漏電火災報警系統應用探究

宋亞楠

（青島市市北區消防救援大隊，山東 青島 266000）

開關柜屬于電力系統的重要組成部分，該開關柜經過長時間的使用后，難免會出現火災隱患問題，從而增加電氣火災發生概率，而漏電火災報警系統的設計和應用，可以很好地解決以上問題，通過設計和應用該系統，不僅可以對開關柜內部漏電情況進行在線監測，還能實時顯示開關柜的溫度變化和煙霧濃度變化情況，及時發現和處理漏電問題，將漏電安全事故出現的可能性降到最低。所以，如何科學地設計和應用漏電火災報警系統是技術人員必須思考和解決的問題。

1 系統應用需求分析

為了確保系統功能的強大性和適用性，本文所設計的漏電火災報警系統必須滿足以下應用需求：（1）該系統要表現出強大的自動化控制功能和遠程檢測功能，確保數據備份的存儲的安全性和可靠性。（2）該系統必須表現界面簡潔友好、數據調用快捷方便等特點。（3）該系統必須表現出較高的保密性、易維護易升級性、拓展性和跨平臺性，確保各個操作系統均能夠正常、穩定地運行。

2 系統總體設計

2.1 系統架構設計

漏電火災報警系統架構設計示意圖如圖1所示，該系統主要是由以下幾個部分組成：（1）數據采集層。數據采集層主要用于對重要信息數據的全面化采集和整理，可以實現對多種格式視頻、圖像的全面化、完整化采集。該層在實際運用中，主要涉及傳感器、攝像頭等設備，通過利用互聯網，可以將所采集好的信息數據安全、可靠地傳輸到數據存儲層中，同時，還能對所需信息數據進行統一化處理，以達到保護信息數據的目的。（2）數據存儲層。數據存儲層在實際運行中，除了用到分布式數據庫，還用到了分布式文件系統，所以，該層具有數據訪問速度快、數據拓展性高、安全可靠性強等特點，極大地提高了用戶的使用體驗，便于用戶可以靈活地拓展和管理數據存儲節點。（3）數據展示層。為了提高數據展示層設計水平，技術人員要利用繪制圖表的方式，實現對相關信息數據的全面化采集和整理，便于用戶在第一時間內快捷、高效地查找和調用所需信息，提高信息數據的利用率。

圖1 漏電火災報警系統架構示意圖

2.2 系統數據庫設計

系統數據庫的設計和構建，方便用戶分類化管理個人基本信息，同時，為系統數據備用提供了技術支持，所以，加強對系統數據庫的設計顯得尤為重要。對于漏電火災報警系統而言，其數據庫主要用于對漏電嚴重程度、煙霧濃度、溫度和用戶名、登錄賬號等相關信息的安全化存儲和管理。總之，系統數據庫在增刪改查數據、保證數據存儲的安全性和可靠性方面發揮出重要作用，因此，在設計漏電火災報警系統期間，技術人員要重視對系統數據庫設計。現以如表1、表2所示的“用戶信息表、報警檢測信息表”為例，對數據庫具體設計進行介紹。

表1 用戶信息表

表2 報警檢測信息表

另外，為了確保所設計的數據庫更好地滿足數據的增刪改查操作，現將數據庫操作的封裝類主要代碼編寫如下。

3 系統硬件設計

3.1 漏電檢測電路設計

該電路在實際設計中，要選用型號為CT510129的傳感器，然后，對傳感器所輸出的信號進行處理，確保該信號轉換為直流電壓信號，根據直流電壓信號大小，判斷出漏電事故的嚴重程度。或者，采用AD轉換法，與軟件所設置的閾值進行對比和分析，從而判斷是否出現漏電現象。

3.2 煙霧檢測

煙霧檢測電路在實際設計中，主要用到了煙霧探測器，通過將該探測器與滑動變阻器進行有效的連接，從而形成的AD轉換通道，然后，通過采用電壓采樣的方式，對電壓裝進行模擬，從而形成12位數字量。在此基礎上，做好對最高電壓閾值和最低電壓閾值的科學設置，當電壓值處于兩者之間時，可以正常穩定地轉換，當電壓超過閾值時，會出現中斷請求現象。

3.3 溫度檢測電路設計

為了保證溫度檢測電路設計水平，需要從以下兩個方面入手，對所采集的信號進行全面化處理。（1）信號獲取電路。該電路使用了多個元件，如電阻1k、電容47uf等。（2）電壓放大電路。通過采用抗差動放大器，可以對差模信號進行放大處理，從而實現對共模信號的抑制。此外，還要優先選用四運放集成電路，確定出合適的電路連接方式。

4 系統軟件設計

為了進一步地提高漏電火災報警系統的穩定性和實用性，技術人員要嚴格按照如圖2所示的系統功能模塊設計示意圖，完成對以下功能模塊的設計。這些功能模塊在實際設計中，所選用的開發工具eclipse，幵發語言以JAVA為主，整個web展示主要運用了以下3種技術，分別是JSP技術、Spring技術和Hibernate技術。

圖2 漏電火災報警系統 功能模塊示意圖

4.1 用戶登錄模塊設計

為了保證用戶登錄模塊設計水平，技術人員要確保所設計的系統能夠嚴格認證用戶登錄行為，用戶在正式登錄系統前，要事先輸入和提交所注冊好的用戶名和密碼，系統會自動加密處理這些信息，并將加密好的信息安全、可靠地傳輸到管理服務器中，由服務器對認證用戶所提交的用戶名和密碼信息，等這些信息認證通過后，系統會自動將相關權限信息反饋到客戶端，由客戶端結合所收到的權限信息，將相關頁面加載和呈現在用戶面前。反之，如果用戶所提交的用戶名和密碼認證失敗后，用戶無法登錄和訪問系統。

4.2 SD卡存儲模塊

SD卡具有體積小、容量大等特點，技術人員要重點做好對SD卡程序的編寫，從而實現對SD卡文件數據的安全化、自動化管理，此外，還要結合SD卡自身的容量大小，選用合適的開源文件系統，如FAT文件系統，對SD卡信息進行統一化管理，在此基礎上，還要做好對SD卡初始化處理以及SPI接口的科學化設計。另外，為了保證SD卡存儲模塊設計水平，還要做好對報警信息的高效化讀寫。在讀寫某些文件時，如果不能對移動指針進行控制，需要做好對文件開頭部分的讀寫，但這種做法會覆蓋大量的報警信息。為了解決這一問題，要事先做好對指針的設置，并對每個起始指針進行累加處理，累加數字為35，并與0x0d為開頭，確保這些內容顯示的完整性和清晰性。

4.3 液晶顯示模塊

為方便人機交互，要用到液晶實時顯示一些有用的信息，112×64液晶采用SPI接口，并帶中文字庫，中文編碼采用GB2312編碼，與PC機兼容。可以保證在液晶上顯示的內容和SD卡存儲的一樣。廠方提供很全面的51單片機驅動函數庫，在使用的時候，我們只需將現有的函數移植到自己所使用的單片機上即可。液晶顯示需要設置數據顯示的地址、顯示模式（16點陣還是12點陣），具體顯示的時候還需要刷屏。頁面顯示：實時顯示溫度值、時間、系統工作狀況等。這些數字量都是實時變化的，因此，我們必須每隔一段時間后就得更新一下數據。然而像漢字溫度、星期及其“-”這些根本沒有必要修改，因此，在寫這個桌面時就必須分開寫，而且在每次寫之前都要設定寫的地址。當有事故產生時，頁面就得切換到報警頁面，切換時就得清屏，然后具體顯示是什么報警。但是，在顯示報警頁面的時候，時間也還要繼續變化，解決這個問題就要設置一個標志變量，就是讓它保證只刷屏一次，具體顯示時間的時候設置好顯示位置，在這個位置把這個時間值寫入就可以了。

4.4 漏電火災報警系統和火災自動報警系統的關聯設計

為了保證該系統功能的強大性，需要將該系統與火災自動報警系統進行有效的關聯，確保它們結合為統一的整體，這樣一來，不僅可以實現對相關數據的高效化傳遞和共享，提供數據的利用率，還能及時發現和處理火災事故潛在性風險，將火災事故出現的概率降到最低，從而更好地保證人們的人身安全和財產安全。

5 系統應用測試

5.1 系統在建筑中的應用分析

通過將該系統應用到建筑中，不僅可以利用液晶，將當前漏電控制狀態形象、直觀地呈現在工作人員面前，從而實現對漏電事故的精確化判斷，還能及時、有效地發現和處理建筑可能出現的火災隱患，保證居民的人身安全和財產安全，為構建和諧社會，保證居民生命安全提供了重要的平臺支持。

5.2 系統應用測試

本次系統測試中，用到的測試設備如下：（1）漏電報警系統板。（2）剩余電流傳感器、煙霧傳感器、溫度傳感器。（3）112×64LCD顯示屏。（4）充電電池。（5）燈泡1只，導線若干。

為了更好地驗證該系統的穩定性和可靠性，現對該系統功能實現效果進行全面化驗證，驗證系統功能是否滿足相關設計標準和要求，本文重點驗證了以下3大模塊。（1）漏電檢測模塊。一旦出現漏電現象，系統會調用漏電模塊，將所輸出的高電平直接轉化為低電平，此時，LED顯示燈將會自動亮起紅色指示燈，此時，利用電壓表，對開關柜當前漏電情況進行監測，發現其電壓處于高電平狀態，電壓值達到了3.80V。一旦出現漏電現象，該模塊所輸出的電壓處于低電平狀態，電壓值達到了0.01V，這表明該模塊成功觸發中斷，生成相應的報警信號。（2）煙霧檢測模塊。當煙霧濃度沒有超過所設定的標準值后，系統所輸出的電壓處于低電平狀態。此時，如果改變煙霧濃度，其輸出電壓也會出現相應的變化。當電壓值超過所設定的標準值后，出現相應的報警信號，從而實現對電壓值的定期采集和整理，完全符合設計相關標準和要求。（3）溫度檢測模塊。該模塊在實際使用中，主要用到了定時檢測的方式，當溫度超過所設置的標準值后，會出現相應的報警信號。

6 結語

綜上所述，本文所設計的漏電火災報警系統能夠精確地檢測剩余電流、溫度、煙霧濃度等參數的變化情況，一旦這些參數超過所設置好的閾值時，會自動產生聲光報警現象，并利用接口向控制主機發送漏電事故出現的時間。同時，利用液晶，將當前漏電控制狀態形象、直觀地呈現在工作人員面前，從而實現對漏電事故的精確化判斷。由此可見，本文所設計的漏電火災報警系統具有較高的應用價值和應用前景，值得被進一步推廣和應用。