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火灾监控系统的无线温度检测仪设计

发布时间:2015-11-9 9:50:26  作者:力安科技

  火灾监控系统的无线温度检测仪设计

  火灾监控系统的无线温度检测仪设计的必要性及设计依据, 提出基于 Si4432的通用无线收发模块的无线

  温度检测仪设置原则以及设计中应注意的问题。火灾监控系统的无线温度检测仪具有结构简单、 安全性和可靠性较高, 适于范围广等优点。

  1、系统组成

  为解决上述技术问题, 现提供一种结构简单、 安全性和可靠性 较 高 的 火 灾 监 控 系 统 的 无 线 温 度 检 测 仪。

火灾监控系统的无线温度检测仪的结构框??.jpg

  火灾监控系统的无线温度检测仪包括温度传感器1、 与温度传感器1的温度信号输出端相连的适于定时激活工作的第一逻辑控制电路2、 第一逻辑控制电路2的温度信号输出及收发控制端相连的用于将温度信号转换

  为无 线 信 号 的 第 一 无 线 收 发 电 路 3, 第 一 逻 辑 控 制电路2连接有电池供电电路4。

  温度传感器1设于配电室进线柜断路器的上下接口处、 三级负荷进线开关断路器的上下接口处、 风机回

  路断路器的上下接口处、 冷水机组回路的上下接口处或开关柜内的带电触头上。应用火灾监控系统的无线温度检测仪时, 还包括用于接收所述无线信号的第二无线收发电路11、 与第二无线收发电路11的相连的无线交互控制单元5、 与无线交互控制单元5的数据输出端相连的用于判断温度传感器1所测温度是否超过预设范 围的中央控制单元6; 中央控制单元6的温度信号输出端经通信接口8与用于远程监控的上位机10相连。

  中央控制单元6的温度显示输出端连接有用于实时显示温度值 的 显 示 电 路9, 即 LCD 显 示 屏。所 述 中央控制单元6的控制输入端连接有用于输入无线收发的频点和与所述第一逻辑控制电路2 相关联的地址表的第一键盘输入电路7。具体框图如图1所示。

  2、系统设计原理

  火灾监控系统的无线温度检测仪系统主要由微处理器 C8051F930( 简 称 MCU) 和 RF 收 发 芯 片 Si4432组成, 其是业界目前性价比“ 最高” 的嵌入式无线解决方案。C8051F930 是 SiliconLabs新 近 推 出 的 业 界 第 一款能在0.9~3.6V 电压范围内工作的 MCU, 内 部 集成了64KB的FLASH、 4352B的 RAM、 1个 UART、2个SPI、 4 个定时器、 10b的 ADC、 内 部 振 荡 器 等, 提供了一个真正的SoC( S y stemonChi p) 解决方案。

  3 系统特点

  在火灾监控系统的无线温度检测仪中, 第一逻辑控制电路将温度传感器所测得的温度信息通过控制第一无线收发电路以无线信号发出, 无线交互控制单元经第二无线收发电路接收该无线信号, 经处理后得出相应的温度信息并送至中央控制单元, 最后经显示电路显示或经通信接口送至上位机; 故而火灾监控系统的无线温度检测仪结构简单、 安全性和可靠性较高, 适于监测高压开关柜中触点的温度。无线温度检测仪能连续监测设备接点的运行温度, 可确定触点接头处的过热程度, 当发生超温时, 发出报警指示。温度传感器被安装到设备内的带电部位上( 如断路器及刀闸的上下接口处), 监测仪主机的数字面板表显示出每个带电触头的温度值, 并可将温度值通过 RS485接口传到上位计算机作进一步处理,实现设备温度的集中监测。火灾监控系统的无线温度检测仪Si4432无线收发器是SiliconLabs公司EZRadioPro产品线中的一款非常有代表性的芯片, 支持频率范围240~930MHz, 输出功率最大为20dBm, 灵敏度达-117dBm。Si4432与主机 MCU 之间的通信是通过SPI总线实现的,主要涉及SCLK、 SDI 、 SDO和nSEL四个引脚。

火灾监控系统数据收发电路1.jpg

  Si4430 / 31 / 32 提 供 了 先 进 的 无 线 电 特 性 包 括 在240~960 MHz范围的频率覆盖和允许进行精 确 调 谐控制的156Hz或312Hz的步幅, 其他的系统特性如:自动唤醒定时器、 低电池检测器、 64BTX /RX 堆栈、 自动数据报处理、 报头检测减少了总的电流消耗, 使得可以采用廉价的系统 MCU。一个集成的温度传感器、 通用 ADC、 上电复位( POR) 和 GPIO( 通用输入/输出) 进一步减少了总的系统成本和尺度。其中 U 9 为 Si4432,由 于 采 用 单 天 线 形 式,使 用 了 射 频 收 发 转 换 开 关UPG2214T( 图2中 U 6) 进行收发切换。

  可应用于地铁、 变电站、 电厂、 电缆、 隧道、 供热管道、 油气管道等场合, 特别是地铁的1500V 直流开关、 整流系统和车站400V 重要负荷的设备安全监测。如用于监测高低压输电线缆及母线接头温度、 高低压( 500kV~380V)开关触点温度、 输油管道温度及石油化工工艺点温度和干式变压器/油式变压器温度监测。

  4 结 语

  火灾监控系统的无线温度检测仪, 其中无线收发系统主要芯片采用Si4432, 其优点在于功率可达100mW( +20dBm), 降 低 波 特 率 的 情 况 下 无 遮 挡 传 输 距 离 可达500m 以上, 或 者 穿 透 两 层 楼。火 灾 监 控 系 统 的 无线温度检测仪具有结构简单、 安全性和可靠性较高, 适于范围广等优点, 它能为维护工程师提供准确信息, 避免电气火灾的发生, 该设计方案应有很广的应用领域和良好的应用前景。

  参 考 文 献

  [ 1]电气火灾监控探测器的设计和应用

  [ 2]基于Si4432的 无 线 收 发 模 块 的 设 计

  [ 3]国家质量监督检验检疫总局.GB14287 -2005电气火灾监控系统

  [ 4]国家质量监督检验检疫总局.GB13955 -2005剩余电流动作保护装置安装和运行

  [ 5]中华人民共和国公安部.GB50045 -2005高层民用建筑设计防火规范

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