基于CAN總線的電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表的開(kāi)發(fā).pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展,用電設(shè)備和用電量激增,由此引發(fā)的電氣火災(zāi)在各類(lèi)火災(zāi)中所占的比例越來(lái)越高,造成的損失也越來(lái)越嚴(yán)重,而預(yù)防電氣火災(zāi)最有效的方法就是安裝電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。
　　 目前國(guó)內(nèi)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)尚有待完善,與其相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量也參差不齊,因此,本課題研究出一種嚴(yán)格符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),使用當(dāng)前先進(jìn)的信息技術(shù),融合時(shí)下大多數(shù)產(chǎn)品的特色功能,安裝方便,性能可靠,智能化,網(wǎng)絡(luò)化的電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表,并由該儀表構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)化的電氣

2、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),會(huì)有很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
　　 本課題嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),提出儀表設(shè)計(jì)要求,采用32位高性能嵌入式微控制器STM32,依托其A/D轉(zhuǎn)換器、SPI接口、定時(shí)器等豐富的硬件資源搭建系統(tǒng)平臺(tái),利用其強(qiáng)大的向量中斷控制器(NVIC)進(jìn)行軟件任務(wù)管理,采用8位微控制器STM8在CAN總線上實(shí)現(xiàn)了Mobus協(xié)議,設(shè)計(jì)出一款性能優(yōu)異的電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表。該儀表能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)漏電流、溫度、各相電流、各相電壓等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)用戶(hù)的設(shè)定進(jìn)

3、行報(bào)警和保護(hù)性操作,對(duì)故障、報(bào)警等狀態(tài)進(jìn)行記錄和查詢(xún),并且可以通過(guò)CAN總線組成一個(gè)實(shí)時(shí)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),對(duì)故障及報(bào)警點(diǎn)迅速定位,實(shí)時(shí)查詢(xún)監(jiān)控線路的運(yùn)行狀態(tài)。
　　 本課題通過(guò)研讀國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),分析得出電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表要實(shí)現(xiàn)的功能,如測(cè)量、報(bào)警、保護(hù)、故障自識(shí)別、自檢、時(shí)間、記錄、人機(jī)交互、操作級(jí)別、通信等功能,提出基于CAN總線的電氣火災(zāi)監(jiān)控儀表的總體設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法,提出硬件和軟件總體設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)出各個(gè)功能模塊的硬件電路和軟件任務(wù)

4、,最后對(duì)儀表進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試,直至滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
　　 系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)模塊化進(jìn)行,包含信號(hào)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、人機(jī)交互、報(bào)警保護(hù)、通信等模塊。硬件設(shè)計(jì)主要圍繞系統(tǒng)核心嵌入式微控制器進(jìn)行,根據(jù)系統(tǒng)功能要求,選取相關(guān)芯片,設(shè)計(jì)各部分功能電路。軟件設(shè)計(jì)構(gòu)建了任務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理和通信管理三種機(jī)制,實(shí)現(xiàn)了對(duì)各功能模塊軟件任務(wù)的有序調(diào)度。系統(tǒng)采用方均根值的算法計(jì)算電流和電壓的有效值,采用快速傅里葉變換實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流諧波含量這一新電氣火

5、災(zāi)隱患的預(yù)防,采用快速排序法、二分查表法和線性插值法計(jì)算溫度,液晶顯示器圖像顯示時(shí)使用了圖像字模壓縮算法。
　　 系統(tǒng)的調(diào)試及抗干擾設(shè)計(jì)貫穿于軟硬件設(shè)計(jì)之中,通過(guò)不斷地調(diào)試,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,優(yōu)化軟硬件設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法,改進(jìn)抗干擾設(shè)計(jì)方案,保證系統(tǒng)性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。調(diào)試工作主要有人機(jī)交互測(cè)試、測(cè)量參數(shù)測(cè)試、自檢功能測(cè)試、系統(tǒng)時(shí)間功能測(cè)試、報(bào)警功能測(cè)試、通信功能測(cè)試等。系統(tǒng)采用的抗干擾設(shè)計(jì)方法主要有光電隔離、繼電器隔離、布線隔離、硬件濾波、電