(tǒng)計年鑒》公布的資料，從1978年至2001年發(fā)生在我國主要城市的火災(zāi)中，電氣火災(zāi)從占火災(zāi)總量的5.7％到27.9％逐年上升，電氣火災(zāi)的數(shù)量約占特大火災(zāi)總量的50％-80％。每年火災(zāi)造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失巨大，而電氣火災(zāi)己成為各類火災(zāi)之首，預防和有效遏制電氣火災(zāi)的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫！電氣火災(zāi)發(fā)生的原因多種多樣，據(jù)統(tǒng)計主要有以下幾種主要原因1、用電設(shè)備絕緣損壞，造成局部短路，使工作電流增加、導線過熱引燃導線外皮引起火災(zāi)；2、用電設(shè)備絕緣損壞，造成火線對外皮短路，形成火線對地漏電，引起漏電電弧，引燃導線外皮或易燃物引起火災(zāi)；
3、供電線路中的接頭、開關(guān)接點和連接處接觸不實，接觸電阻過大，引起接點處的熱量劇增，引起導線外皮或易燃物起火。
雖然我們現(xiàn)在的建筑物內(nèi)部大都安裝了煙霧報警和滅火噴淋裝置，但是還不能有效地遏制電氣火災(zāi)的發(fā)生，因為它們屬于后期報警和滅火裝置，它們是在火災(zāi)已經(jīng)形成、產(chǎn)生大量煙霧并達到煙感探頭后才能報警、噴淋，而撲滅電氣火災(zāi)是絕對不能用水的。電氣火災(zāi)的特點是隱患不易發(fā)現(xiàn)且潛伏期長，起火后燃燒快、面積大，若依靠煙感報警系統(tǒng)報警后再進行撲救，往往此時火勢已經(jīng)很大，撲救已經(jīng)不容易，結(jié)果會造成大量的物質(zhì)損失甚至人員的傷亡。因為有多種原因能引起電氣火災(zāi)的發(fā)生，因此到目前為止還沒有一種十分有效的針對電氣火災(zāi)的預先報警裝置。我們發(fā)明的“電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)”就是針對目前這種狀況所研發(fā)的一種新型的先期火災(zāi)報警裝置。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上原因，本發(fā)明的是提出一種電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)，它可以檢測出電器設(shè)備和供電線路在運行時存在的過電流、短路、漏電和導線過熱等可能引起電氣火災(zāi)的不正常的情況，并發(fā)出聲光報警。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)，包括一臺帶有UPS不間斷電源、有源音箱和打印機的計算機；一臺帶有USB或RS232接口并與計算機相連的主控制盒；這個主控制盒與二總線相連；若干個位于受監(jiān)測供電線路中的各級開關(guān)箱、開關(guān)柜內(nèi)的傳感器及傳感處理器與二總線相連。安裝于供電線路開關(guān)箱和開關(guān)柜內(nèi)的傳感器把測到的工作電流、漏電電流和導線溫度等信號先由傳感處理器處理后，再由二總線傳遞到主控制盒，由主控制盒中的微處理器接收處理后經(jīng)過USB接口或RS232接口傳遞到計算機，并在計算機的屏幕上顯示供電線路的工作情況。計算機控制著整個系統(tǒng)的資源配置、工作順序和響應(yīng)傳感器的報警中斷請求，并把供電線路的工作情況實時形象地顯示在計算機的屏幕上；計算機還不斷地通過二總線向各個傳感器發(fā)出試驗信號，并接收各個傳感器的回應(yīng)信號，以便隨時判各個斷傳感器是否處于正常的工作狀態(tài)，并在計算機屏幕上顯示出來。
所述主控制盒由移位寄存器、緩沖器、存儲器、微型處理器和信號的收發(fā)驅(qū)動電路所構(gòu)成；所述的二總線由普通塑膠雙絞線和短路保護器構(gòu)成；所述傳感器為電流互感器、零序電流互感器及半導體溫度傳感器和信號合成電路組成；所述傳感處理器由線性補償及放大電路、檢波電路、鉗位電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、探測電流的靈敏度整定電路、微處理器、信號收發(fā)驅(qū)動電路、試驗電路和地址編碼電路所構(gòu)成；所述的試驗功能由試驗電路與計算機軟件組成。試驗時，由計算機發(fā)出試驗指令(也可以用人操作主控制盒上的按鈕進行試驗)，當傳感器及傳感處理器接收到這個試驗信號后，立即進行電路的試驗并隨即把試驗的結(jié)果通過二總線傳回計算機，并在計算機的屏幕上顯示并存儲到計算機的有關(guān)試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)庫中。
本發(fā)明以電流探測和溫度探測技術(shù)結(jié)合微處理器技術(shù)、計算機通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)等組成，采用模塊化結(jié)構(gòu)既可以由三大組件組成一個大的系統(tǒng)工作，也可以只由主控制盒和若干個傳感器、傳感處理器組成中型系統(tǒng)，還可以針對小型用戶的需要，僅僅由傳感器、傳感處理器單獨工作。
本發(fā)明具有檢測準確、反應(yīng)靈敏、造價低廉、穩(wěn)定可靠、易于普及、效果顯著等優(yōu)點，尤其是采用了靈活搭配的模塊化結(jié)構(gòu)，因此它適用于一切人員多、用電設(shè)備多的所有場合，是防止電氣火災(zāi)發(fā)生的有力武器。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；圖2是本發(fā)明中的主控制盒的原理框圖；圖3是本發(fā)明中的傳感器及傳感處理器的原理框圖；圖4是本發(fā)明在計算機屏幕上顯示的工作電流、漏電電流與導線溫度的色帶圖樣；圖5是本發(fā)明的計算機軟件中斷流程圖；圖6是本發(fā)明的計算機軟件監(jiān)測和試驗流程圖。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖，由下列三大組件聯(lián)結(jié)為一個完整的電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)第一組件一臺帶有UPS不間斷電源、打印機、有源音箱的計算機1第二組件一臺主控制盒2，通過USB或RS232接口與計算機相連；第三組件若干個安裝在供電線路中的開關(guān)箱或開關(guān)柜中的傳感器3和傳感處理器4通過二總線與主控制盒2相連。
圖2所示為主控制盒2原理框圖，由移位寄存器5、緩沖器6、存儲器7、微型處理器8和信號的收發(fā)驅(qū)動電路9等所構(gòu)成，作為計算機和各個傳感器之間數(shù)據(jù)通訊的中間控制環(huán)節(jié)，也可以脫離計算機單獨由主控制盒2與傳感器3、傳感處理器4組成中型系統(tǒng)工作。
圖3所示為傳感器3和傳感處理器4的原理框圖，傳感器由三部分組成分為兩部分鐵芯的電流互感器10、分為兩部分鐵芯的零序電流互感器11、半導體溫度傳感器12和信號合成電路13。傳感處理器4由線性補償電路14、檢波電路15、鉗位電路16、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路17、靈敏度整定電路18、微處理器電路19和收發(fā)驅(qū)動電路20、試驗電路21和地址編碼器22等部分所組成。
下面說明系統(tǒng)的工作過程(傳感器及傳感處理器的數(shù)量按設(shè)計為255個，實際上可以根據(jù)需要從1個到255個之間選取)計算機1與主控制盒2通過USB或RS232接口連接，主控制盒2由二總線與各個傳感器3及傳感處理器4相連，正常工作前，各傳感處理器中的微處理器進行地址編碼，每個不同的傳感處理器都有各不相同的屬于自己的地址。
圖6所示為監(jiān)測和試驗主程序的流程圖，監(jiān)測開始后，由監(jiān)測和試驗軟件控制計算機1通過主控制盒2向各個傳感器依次發(fā)出地址及試驗信號，符合其地址的傳感器在接收到試驗信號時將根據(jù)實際情況回答有無故障，有故障則把故障顯示在計算機的屏幕上，并發(fā)出聲音提示，同時把這個故障記錄在計算機的數(shù)據(jù)庫中；若無故障則檢查有無報警中斷請求，有中斷請求則響應(yīng)這個請求。圖5所示為報警中斷請求的流程圖，中斷操作完畢后，若無后續(xù)報警則轉(zhuǎn)回正常的監(jiān)測程序。沒有中斷請求時則把測到的供電線路的工作電流、電路中存在的漏電電流和導線的工作溫度通過二總線向總控制盒及時傳回，通過主控制盒2傳遞到計算機1并在其屏幕上顯示出來。
圖4所示為計算機1在屏幕上以三組不同的顏色橫帶來顯示一個傳感器顯示的工作電流、漏電電流和導線溫度的情況，如果系統(tǒng)中有多個傳感器則在計算機屏幕上應(yīng)該有相同數(shù)量的這種圖形顯示，并應(yīng)注明它們所代表的具體位置和名稱。和目前火災(zāi)煙霧報警裝置不同的是本系統(tǒng)測試結(jié)果顯示不再是簡單的“正?！被颉皥缶眱煞N狀態(tài)，而是把工作電流、漏電電流與導線的溫度以八級色帶的形式進行顯示，因此更為直觀、更為方便，而且易讀易懂。以工作電流的顯示為例，當實際測得的工作電流的數(shù)值在用戶設(shè)定好的正常值以內(nèi)且數(shù)值較小時，顯示的僅是最底端的一條淺綠色的橫帶，當電流逐漸變大時，色帶增加為兩條且上面第二條橫帶的顏色變?yōu)榫G色；電流再增大時，橫帶數(shù)量也逐漸增加并且最上面橫帶的顏色向黃、橙、紅色變化(八級色帶的變化依此為淺綠色、綠色、深綠色、淺黃色、黃色、深黃色、橙色、紅色)，色帶所代表的具體的電流數(shù)值或溫度值由技術(shù)人員根據(jù)國家有關(guān)標準和用戶的實際情況來制定，臨界報警值為橙色，電流再繼續(xù)增大并超過報警值時，最上面的紅色帶出現(xiàn)，計算機和傳感器同時開始聲光報警。這樣顯示的好處是可以隨時觀察、掌握工作電流、漏電電流及導線溫度變化的趨勢，只要看一眼計算機屏幕就可以馬上判斷整個供電系統(tǒng)的情況，使值班人員做到心中有數(shù)。一旦發(fā)生報警時，與計算機1相連的有源音箱也及時地發(fā)出聲音報警；打印機開始打印報警的時間、地址及相關(guān)數(shù)據(jù)。報警的時間、地址和報警原因會立即記錄在計算機1的數(shù)據(jù)庫中長期保存，以備日后查詢之用。為了更加快速地反應(yīng)出報警地址，本發(fā)明設(shè)計了報警中斷方式，在正常的巡檢監(jiān)測過程中假如某個傳感器發(fā)生了報警(恰恰又沒有監(jiān)測到它時)，計算機1停止巡檢監(jiān)測工作，立即響應(yīng)報警的傳感器并與之建立通訊關(guān)系，并進行報警的一系列操作，這就避免了系統(tǒng)中傳感器的數(shù)量較多時巡檢時間過長造成的報警不及時的問題。中斷過程的流程圖見圖5所示。
電流互感器10、零序電流互感器11和半導體溫度傳感器12和信號合成電路13組成傳感器電路，它們把監(jiān)測到的工作電流、漏電電流和導線的工作溫度信號先進行合成，然后再傳到附近的傳感處理器電路4中去。傳感處理器4把這幾種信號先由線性補償及放大電路14進行放大，再由檢波電路15檢波，然后再送到鉗位電路16進行鉗位，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器17進行轉(zhuǎn)換，變換為數(shù)字信號后再送到靈敏度整定電路18，由專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)不同用戶的情況調(diào)節(jié)報警的臨界點數(shù)值，以適應(yīng)不同用戶的需要。信號經(jīng)過微處理器19處理后再送到信號收發(fā)驅(qū)動電路20、試驗電路21并通過二總線傳到主控制盒2，完成與計算機1的通訊。在傳感處理器4的內(nèi)部還有地址編碼電路22，可以由用戶或計算機自動對各個傳感器進行地址編碼。
本系統(tǒng)在發(fā)生事故報警時可以響應(yīng)所有的連接在線的傳感器的報警信號，不受數(shù)量的限制。
本系統(tǒng)可以靈活進行組合組成不同規(guī)模的系統(tǒng)，也可以單獨使用傳感器和傳感處理器。例如可以只使用主控制盒與多個傳感器、傳感處理器組成63個監(jiān)測點以內(nèi)的中小型系統(tǒng)(此時系統(tǒng)的控制由主控制盒中的微處理器完成)；對于只有一個開關(guān)箱的小型供電系統(tǒng)，也可以省去計算機和主控制盒等設(shè)備，只安裝一個傳感器和傳感處理器，就可以對所監(jiān)測的供電線路進行保護。
上述舉例僅為了說明本發(fā)明的使用方法，而不是用于限制本發(fā)明的專利保護范圍，對于依照上述實施舉例而做的任何等同變換，均在專利的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于它包括一臺帶有打印機、有源音箱的計算機；一個采用USB或RS232接口與計算機連接的主控制盒；若干個傳感器及傳感處理器通過二總線與主控制盒相連接；
2.如權(quán)利要求1所述的電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述主控制盒包括連接計算機和傳感器的通訊，按照計算機的指令或主控制盒上面的按鈕的指令向連接在二總線上的傳感器發(fā)出地址及試驗等指令；主控制盒接收傳感器發(fā)回的信息(包括工作電流的大小、導線溫度、試驗結(jié)果等)；
3.如權(quán)利要求1、2所述的電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于模塊化結(jié)構(gòu)既可以由計算機、主控制盒和多個傳感器、傳感處理器組成一個完整的大系統(tǒng)，也可以由主控制盒和若干個傳感器、傳感處理器組成中型系統(tǒng)，也可以由傳感器和傳感處理器單獨使用運行。
4.如權(quán)利要求1、2、3所述的電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于在計算機屏幕上以八級不同顏色(淡綠、綠、深綠、淺黃、黃、深黃、橙、紅)的橫色帶表示工作電流、漏電電流大小和導線工作溫度的高低；
5.如權(quán)利要求1、2、3、4所述的電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于在傳感器中的電流互感器和零序電流互感器，使用分為兩部分的開路鐵芯，可以不用斷開供電線路就可以安裝互感器。
全文摘要
電器運行防火監(jiān)測系統(tǒng)，包括一臺計算機(包括打印機、有源音箱及不間斷電源)、用USB或RS232接口與計算機相聯(lián)接的(采用單片機控制的)總控制盒、通過二總線與多個傳感器和傳感處理器相連，傳感與傳感器處理器安裝在受保護的供電線路的控制開關(guān)箱里，隨時監(jiān)測供電線路的工作電流的大小是否正常、是否存在火線對地的漏電及導線過熱等幾種容易引起電器火災(zāi)的異?，F(xiàn)象，一旦有異常的情況則馬上報警。本系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術(shù)與計算機和局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，具有監(jiān)測范圍大、報警迅速、具備自檢功能、操作簡單、顯示圖形形象具體易讀、安裝極為簡單、價格低廉等優(yōu)點。
文檔編號G01R31/02GK1611952SQ200310103309
公開日2005年5月4日 申請日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月29日
發(fā)明者李京晶, 孫靜梅 申請人:李京晶, 孫靜梅