自动抄表系统设计

自动抄表系统设计（共12篇）

自动抄表系统设计 篇1

一、系统工作流程及组成

1.1系统工作流程

通过对当前现有抄表系统中所采用的技术进行分析和研究, 并对自动抄表系统中的数据处理流程进行了分析, 再结合先进的计算机网络技术和通信技术, 最终实现对整个系统数据的信息化管理。在系统数据处理流程中, 数据处理环节依次为数据信息采集、数据信息集中化收集、数据信息传输以及系统数据信息化管理。本文所设计系统以ARM芯片作为系统控制集中器, 完成对抄表系统数据信息的收集功能。集中器收集的数据信息后, 将其传输至远程服务器端, 进而实现对数据的信息化管理。数据的传输可采取有线或无线方式, 本文设计GPRS无线传输软件, 将信息传输至服务器实现抄表数据的传输, 所设计系统数据采集环节, 通过采集脉冲数量并计数, 如采集到1600个脉冲, 则会有3200计数。采集脉冲个数利用显示器12864呈现, 并存储到存储器中。再经过ARM芯片控制, 以GPRS无线通信形式将数据信息传输至上位机。上位机完成对下位机的管理控制, 实现了对用户水、电、气等用量的监测统计, 并处理后予以显示。本文通过对用户自动抄表系统的数据采集、收集、传输以及数据信息化管理流程分析基础上, 完成对自动抄表系统的设计。

1.2系统组成

在本系统设计中, ARM芯片作为核心实现对系统的各种控制功能, 选择性能稳定的ARM芯片。考虑到上位机和下位机之间通信对传输经济性、可靠性等要求较高, 且抄表分布比较分散, 本文选择利用GPRS网络进行通信。

二、系统硬件设计

本文选择MAX232E作为通信模块, 考虑到TTL和RS-232之间电平不能兼容, 利用其实现两者之间电平的转换。MAX232E模块中包含两路的驱动器和接收器RS-232电平转换芯片, 可以在所有类型的232通信接口中使用。同时在其内部还有电源电压转换器, 可将系统输入的+5V电压转换为适于232输出的电平电压。因此在系统硬件设计时, 芯片接口串行系统电源要求较低, 达到+5V要求即可。

三、系统软件设计

3.1系统数据处理流程

系统采集到脉冲后, 进行转换计数并显示, 按照存储器存储规则, 存入到存储器中。若接收到ARM控制芯片的指令后, 则发送数据至上位机, 直至上位机指示数据发送完成。

3.2系统数据显示软件设计

1、显示器系统初始化。在显示器系统初始化时, 将会涉及到系统复位、清屏、左右移位等指令, 并可对其基本指令集进行自定义。在显示器初始化时, 仅需调用LCD_RESET即可。

2、ASCⅡ码转换。在显示器所显示的字母或数据都是ASCⅡ码, 而在单片机内部, 字母和数据都是以16进制形式存储。因此, 如若对数据进行处理, 则必须将数字、字母16进制与ASCⅡ之间的差值添加, 方能保证显示正常。

3、数据的发送与接收。12864显示器可同时支持串行和并行通信两种方式。在本文系统中采用串行通信方式, 数据按照三个字节传送。首字节的串口形式为11111ABC, 其中A表示其发送方向, 高位则表示数据范围在LCD与MCU之间, 低位则与高位相反;B代表的是数据类型, 高位代表的是待显示数据, 低位则代表控制指令;C则一般设置为0。数据的传输, 都是每个字节分两次进行传送, 首先传送高位数据, 再传送低位数据。在系统程序中, LCD_WRITE完成数据到液晶显示器的输入并进行发送。

4、文字显示。12864显示器具有汉字字库, 有两种不同的汉字输入形式。一种是以单片机控制指令的形式存储到表中, 另一种则会输入与汉字相应的16位字码。

5、数据显示位置。在系统设计时, 已编写了LCD_Write Str (0, 1) -LCD_Write Str (7, 1) 指令, 可实现对7个字符的显示, 可被随时调用。

四、结束语

本文在设计时, 结合系统应用对象主要为住宅小区内, 均选择性价比较高的设备或元器件, 保证所开发系统能适于在普通小区内使用。本文利用ARM芯片为系统数据处理核心部分, 并通过GPRS无线网络实现与上位机之间的通信, 最后通过液晶显示器进行呈现, 完成自动抄表系统的设计。在设计完成后, 经过多次实验和现场应用验证, 本文所进行硬件和软件设计均达到预期的要求, 同时对系统自身硬软件所产生的干扰, 均给出了针对性解决办法, 并设计出相应防干扰电路, 保证系统的可靠性, 基本完成课题的设计任务。

参考文献

[1]田爱红.浅谈电能计量自动抄表技术[J].山西师范大学学报 (自然科学版) .2010 (S2) .

[2]张丹, 刘望.远程自动抄表系统设计[J].科技资讯, 2013 (21) .

[3]汪玉凤, 姜林.基于Zig Bee和GPRS的无线抄表系统[J].仪表技术与传感器.2010 (10)

自动抄表系统设计 篇2

这次锅炉给水自动控制系统的设计对我而言与其说是一种挑战，不如说是一次自我瓶颈的跨越，一次巨大的进步。

这次课程设计是从6.27日开始的，截止日期为7.8日，历时十多天。短短的十多天，于我，要设计出有自己见解、认识、创新点的一套锅炉给水控制系统出来，难度确实很大。而我又是这次自动控制系统设计的负责人，虽说不上指导与帮助其他组员完成设计要求，但我知道，我不能偷懒，我要起到带头的积极作用。刚开始，挺有热情的，我查了很多图书馆的资料，借阅了众多图书，并做好标识，供设计所需。我收集了本次所需的大部分资料，并和其中的一个小组成员，积极配合，认真讨论，构建了基本的设计模块和方案。从设计目的、要求、动态特性到控制方案的选择与创新，以及仪器仪表的选择及汽包水位线性化简化之后的主要测量，到最后数据采集和控制页面的设计与布置。如此繁杂而巨大的工作量靠两个人的协作根本就不可能做得很完善，何况是在短短的十天的时间里。在缺乏团队合作与讨论的条件，我想我不管遇到什么重大的困难，只要有一个队友相伴就不能放弃。除开一起讨论的时间里，我也一个人做了很多相关的工作，特别是软件这一块。我天生对电脑不敏感，LABVIEW的独立学习，我感受到了巨大的压力。单单是装软件这一块就弄得我很疲惫了，自己没装好，又到学院楼，请师兄帮忙安装并且聆听了相关的技术指导，再加上自己相当长时间的摸索才勉强绘制出了给水的控制系统流程图以及界面操作图。我想不管自己的成果如何，只要我尽心去做了，努力并为之而奋斗就不会后悔的了。

自动抄表系统设计 篇3

关键词：无线传感网；自动抄表系统；网络协议

引言

随着供水、供电、供气部门对“一户一表”工程改造的推进以及对自动化的要求，远程自动抄表系统已成为水、电、气自动化管理和智能化控制不可缺少的组成部分。在电力系统的信息化过程中，户表数据的自动抄送具有十分重要的意义，也是行业单位迫切想要解决的问题，因为电表数据抄送的准确性、及时性，直接影响电力系统的信息化水平、甚至管理决策、经济效益。

传统的手工抄表费时、费力，准确性和及时性得不到可靠的保障，这导致了相关营销和企业管理类软件不能获得足够详细和准确的原始数据；一般人工抄表都按月抄表，对于用户计量来说是可行的，但对于相关供应部门进行更深层次的分析和管理决策却不够，行业的实际需求催生着自动抄表系统的技术和应用的不断发展。

当前市场上存在的自动抄表系统主要是基于无线通信和电力载波通信两种方式，其中无线通信具有施工简单，组网灵活，成本低等优势。针对无线抄表市场对超低功耗、超远距离的无线技术的需求，上海华龙信息技术开发中心推出了TrackRFID远程抄表系统，该系统采用了业内领先的无线技术，在超低功耗、超远距离、抗干扰等方面有着独特的优势。尤其是在抗干扰方面，TrackRFID采用一些先进的处理机制，比如跳频传输、数据交织、纠错编码、载波侦听和干扰检测等等，使其具有极强的抗干扰能力。系统组网方式基于自组网路由协议.具有灵活可靠，施工简单，造价低廉等优点。

TrackRFID远程抄表系统工作在自由频段，目前主要支持433M和2.4G两个频段。系统对一梯多户住宅来讲在每个楼层安装一个采集终端TrackNode，每个采集终端可通过485接口直接联接多户居民的电表。一般情况，一个采集终端可以连接多个电表，在安装时，为获取每块电表的ID号，在无线通信模块内有专门的查询电表ID的程序。该终端可直接实时录取每块电表的用量信息，并通过楼宇内无线自组织网络直接传送到安装在物业管理中心的系统集中器内。集中器可实现无人值班，连续实时运行，对该小区所有住户的电表进行自动抄表、自动存储。在系统集中器TrackCenter内配有有线和无线调制解调器，通过市内电话网与供电公司的营业收费及管理部门直接建立通信联系。电力公司通过市内电话网络可随时收集各用户水、电、燃气用量信息，自动结帐，打印和查询。下面我们将从系统结构、组网协议和硬件结构等几个方面对该系统做逐一的介绍。

系统结构

根据实际施工环境不同，TrackRFID远程无线抄表系统由系统集中器TrackCenter、局部信息集中器T rackCollect、信息中继器TraekRepeater、抄表终端采集器TrackNode等一系列可选产品组成，系统组成如图1所示。

抄表终端采集器

抄表终端采集器(TrackNode)，是采集和传输各电表的读数以及监控电表运行状态的设备，一般安装在电表箱或者电表内。该模块由无线数据收发、信号采集和控制三个部分组成。其中无线数据收发部分采用高集成度的专用短距离、低功耗的无线数传芯片CC1020，与控制单元连接简洁(直接串口连接)，性能稳定可靠的优点，已经得到大量应用。控制单元采用低功耗高速单片机MSP430，具有控制功能强，低功耗的优点，使控制单元简单高效，可靠性高。TrackNode通过485接口和数据采集终端相连，可以同时采集一个或多个电表和水表信息，然后通过多跳网将采集的信息传递给TrackCollect。TrackNode除了具有信息采集的能力外，还具有中继转发功能。根据需要，TrackNode采用3～6V电池或直接电表供电。

局部信息集中器

为了提高并行传输能力和缩短传输时间，我们根据情况将小区划分为若干个簇，局部信息集中器(TrackCollect)收集其管辖的簇中所有TrackNode上传过来的电表数据，最终汇总后上传给TrackCenter。TrackConect具有手持和固定两种产品类型，具有较大的存储空间一般放置在楼顶，根据情况采用电池或电源供电。其中手持设备增加了良好的人机交互功能。

系统集中器

系统集中器(TrackCenter)通常安装在小区物业管理中心内。其基本功能有定时呼叫和接收采集终端的数据；向采集终端发送冻结命令，以保证数据的同时性；接受总控站的命令，并向总控站发送有关数据，存储每个用户每小时的电量、月累计电量及每个用户日、月最大平均功率和出现的时间等。TrackCenter一般管辖一个小区，收集其管辖的所有的TmckCollect的电表数据，然后通过串口或者网口上传给相关的设备，该设备通过无线公网链路如GPRS／CDMA传送给电力中心部门。TrackCenter具有较高的传输功率，供电不限制。

总控站

安装在供电分公司用电管理部门及煤气公司、自来水公司的营业所，由一台或多台微机、打印机和调制解调器组成。分别接收和存储各用户的电、气、水数据，进行统计、分析、汇总、计费和报表、帐单打印等工作。物业管理中心如需要查询有关用户的水、电、气数据，也可利用调制解调器接收并显示有关数据，但不能更改数据。

信息中继器

信息中继器(TrackRepeater)，其作用主要是解决无线信号的覆盖问题，功能类似于GSM直放站，通过TrackRepeater可以转发信息，从而有效的扩展了TrackNode和TrackCenter之间的距离。

硬件平台

基本的无线数传模块TrackNode采用MSP430和CC1020组合的硬件平台，如图2所示。Chipcon公司的CC1020芯片使用GFSK的编码调制方式，目前支持9.6Kbps／19,2Kbps两种数据速率，输出功率达到10dBm，视距传输距离可以达到1Km。MSP430是TI公司的超低功耗处理器芯片，支持快速休眠，具有节省系统能量等优点。出于存储空间需要，TrackCollect采用ARM7和CC1020构建。出于成本和其他应用的需要，射频芯片可以被譬如CC1100所替代，其结构根据具体应用需求灵活替换。

网络协议

目前，我们不仅基于MSP430，ARM7和CC1020／CC2240自主开发了TrackNode和TrackCollect／TrackCenter等硬件平台，而且自主

设计和实现了一套用于自动抄表的自组网协议栈TrackRFID，在此基础上构建了TrackRFID远程无线抄表试验系统，网络结构采用两层混合自组网结构，图3所示。

目前，该系统主要支持两种应用：集抄和单抄。“集抄”是指TrackCenter定期需要将所属电表信息通过轮询或者同一命令全部收集上来，譬如：每月一次抄表计费或者用电统计分析。而“单抄”是指TrackCenter需要查询和读写特定的电表数据，譬如：实时电表预充值服务和节点故障报警功能。每个TraekCenter可以管辖多个TrackCollect簇，最多可以管理至少上千个TrackNode，如图2所示。簇可以是按照位置划分，譬如同一栋楼节点划为同一个簇。根据我们的经验，一般三跳以内即可到达簇首节点Trackcollect，TrackConect负责收集簇内所有TrackNode采集到的数据并传递给TrackCenter。TrackCollet一般安装在大楼顶部，每个TmckCollcet可以收集簇内节点的信息，然后再将信息发送给TrackCenter，图3所示。

从简单实用的角度出发，我们设计了一套TrackRFID协议栈。首先，该系统节点之间利用无线数据链路层的广播信道功能，一个节点发送广播消息，接收到广播消息的一组节点通过比较各自接收到的消息的本地时刻，实现它们之间时间同步。在多址接入问题上，我们通过一种周期性时隙slot调度和CSMA相结合的多址接入算法来解决节点数据发送的数据冲突避免问题。其中，簇首节点TrackCollect之间自组织网络路由算法是该协议栈的核心，我们通过广播泛洪进行拓扑发现，在此过程中建立了基于树的网络拓扑结构，从而为基于树的路由策略奠定了基础。出于快速单点查询的要求，簇内TraekCollect与TrackNode之间的最大跳数不超过3，这样我们采用简单的广播泛洪方式进行簇内信息传递。除此之外，我们采用一套对于电表和收集中心完全透明的寻址方式，电表地址作为数据包源地址；物理链路传输上我们采用跳频技术增强通信抗干扰性能。目前，在规定时间内，对于上百个节点的网络，该协议栈基本能保证数据包正确收集率100％。

结语

自动抄表系统设计 篇4

烟气脱硫是火力发电厂不可分割部分。在脱硫过程中,耗电量已成为节能减排的重要指标,因此能对脱硫生产过程重要设备的耗电量实时自动采集及存储,并能借用计算机的强大数据计算处理功能对耗电量进行历史数据的同比和环比对照及各个时期及不同运行班的分析比较,能让相关人员优化操作处理,以达到节能降耗的目的,并能大量减少运行人员的工作量。

珞璜电厂脱硫共有3期工程6套设备,其主要设备的电表分布在4km范围内,都配备了RS-485或TCP/IP的通讯接口,满足了远程自动抄表的条件。全厂的通讯网络已全部完成,在每期的操作室及电气室等有人员值守的地方都铺设了1000M以太网,为远程自动抄表的数据传输创造了条件。

1 硬件设计及实施

1.1 下位采集工控机部分网络拓扑结构设计

为每套脱硫装置配备的1台工控机,它既能实时采集电表数据,又能将采集到的数据传送到厂信息中心的数据处理服务器。它用屏蔽电缆将带RS-485通讯端口的电表分组串联进RS-485转RS-232的通讯卡件上,最终连接到计算机的串口。网络结构图如图1所示。

1.2 RS-485通讯特点

RS-485为半双工通讯方式,它通过地址设置,波特率、数据位数、数据停止位及奇偶校验位的设定进行数据主从交换,上位工控机为主动方,下面电表为从机。

1.3 设计原则

(1)在同条通讯线的仪表通讯的波特率、数据位、数据停止位及奇偶校验必须一致。

(2)在同条通讯线的仪表通讯地址不同,并在硬件通讯协议允许的范围(Modbus协议是最大为254字节)之内。

(3)在一条通讯线的通讯仪表最好同时运行或同时停止检修。

(4)通讯距离远则波特率应该设定较低的值。

(5)干扰大的地方应该将波特率设定为比较高的值。

1.4 采集技术参数分析

(1)RS-232串口通讯每次能传输的字节数比较少(Modbus协议最大为254字节),因此当每台电表数据比较多时,软件必须具有数据分包读取的技术。

(2)RS-232串口通讯通道每次只能与1台电表进行数据通讯,因此采集软件需实现对同一条通讯线的设备进行轮循的通讯方式,及每台电表按一定次序轮流与计算机交换数据功能。

需要数据更新快,就减少在一条通讯线上表的数量;为节约硬件端口等,却对速度没有太大的要求,就可以在此通讯线上增加表的数量。

1.5 串口电缆线的选择及设计

(1)使用屏蔽电缆。

(2)电缆铺设时避免和强电电缆在同一线槽。

1.6 带TCP/IP通讯电表部分

(1) TCP/IP本身数据就能带校验,通讯稳健。

(2)通讯距离在50m以内,可使用普通电缆;距离太远就用光缆通讯。

2 软件设计及实施

2.1 运行环境及体系结构

(1)操作系统:Windows 2000或Windows p。

(2)开发软件:Visual Studio 6.0。

(3)体系结构:开发采用C/S与B/S体系结构相结合。

2.2 实时数据库

数据流向图如图2所示。

2.3 HMI实时监视

电表的实时监控画面,能对电表的电流、电压及功率等重要参数进行监视。HMI实时监视运行图如图3所示。小画面是对每台电表的详细参数监视,大画面是对某一工段的重要参数进行的监视。

2.4 报表

报表设计是远程自动抄表的最直接体现部分,也是使用者最多的部分,它的设计既要满足不同使用者的要求,又要具有远程自动抄表的特征,因此设计如下:

(1)抄表报表样式。

抄表就是要记录下特定时间的电表电能等重要参数值,根据电厂的需求,在每小时的最后时刻报表自动显示电表当前的电度值。

(2)电表统计日报。

统计日报表就是根据自动抄表系统采集到的基础数据,运用计算机及软件的运算功能,自动计算出每小时每台设备的耗电量及每天每台设备的耗电量及当天某一工段的耗电总量。

(3)电表统计月报表。

统计月报表就是根据自动抄表系统采集到的基础数据,运用计算机及软件的运算功能,自动计算出每天每台设备的耗电量及每月每台设备的耗电量及当月某一工段的耗电总量。

(4)电表数据任意时间段时刻查询报表。

任意时间数据查询,是事故分析的基础,因此它要求自动抄表系统能选择任意时间段和任意时间间隔进行数据查询。

2.5驱动

驱动是自动抄表系统的关键,其稳定性和数据的可靠性就由驱动来完成。设计如下:

(1)驱动对每台设备的数据查询具有分包查询的功能。

(2)由于电表多数为RS-485通讯,其数据流长度受到限制,因此在电表取数据时,应该分批次取出电表不同数据区的数据。

(3)由于一个串口下面要连接多个设备,要求对每块电表分时进行数据交换,因此要有轮循电表读取数据的能力。

(4)工程用Modbus-RTU协议。

2.6 Modbus-RTU驱动开发

(1)协议介绍。

在下面的介绍中,1个方括号内的内容为1个8位的16进制数字。

①读取数字量。

计算机发送命令:[设备地址][命令号01][起始寄存器地址高8位][低8位][读取的寄存器数高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]。

②写数字量。

计算机发送命令:[设备地址][命令号05][需下置的寄存器地址高8位][低8位][下置的数据高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]。

③读模拟量。

计算机发送命令:[设备地址][命令号03][起始寄存器地址高8位][低8位][读取的寄存器数高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]。

④写模拟量。

计算机发送命令:[设备地址][命令号06][需下置的寄存器地址高8位][低8位][下置的数据高8位][低8位][CRC校验的低8位][CRC校验的高8位]。

以上为标准16位电表的Modbus-RTU协议,由于现在也有32位的电表,它可能还要增加对32位浮点数的处理,还有16号命令等,但在珞璜电厂脱硫的电表中,还没有用上,因此以上协议就足够了。

(2)驱动设计。

我们用VC++6.0开发,将驱动分成以下几类:

①数据类。

这是驱动最基础的类,它包括数据在1台电表内的寄存器单元位置,也包括此数据在实时数据库的位置,它被打成数据包与电表通讯,数据返回后解析出来写入实时数据库中。

②数据包类。

它管理数据类,作为数据与电表传输的基础单位,每次仅1个数据包占用通道与1台设备进行数据交换。

③设备类。

它是1台电表的具体抽象,一个设备类对象对应1台仪表,它将记录对应仪表的详细信息。它也管理着数据包类,把1台设备的数据按协议分成多个数据包,轮循地从设备读取数据。

④通道类。

在这里.它是串口的具体抽象,一个通道类对象对应一个RS-232串口,它记录串口的特定信息来完成对设备的数据交换,他既管理设备类,也完成数据的通讯功能。

⑤管理类。

管理类是管理驱动的所有通道,由于每台工控机下面的电表多,要求分成多个232COM通道进行数据同时传输,因此管理类就管理所有通道的运行及状态。

以上类已设计好,当驱动运行时,由管理类向下逐渐生成全部的类对象.当类对象生成后,启动扫描线程。从管理类开始,采取二叉树的查询方法,扫描完全部的数据包,让数据分包分时地从设备读取数据,此线程是按设计进行周期性扫描运行。

驱动的数据管理及扫描流程图如图4所示。

3 结束语

此系统现已成功运行了一年,它保证了数据的实时性和准确性,为优化脱硫装置运行方式、降低厂用电率提供了可靠的数据,又将运行人员从繁杂的抄表工作中解脱出来,提高了劳动生产率,从而产生了很大的经济效益和社会效益。

摘要：介绍远程自动化抄表系统的整体设计。该系统已在华能珞璜电厂脱硫装置中运行,通过对脱硫装置各用电负荷的远程实时监控及电耗报表的查询,实现了电厂节能降耗,也大大减少了运行人员的工作量。

区域气象自动监测系统设计及建设 篇5

近年来，气象综合观测系统建设快速发展，全国地面气象观测站已全部完成自动气象站的建设，区域自动气象站作为综合观测体系的重要组成部分具有量大面广特点，并且由省级保障部门进行技术指导，市、县两级保障。随着对气象 观测数据的精度要求越来越高，根据新一代气象观测网络建设的规划，已建成1657个新型区域自动气象观测站，实现了区域自动气象站全省乡镇全覆盖和618 个山洪地质灾害点气象监测，加上土壤水分观测自动气象站、交通气象自动气象站的建设，共同为气象预报预测、决策气象服务、公共气象服务、气象防灾减灾发挥 了极其重要的作用。

区域气象自动监测系统是针对区域范围内，可能会对人的生产生活造成影响的气象要素，进行长时间区域范围内不间断的准确监测而设计开发的一款标准区域气象监测站。主要应用于城市降水网络、山洪预警、森林生态、核电厂环境监测等应用。主要监测要素是雨量、风向、风速、太阳辐射、气压、温度、湿度等气象参数。

一、系统内容

该区域气象监测系统是方大天云设计的支持站点参数、实时数据、历史数据、加密间隔、运行状态等信息的远程维护，极大地方便了用户使用和日常维护工作。此外自动站可实现自动电源管理，数据自动采集、存储、通讯、分析等功能，能够满足灾害性天气监测、降水过程加密观测及多种形式气象保障和气象服务的需求。

二、系统指标

风速 0～60m/s；精度：3%（0-35m/s）；5%（>35m/s）风向 0～359.9°；精度：±3° 降水强度 0～200mm/h；精度：5% 降水类型 雨/雪

大气压力 300～1200 hPa；精度：±1.5hPa 空气温度-50～60°C；精度：±0.2°C(-20～+50°C)‘±0.5°C(>-30°C 空气湿度 0～100%RH；精度：±2%RH 通讯接口 RS232/RS485，板载GPRS 供电方式 交流220V/太阳能+蓄电池 工作环境温度-50～+50℃ 工作相对湿度 0～100%RH 防护等级 IP65 可 靠 性 免维护,防盐雾，防尘 功 耗 3-30W

三、功能特点

具有极强针对性的区域范围气象监测设备 区域大面积组网布点使用，无线数据传输 工作方式可由用户设置 远程状态监控与参数设置 低能耗、低维护

四、典型应用

气候环境监测 旅游景区气象监测 生态环境气候监测 生态产业监测系统

五、系统组成

传感器：空气温湿度传感器，风速风向传感器，雨量传感器，气压传感器，太阳辐射。

FANDA-CJ80综合数据采集器 GPRS/CDMA无线数据通讯服务器

电源控制系统：交流/直流太阳能系统+12V太阳能电池板 10M/6M/3M/定制高度铝钛合金风杆及相关安装固定件 FAMEMS-SD综合数据监测软件

火灾自动报警系统设计见解 篇6

关键词：火灾自动报警；系设置部位；消防联动；见解

1、设备设置部位

1.1火灾探测器

火灾探测器的布置是一项非常繁复的工作，在火灾自动报警系统中占有重要地位。不同场所要配備不同的探测器，设置部位也要实现最佳化。前室和走道要形成两大独立的探测区域，尤其是前室和电梯竖井、疏散楼道和走道一定要相通，因为这些地方都是安全疏散和消防救援的必经之地，所以必须要配置火灾探测器。尽管一般的电梯前室并非安全疏散的必经之地，但电梯前室和电梯竖井之间相通，是烟气容易聚集和流过的地方，所以要单独安装火灾探测器。

电梯机房要设置火灾探测器。之所以要在电梯机房内安装探测器，主要是因为：第一，电梯是民用建筑中重要的交通工具；第二，电梯机房内存在较高的火灾危险性；第三，电梯竖井内存在许多必要的开孔；第四，火势很容易经由电梯竖井进行扩张蔓延，对电梯机房形成较大威胁。所以，在电梯机房内安置火灾探测器显得非常有必要。

电缆竖井内要安置火灾探测器。之所以如此做，主要是因为：第一，竖井很容易形成烟火蔓延的通道；第二，火势有可能沿着电缆蔓延。为了有效避免上述两种现象发生，相关建筑规范和设计规范都对此做出了非常详尽的规定，但由于种种因素的限制，电缆竖井内的火灾探测器安装必须配合竖井的防火分隔要求，最好是在每一层都安装一个探测器。

1.2手动火灾报警按钮

由于各楼层前室是安全疏散和消防救援的必经之地，所以一定要在此地设置手动火灾报警按钮。在一些人员密集的公共场所和主要通道处也要设置手动火灾报警按钮；此外，在主要通道内安装手动火灾报警按钮时，一定要保证两个防区内最邻近的报警按钮之间的距离小于30米。同时还要将其安装在显眼的位置，以便火灾发生时人们容易发现和便于操作。

1.3火灾应急广播扬声器

在人员密集的公共场所，一定要安装火灾应急广播扬声器，并确保两个防火区内最邻近的两个扬声器之间的距离小于25米，主要通道内最后一个扬声器与通道末端的距离要小于13米。在公共卫生间也要安装火灾应急广播扬声器。由于前室有防火门分隔且人员混乱，所以要在前室安装火灾应急广播扬声器，包括电梯前室也同样需要安装。同时还要在疏散楼道内安装火灾应急广播扬声器，以便在火灾发生时能够及时播报安全疏散的指令，这无疑具有非常重要的现实价值和意义。

1.4火灾警报装置

对于具备火灾应急广播系统的报警系统，是否还需要安装火灾报警装置，笔者在经过深入的实地调查和理论研究后发现，安装火灾报警装置是非常有必要的，但一定要控制好系统程序：警报装置要在火灾确认后，统一对火灾覆盖区发出警报，并在规定时间内完成一系列的警报工作，然后同火灾应急广播系统形成联动，全方位向火灾区域内的人们传达安全疏散指令。

1.5消防专用电话

在与消防联动相关的地方或灭火控制中心、消防值班室、机房控制室、保卫办公用品房等地方都要安装消防专用电话。尤其是消防电梯和一般电梯内部必须要安装消防专用电话，要在电梯机房、消防控制中心、电梯轿厢之间构架畅通的电话通信平台，就是我们平常最常见的电梯监控显示盘，一般被安装于消防控制中心。

2、消防联动控制

在室内消火栓系统方面，消防联动控制要实现对消防水泵的有效控制，而且还要全面显示水泵开关位置及其运行状态。同时，消火栓系统还应该配置相应的电气装置，并能够显示消防水泵的运行状态和故障状态。

在自动喷水灭火系统方面，消防联动控制要实现对自动灭火系统的有效控制，并全面反映消防水泵的运行状态和水流指示器、安全信号阀等关键设备的运行状态。同时，还要实现对消防水位的全程监测。为避免因检修信号阀故障带来不必要的损失，笔者认为要安装具有电气信号转换功能的信号阀，以便在突发状况下对系统进行有效监测。

在防烟排烟系统方面，消防控制设备要安装在电动防火阀位置。在火灾报警之后，及时开启火灾区域内的防烟排烟系统的电动防火阀，及时关闭火灾区域的空调送风系统，并对此加以及时信号监测。联动控制台和防烟排烟控制箱之间要设置多条控制线，以便能够在各种复杂情况下有效控制防烟排烟系统的启停，并全面反映风机运行状态和供电系统的运行状态。对于空调送风系统同样如此，在火灾报警之后，通过联动控制设备及时关闭火灾区域的电动防火阀和空调送风机。

一旦发生火灾，通过联动控制台将消防电梯和一般电梯全部停在第一层，并在第一层安装消防电梯紧急迫降按钮，消防电梯的联动控制线可以接入迫降按钮信号返回线上，以此来有效控制消防电梯安全停在第一层。

3、消防设备配电

在火灾发生过程中，若是外电源供电系统中止运行，自动应急电源系统将投入使用，并确保消防设备的正常使用。但是发柴油发电机的最多只能带50%左右的用电负荷。若是不及时采取有效措施，发电机很容易因负荷过大而停止运行，这时就需要消防用电设备分批启动。但若是应急发电系统的自身电容量是根据标准负荷选用，那么其容量足以应付消防设备的用电负荷，此时就无需进行分批启动。

由共同的裙楼和地下层及若干的塔楼组成的大型民用建筑，这种建筑的最大消防负荷计算应该是各种共用的消防泵为必然负荷，必须计入；而消防风机、消防电梯及应急照明则宜以每个塔楼连同以该塔楼为核心划归该塔楼的裙楼和地下室的部分为一个计算单元，分别计算出各自所属的消防负荷，取其中两个位置相邻而相加后负荷最大者再与消防泵等必然负荷相加，以此计算出整座建筑的最大消防负荷。

工程中对非消防电源的切除最好用低压断路器的附件即分励脱扣器。但随着低压断路器型号和框架电流的不同，其分励线圈在分励脱扣时所需的电流不同。为了联动的简便和有选择性的切除，一般可在配电所的低压出线开关或在每层的主配电箱上切除非消防电源，而这些地方所选用的低压断路器的框架电流较大，其配套的分励脱扣器所需电流也较大。因此应将分励线圈接在220V或380V的电路里比较可行。

参考文献

[1]程羽/肖秀珍：《空中会所的火灾自动报警设计》[J]现代建筑电气，2013（S1）

自动抄表系统设计 篇7

电能计量是现代电力营销系统中的一个重要环节,传统的电能量结算是依靠人工定期到现场抄读数据,在实时性、准确性和应用性等方面都存在不足,直接影响了企业经济效益及单位的成本核算。乡镇中小企业受限于资金问题,大多数电能计量装置已服役十几年,电能计量方式不够规范合理,给线损管理带来很大的困难,同时防窃电技术也存在不足。电能计量自动抄表技术的应用,可以给电力企业和用户带来许多方便,避免了计量纠纷的发生,提高了电力企业营销管理水平。

1 电能计量自动抄表系统的构成

电能计量自动抄表系统是将电能计量数据自动采集、传输和处理的系统,主要由前端采集、通信和中心处理等子系统组成。

1.1 前端采集子系统

按照采集数据的方式不同,电能计量自动抄表系统可分为本地和远程自动抄表系统两种。

本地自动抄表系统的电能表一般加装红外转换装置,把电量转换为红外信号,抄表时操作人员到现场使用便携式抄表微型计算机,非接触性地读取数据。远程自动抄表系统由电子式电能表或加装了光电转换器的机电脉冲式电能表构成系统的最前端,它们把用户的用电量以电脉冲的形式传递给上一级数据采集装置。

1.2 通信子系统

通信子系统是把数据传送到控制中心的信道。为了适应不同的环境条件以及成本要求,通信子系统的构成有多种方案。按照通信介质的不同,通信子系统主要有光纤传输、无线传输、电话线传输和低压电力线载波传输。

光纤通信具有频带宽、传输速率高、传输距离远以及抗干扰性强等特点,适合上层通信网的要求。但因其安装结构受限制且成本高,故很少在自动抄表系统中使用。

无线通信适用于用户分散且范围广的场合,在某个频点上以散射通信方式进行无线通信。其优点是传输频带较宽、通信容量较大(可与几千个电能表通信)、通信距离远(几十千米,也可通过中继站延伸)。

租用电话线通信是利用电话网络,在数据的发出和接收端分别加装调制解调器。该方法的数据传输率较高且可靠性好,投资少;不足之处是线路通信时间较长(通常需几秒甚至几十秒)。

低压电力线载波通信利用低压电力线作为系统前端的数据传输信道。电力线载波直接利用配电网络,免去了租用线路或占用频段等问题,降低了抄表成本,有利于运营管理,发展前景十分广阔。但是,如何抑制电力线上的干扰,提高通信可靠性仍是亟待解决的问题。

1.3 中心处理子系统

中心处理子系统主要由中心处理工作站以及相应的软件构成,是整个电能计量自动抄表系统的最上层,所有用户的用电信息通过信道汇集到这里,管理人员利用软件对数据进行汇总和分析,作出相应的决策。如果硬件允许,还可直接向下级集中器或电能表发出指令,从而对用户的用电行为实施控制,如停、送电远程操作。

2 系统的设计与应用

自动抄表技术是电能计量、仪器仪表、电子技术、现代通信技术、计算机软件等的综合运用,系统由计量站的组合式互感器、电子式电能表、计量站采集器(抄表终端)、数传电台、实时数据库服务器、Web服务器、监控软件、数据库连接软件等组成。

2.1 数据采集系统

采集器和集中器是汇聚电能表电量数据的装置,由单片机、存储器和接口电路等构成。一个数据采集器对应多台远传电能表,可同时记录多个电能表的电能数据,能够长时间储存并在需要时将其传输给管理中心计算机。对于距离管理中心较远的计量站,通过设置中继站的方式缩短传输距离,结合“轮流询问”和“逢变则报”两种通信方式,即主机对从机“轮流询问”保证了系统的可靠性,而从机“逢变则报”保证了数据的实时性。在使用中共建立了20个采集站。

2.2 通信传输系统

通信传输系统是电能计量自动抄表技术中的关键。数据通信方式的选取应综合考虑地理环境特点、用户用电行为、技术水平、管理体制和投资成本等因素。采用230M为中心频点的无线通信网络,把发送的信息转换为数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号,以扩展信号的频谱,通过相关接收,用相同的频码序列解扩,最后经信息解调,恢复出原始信息。扩频通信距离一般可达几十千米,其最大的优点在于抗干扰能力较强,因此具有较强的安全保密性。扩频技术在电能计量自动抄表系统的典型应用方式是:采集器通过无线传输把数据传至集中器,再由设置在集中器附近的扩频电台把数据发送给中央处理站的接收电台。

2.3 管理中心

管理中心主机负责对计量站采集器下达接受和发送指令,终端通过RS-485总线访问电能表。所有用户的电能数据在管理中心计算机实现保存、累计、费用计算。管理中心计算机除了对用户的电能数据进行全面的抄收、管理之外,还可以方便地对每个数据采集器的运行状态进行监控,以保证系统的正常运行。

2.4 电能计量设备的改造

(1)采用电能防盗监控技术。将变压器容量为315kVA及以上的用户计量装置改为JLSGK-12W2防盗遥测计量装置。计量等级由原先的2级提高到0.5级,误差降低到±0.5%。

(2)升级改造电能表。将老式机械电度表更换为DSSD-966型、DTSD-178型全电子式电度表。电度表精确等级由原先的2级提高到0.5级,误差降低到±05%。

(3)采用电压电流组合式互感器用于电能计量。对用电大户采用高压高供计量的方式;即将户外型电压、电流组合式互感器与数字式电能表、无线数字监测终端合成后安装在用户进线开关的电源侧,防止偷漏电的发生。对低供低计带TA的用户的计量装置可在计量装置前一次进行全封闭,再对整个计量装置用计量箱或柜进行封闭,防止偷电。

(4)规范计量接线。设置专用的计量二次回路,二次回路不得与保护、测量、负控等回路共用,不得串接任何负荷及器件。电流互感器的选择是实际负荷电流为一次额定值的2/3左右。电压互感器的二次线采用2.5mm2以上的单股铜线连接,电流互感器的二次线采用4mm2以上的单股铜线连接。

3 效果评价

(1)电能计量自动抄表终端装设在用户电源侧,防止了高低压计量设备的人为破坏问题,实现了高低压的绝对隔离,远距离的无线抄表,保障了抄表人员的安全。

(2)电能计量自动抄表系统可自动巡检抄表终端监测数据,显示终端的电量数据,自动存入指定数据库,可随时调用数据用于趋势分析,方便了调度管理与负荷的调配。

(3)电能计量自动抄表技术实施后,供电亏损率降低了4.3%,系统电网的亏损率降低了0.16%,年增加直接经济效益347.96万元。

参考文献

[1]王月志.电能计量技术[M].北京:中国电力出版社,2009

[2]庚华光.电子技术基础(第4版)[M].北京:高等教育出版社,1999

[3]徐平平,等.电力集中抄表系统中的通信技术[J].电力系统通信,1997,(4)

自动追光系统设计 篇8

随着20世纪70年代的能源危机以及全球环境污染日趋严重,加上各个领域新型技术的迅猛发展,形成了太阳能利用的新高潮。太阳能在能源发展中占有相当重要的地位。基于当今世界能源问题和环境保护问题已成为人类面临的最严重的问题,为了更充分地利用太阳能,进行光源自动追踪系统的开发研究有着重大的意义。

2自动追光系统的研究

太阳能作为一种清洁无污染的能源,发展前景非常广阔,太阳能发电已成为全球发展速度最快的技术。然而它也存在缺点,如能量密度低、不易收集、不稳定、随季节气候和天气昼夜变化而变化等,使太阳能的利用有着间歇性、光照方向和强度随时间不断变化的问题,由此对太阳能的收集和利用提出了更高的要求。目前很多太阳能电池板阵列基本上都是固定的,无法保证太阳光的垂直照射,不能充分利用太阳能资源,使其发电效率低下。据实验得知,在太阳能发电中,相同条件下,采用自动追踪发电设备要比固定发电设备的发电量提高35% ,因此在太阳能利用中,有必要进行光源自动追踪[1]。光源自动追踪系统在充分利用太阳能的过程中能够起到相当重要的作用。

目前,光源自动追踪系统中实现追踪光源的方法主要有两种:一种是光电追踪方式,另一种是根据视日运动轨迹追踪方式。前者是闭环的随机系统,后者是开环的程控系统。各种光源追踪方式各有优缺点,要想进一步提高太阳能利用率,完善光源自动追踪系统,需要更深一步地研究和探讨。本文在前人研究的基础上设计出新型的光源自动追踪系统,能够使追光装置随着太阳光照及光强方向的变化而变化,其结构简单、成本低,提高了追踪光源的精度[2]。

3系统的总体设计

本系统设计中要实现的功能是光源自动追踪,在查阅大量的文献资料以及了解世界范围内目前所实现的光源自动追踪系统的基础上,确定了如下方案:①采用STC89C52单片机作为控制电路的核心;②光电检测部分采用光敏三极管3DU5C作为传感器,将光信号转换为电信号,再用A/D转换芯片ADC0809将电信号转换为数字信号,最后传送给单片机;③单片机采用L298N驱动电路驱动直流电机以控制小车,从而达到自动追踪光源的目的;④系统从外部时钟芯片中读取时间,若是黑夜就进入等待状态,若是白天则程序继续运行;⑤时钟电路采用串行实时时钟芯片DS1302。

本系统工作流程如下:首先,系统检测当前时间是白天还是黑夜,实时时间通过4位LED数码显示器来显示,通过时间的区间选择实现系统的自动启动与停止;在光电检测追踪模式下,即系统启动时,光电检测部分采用光敏三极管3DU5C作为光电传感器对光源信号进行采样,通过光敏三极管的比较电路来判断光源的方位,将其通过A/D转换芯片ADC0809转换成数字信号后,单片机采用L298N驱动电路驱动直流电机以控制小车,从而达到了自动追踪光源的目的。

4系统的各电路模块设计

4.1 光电检测电路的设计

光电检测电路主要是检测光源的方位,电路中用到了4个光敏三极管,分别置于前、后、左、右四个方向。需要注意的是光敏三极管有缺口的引脚是集电极,应该接到高电位上,这一点与发光二极管不一样。由于这种光敏三极管对光比较敏感,而且方向性也很强,使用时应当注意,集电极的电阻不宜过大,在此选用2 kΩ的电阻。光敏三极管的电路连接图见图1。

由于此光敏三极管对光的方向性比较强,因此可用光的直线传播来近似,如图2所示。假如从光源S点发出两束功率相等的光,到达接收端Q1和Q2时,由于入射角不一样,在Q1和Q2上的辐照度不一样,在相同接收面积的条件下,集电极上的电流不一样,电压也不一样,Q1的电压会低一些。经过A/D采样后,比较它们的大小从而控制小车的方向,让小车沿着光源的方向走。

4.2 电机控制电路的设计

单片机控制系统是用来控制直流电机转动的,当单片机接收到由光电检测电路发来的信号之后做出判断,然后控制直流电机的转动。

直流电机驱动电路使用最广泛的就是H型全桥式电路,这种驱动电路可以很方便地实现直流电机的四象限运行,分别对应正转、正转制动、反转、反转制动。H型全桥式电路如图3所示。

当单片机接收到由光电检测电路发来的信号之后,经过比较判断,由单片机的P1.4和P1.5接口控制电机A的正反转,由单片机的P1.6和P1.7接口控制电机B的正反转。单片机控制系统的电路图如图4所示。

4.3 时钟电路的设计

由于系统中要进行时间的控制,因此需要使用时钟电路。本系统中使用DALLAS公司生产的串行实时时钟芯片DS1302,它虽然没有采取光电隔离,但由于读写是靠时序控制,且具有写保护位,故其抗干扰效果好,同时具有体积小、连线少、使用灵活等优点[3]。

DS1302主要引脚的接线方式如下:X1、X2:连接32.768 kHz晶振;GND:电源地;RST:复位,用于对芯片操作;I/O:数据输入、输出引脚;SCLK:串行时钟输入;VCC1、VCC2:主电源与后备电源[4,5]。其引脚排列及连接如图5所示。

4.4 显示电路的设计

在系统运行过程中,需要显示时间,有时也需要调节时间,由于显示的内容只是数码,所以选择LED数码管作为显示器,由于显示的位数比较多,因此选用4位LED数码管,依次显示小时、分钟。

本系统采用三极管驱动方式。当位选是低电平时,三极管导通,电流从发射集流向集电极,这时发光二极管上就有电流流过,发光二极管点亮。LED显示电路如图6所示。

4.5 系统的工作流程

整个系统包括光电检测部分、控制电机部分、时钟部分、显示部分。开机之后,系统检测当前时间是白天还是黑夜,这是由系统从外部时钟芯片中读取时间来检测的,实时时间通过4位LED数码显示器来显示。当系统检测到是黑夜时,系统停止运行。如果系统检测到是白天,那么系统按照光电检测追踪方式进行追踪。系统运行流程如图7所示。

5系统设计的展望

为了解决能源危机,太阳能必将成为世界能源的主体。因此,光源自动追踪系统的研究对解决能源危机具有重大的意义,已经成为世界范围内的研究热点。尽管目前的光源追踪系统还尚未成熟,但也有了很大的进步。性能好、精度高、低成本的光源自动追踪系统将是我们下一步的研究目标。

参考文献

[1]徐文灿.太阳能自动追踪系统的探索与试验[J].物理实验,2002,23(9):45-48.

[2]张艳红,张崇巍,吕绍勤,等.新型太阳能控制器的研制[J].节能,2006(2):30-32.

[3]丁金华.串行时钟芯片DS1302的应用[J].大连轻工业学院学报,1998,17(1):40-45.

[4]崔惠柳.串行实时时钟芯片DS1302及其应用[J].广西工学院学报,1998,9(1):60-64.

冲床自动保护系统设计 篇9

目前,许多企业在利用冲压方法生产时,仍沿用着简单的手工作业。在这种情况下,如果冲压设备和模具没有安全防护系统,就极易发生伤手事故[1]。但据调查,在涉及冲压作业的现场中,各类冲压设备安装了保护系统的仅占少数。截止2004年底经政府部门监督和资助后,已经安装了防护系统的冲压设备仅占总数的6%,安全隐患依然十分严重[2]。所以,开发一种通用的、具有高可靠性的冲床保护系统已成为减少生产事故,提高生产效率的必然选择。本文介绍了一种基于双单片机和安全光幕的高可靠性冲床保护系统,该系统具有可靠性高、安装方便、操作简单等优点。

2 系统整体方案

2.1 方案选择

冲压设备的防护系统形式较多,按结构类型可分为机械式、感应式、光电式等。机械式和感应式防护系统结构简单、制造方便,但是对作业干扰较大,但该系统存在适应性差的缺点。

光电式系统是由一套光幕与机械系统组合而成的,当操作者的手进入模具区内时,光束受阻,向滑块发出停止信号,从而达到滑块停止动作,不能下行的目的,保证了操作者的安全。光电保护系统有红外线光电保护系统和白炽光电保护系统。由于光电式保护系统使用方便,对作业基本无干扰,故应用较广。本系统基于此原理设计。

2.2 整体方案设计

本系统可分为控制电路和机械、传感部件两部分。控制电路主要由单片机、液晶显示器、键盘和接口电路组成;机械、传感部件包括编码器、光幕、控制按钮和安装架等。系统的可靠性是本设计的重要指标,所以本系统以两片单片机为控制器,用来实现系统自身状态的检测、外部传感部件的实时状态检测、外部设定值输入和运行状态显示等功能;工人的身体检测部分采用OMRON生产的F3SJ-A系列安全光幕来实现,该光幕的安全等级为4级,具有高可靠性及易于使用的特点;冲头位置通过连接在主轴上的增量式光电编码器测得,编码器的高精度保证了对冲头位置的准确检测;系统的接口也是设计的重点,它既要保证输入、输出的可靠性,又要防止外部干扰的引入,这里采用安全继电器和光电隔离技术完成上述要求。系统整体方案原理如图1所示。

3 工作原理

冲床分开始、停止和微动三种状态,当按动开始按钮后,冲头就会随主轴的转动而上下往复运动,工人在冲床的两侧上料和下料。停止按钮按动后冲头将立即停止运动。微动按钮一般在调整系统时使用。而本系统只在冲头运行时起保护作用。光幕安装于工人和冲床之间且紧贴冲床的进料口和出料口,当工人上下料穿过光束时,将遮挡平行光束,此时光幕将发送报警信号给单片机。单片机在收到光幕的报警输入信号以后,判断此时冲头所在的位置。当冲头处于保护区间时,一旦有物体穿过光束,单片机立刻发出报警信号并停止主轴电机,此时冲头停止运动。报警指示灯被点亮,LCD显示系统出错信息。此状态一直保持到物体不再遮挡光束,并且开始按钮再次被按动时,系统恢复正常工作。在上行阶段或下行阶段的非保护区间内,即使有物体穿过光束,系统也不会发出报警信号,仍按前述状态运行。保护系统安装示意图如图2所示:

冲头的位置通过一个光电编码器来测得。如图2所示,光电编码器安装在冲床的曲轴上,冲头的一个行程曲轴转360度,冲头的上下行程曲轴均转180度,曲轴转多少度编码器也就随之转了多少度,编码器转一度输出一个脉冲信号,编码器将转动信号转换为脉冲信号给单片机,单片机通过计算输入的脉冲数和脉冲方向来确定冲头所在的位置。

4 控制电路及其可靠性设计

工厂条件下要求保护系统具有较强的抗电磁噪声、抗环境噪光以及抗长期剧烈震动的能力。所以系统的控制电路设计就要求元器件要有高的可靠性和抗干扰能力以及电路板的抗振动及抗干扰能力。因此本系统控制电路包括以下几部分:单片机控制电路、电源电路、编码器信号防抖电路、输入电路、输出电路。

4.1 单片机控制电路

这里,单片机选用Microchip公司的PIC16F系列,该单片机具有高抗干扰性、可靠性和较高的运行速度,能够保证系统性能的实现。同时,为了保证单片机系统的可靠运行,我们采用双单片机的冗余结构,两片单片机之间通过I/O口连接,用I/O口电平的定时变化实现实时相互检测。光幕的报警输入信号要求单片机能够及时响应,所以这里它的输入与单片机的外部中断引脚相连作为外部中断,当有物体穿过光束,光幕发出报警信号时,单片机外部中断引脚由低电平变为高电平,触发程序进入中断子程序对系统的状态作出及时判断。同时,单片机1完成系统状态显示、设置参数输入、限位状态检测等功能;单片机2实现编码器状态检测[3,4]。两块单片机互检电路如图3所示。

4.2 电源电路

电源是保证系统正常运行的关键,电源有干扰或不稳定将会导致整个系统的不稳定甚至是无法运行,所以这里我们对电源进行了设计。在工作现场只提供380V或220V交流电源,而该保护系统使用的是5V和24V直流电源,这里我们采用稳定性好的AC/DC开关电源,在电路中,我们又把不同的电源采用DC/DC隔离,实现了对接口电路、编码器、光幕和主电路的分离。另外,大量滤波电容的使用也保证了各器件电源的良好性能。

4.3 编码器信号防抖电路

由于编码器的安装位置距控制箱较远,所以其脉冲信号在传输过程中会由于干扰而产生毛刺,会出现错误触发而引起计数错误。所以设计了防抖电路来去除编码器脉冲毛刺,实现计数器的准确计数。防抖电路中,编码器信号分A、B相输入给译码器,经译码处理,再通过触发器进行消抖处理后的脉冲分别从DIR1和DIR2输出[5]。

4.4 输入电路

外部信号,如限位、光幕、控制按钮等的输入一般为AC220V或DC24V,要与单片机连接,必须经过电平转换,这里采用OMRON继电器来实现该功能。同时,为防止外部干扰信号的引入,这里对所有的输入信号要经过光电隔离。无论是外部中断还是I/O口都是电平触发电路,都要求对一些脉冲触发的外部输入(如限位输入)信号进行转换,即在信号经过光电隔离后送入触发器,从而保证触发信号一直有效。

4.5 输出电路

输出电路主要指给控制电机停止电磁阀的控制输出,该输出用于在单片机发出报警信号时立即停止电机,它的可靠性直接决定了整个系统的可靠性。所以,这里采用了多重安全措施来保证输出的可靠性。SSR1、SSR2都为常开触点。其中,SSR1为主控制继电器,由两片单片机输出的信号经过一个逻辑与门后进行控制,当两个单片机都输出安全信号即高电平时继电器触点闭合。SSR2为辅助控制继电器,它是与SSR1串联并且功能相同的一个冗余设计。正常工作时,SSR1与SSR2都闭合以使主电路导通,从而主电机开始运行。当一片单片机发出报警信号给继电器的同时,会发报警信号给另一片单片机,由另一片单片机通过串连在控制输出电路上的检测继电器K3检测报警信号是否执行,即SSR1是否断开,当SSR1没有断开时,它会向SSR2发报警信号以使控制输出断开,这样,就保证了输出的高可靠性。同时,我们选用的OMRON无触点固态继电器,也避免了普通继电器在特殊情况下发生粘连的情况[6]。

5 软件及其可靠性实现

本系统软件要求具有高的实时性和可靠性,所以在主程序简洁的基础上,要实现对系统各个模块的实时检测。程序分为mcu1和mcu2两部分,分别在单片机1和单片机2中运行。mcu1要实现键盘输入、液晶显示、光幕检测、限位检测、输出检测以及对单片机2的检测等。mcu1的程序流程图如图4所示。

由于系统使用了看门狗监视定时器,所以在程序初始化以后要检查是否发生了看门狗复位,如果复位则应该提示系统错误并停止系统运行,否则进入主循环程序。在主循环程序中,要完成与单片机2的互检、报警信号处理、参数设置、限位检测、输出检测、出错检测等任务,而对编码器脉冲的计数、定时以及光幕的检测等功能要在中断程序中完成。

mcu2除完成对单片机1的检测以外还要实现对编码器状态的检测。在系统开始运行后,各个重要的器件始终处于被检测中。如光幕在正常运行时,安全输出为低电平,并每隔15ms会发出2个宽度大约65的脉冲,其间隔为140。我们利用这一特性在中断中检测安全输出是否正常。当某一器件发生异常时,单片机程序会很快检测出异常情况并及时停止电机运行、显示出错提示。

单片机2中的程序mcu2与mcu1的结构基本相同,只是在实现的功能上有些差别,如在mcu2中没有参数设置和限位检测,而是要实现对编码器的检测。这样设计的目的是为了平衡两片单片机的运行时间及负载程度,提高系统的实时性[4,5]。

6 结束语

本设备可直接安装在有凸轮的冲床上,无凸轮的冲床可采用一套冲头行程开关,调整行程开关的工作状态可保证冲头在回程时不防护,冲头下行到一定位置时保护系统才开始防护,且开始保护区间可根据生产需要调整,保证系统能够适应不同的冲剪设备。X-Y方向连续可调的安装架,使光幕收发器的安装既方便又可调。其安装位置不影响冲床的正常工作。设备采用自动复位工作模式,选用抗振性高的元器件,采用双CPU监控的技术措施,电源开关起双重作用,而且防护器本身具有自检功能。本文论述的冲床自动保护系统结合哈尔滨电机厂冲床设计,它可以实现对各种冲压机床一侧或两侧的安全保护,系统硬件可靠性设计及程序冗余设计保证了整体的可靠性,已经通过实验验证。该系统响应速度快、可靠性高,满足了在工厂环境下安全生产的要求。

摘要：为防止冲床在冲压工件过程中发生伤残事故,设计了一种自动保护系统。该系统硬件采用安全光幕和增量式编码器作为检测元件,以固态继电器作为执行元件,采用双PIC单片机的冗余结构。软件采用冗余设计,C语言编程,实现了系统的稳定性。该自动保护系统具有高可靠性,保证了在工厂恶劣环境下的安全运行。

关键词：冲床,保护系统,双单片机,可靠性,安全光幕

参考文献

[1]张惠萍,任锁厚.冲床伤指事故的预防措施[J].安全管理.2005(4):10-12.

[2]刘爱华.冲床自动保护装置的设计[J].传感器技术.2005.24(9):56-62.

[3]陈国先.PIC单片机原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社.2004.11

[4]牟致忠.可靠性设计[M].北京:机械工业出版社.1993.2

[5]马净,王峰,李晓光,李南.编码器原理及应用[M].中国仪器仪表,2002.12:67-74.

小区无线抄表系统设计 篇10

在传统的电能管理中, 使用的是人工抄表, 即每月定期派人到各用户那里抄表, 然后手工输入计算机, 再进行核算和收费的模式。随着生活提高, 电器的使用负荷的急剧增长, 这种模式显然已经不符合城市居民住宅小区自动化、现代化和智能化发展的要求, 使用人工抄表, 将耗费大量的人力, 物力与财力, 既不方便, 也容易发生漏抄、错抄的情况。而且在传统抄表模式下, 抄表周期比较长, 如一个月或者一个季度一抄表, 这样就使得用户用电量无法及时读取, 给电力管理部门分析用电情况带来很大的困难。随着电网的发展和电力市场运营进程的加快, 远程电能自动抄表就成为电能管理部门的一个重要课题。

自动抄表系统的出现解决了传统人工抄表过程中遇到的许多问题, 并且提高了工作效率和数据的准确性。随着近年来计算机技术、网络技术和微电子技术的飞速发展, 越来越多的新技术应用于自动抄表系统, 它们能够降低设备成本, 提高可靠性、准确性和抄表效率, 已经展现出十分广阔的应用前景。

本系统就是利用无线收发模块和微控制器实现的电能计量无线抄表系统。

2 总体结构

无线抄表系统主要由四部分部分组成, 包括用户电表、无线数据采集器、无线数据集中器和监控中心。系统框图如图1。

数据采集器采集安装于每栋居民楼中, 采集一栋居民楼内各个电表的电量数据, 其通过RS485总线收集每户电表的电量数据, 并存储在存储器中, 以完成对用户的抄表, 并在需要时将数据发送给数据集中器。

数据集中器安装于居民楼的中心位置附近, 并通过internet与监控中心连接, 其与数据采集器进行无线通讯, 实时的抄录电表的数据, 并完成与电量监控中心计算机的通信, 将用户电表参数、电量数据等监控中心需要的信息传送到监控中心数据库。

监控中心可对用电量数据进行统计处理, 实现对用户用电量的自动采集、传输和远程监控, 同时通过无线的双向系统实现对计量电表的远程控制, 进行参数调整、开关等控制操作。

本系统中, 采集器定时采集电表数据, 存放于存储器中;集中器每月按时从采集器收集电量数据, 然后以表的形式储存起来;监控中心根据需要通过internet读取集中器中的电量数据, 供工作人员查询使用。同时本系统可实现实时监控, 具体过程是监控中心通过internet向集中器发送控制或查询指令, 集中器接受到指令后从采集器收集当前用户的电表电量, 然后传回监控中心, 或者通过采集器对电表进行控制。

3 硬件设计

此系统的硬件部分可以分为两个模块:无线数据采集器和无线数据集中器。两个模块可选的微控制器与无线收发模块种类较多, 对各种可选型号进行仔细比较后, 本系统选用ARM微控制器LPC2210以及安美通公司的无线收发模块APC200A-43实现。

3.1 无线收发模块

APC200A-43是深圳安美通公司新一代无线数据传输模块, 其提供了多个频道的选择, 能够透明传输任何大小的数据, 而用户无须编写复杂的设置与传输程序, 并提供UART/TTL, RS-485以及RS-232三种接口。同时其兼具体积小巧, 宽电压运行, 较远传输距离等优点, 是目前应用较为广泛的无线传输模块之一。

该模块有以下特点:

(1) 采用GFSK (高斯频移键控) 调制方式, 有效传输距离1000米 (1200bps) , 工作频率431-478MHz, 只需很少外围元件就可实现可靠传输, 适用于工业场合;

(2) 提供16位的可选RFID, 支持UART/TTL, RS-485以及RS-232三种接口, 拥有超大的256bytes数据缓冲区, 方便驱动程序编写;

(3) APC200A-43模块有二种数据传输方式, 第一透明数据传输:所收的数据就是所发的数据;第二分地址数据传输:此时所传内容的前二个字节为地址, 后为数据, 若接收端接收到地址匹配的数据包, 即将地址、数据传给终端设备, 否则将丢弃, 使用这种方式可以减轻上位机的软件开销, 因此本无线抄表系统使用地址数据传输模式。

3.2 ARM微控制器LPC2210

为了使系统稳定可靠, 满足低功耗、智能化的设计要求, 本系统选用了LPC2210作为无线数据采集器和无线数据集中器的核心控制器。LPC2210是一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32位ARM7TDMI-S微控制器, 其主要性能如下:

(1) 32位ARM7TDMI-S核, 它具有高性能和低功耗的特性, 由于使用了流水线技术, 处理和存储系统的所有部分都可以连续工作, 可以高效地完成采集器和集中器的数据处理、收发工作;

(2) 拥有32k B的片内静态RAM, 128位宽度接口/加速器可实现高达60MHz的工作频率, 可实现在线编程和用于非易失性程序的存储, 可存储大量电量信息, 为无线抄表系统的设计提供方便;

(3) 支持2个低功耗模式:空闲和掉电, 同时可通过个别使能/禁止外部功能来优化功耗, 满足无线抄表系统的低能耗需求

3.3 无线数据采集器模块设计

数据采集器通过RS-485总线与电表连接, 并通过无线收发模块APC200A-43与数据集中器通信。采集器的外部扩展EEPROM用于保存电量记录和电能表的工作参数, 如剩余电量, 用电量, 表号等数据。本模块扩展采集器按时读取数字电表的读数, 并将数据以表的形式储入EEPROM中;同时采集器可接收集中器指令来传输储存的电量数据和进行效时操作。

3.4 无线数据集中器模块设计

数据集中器通过无线收发模块A P C 2 0 0 A-4 3接收和发送数据, 当APC200A-43收到数据, 经过处理后, 存入EEPROM中, 并可通过LCD查看用户用电量。同时, L P C 2 2 1 0通过以太网控制器RTL8019AS与internet相连, 通过internet与监控中心通讯。

4 软件设计

本系统的软件设计可以划分为采集器、集中器和监控中心上位机三个层次, 其中运行与采集器和集中器的程序采用C语言编写, 经过ARM编译软件ADS生成可执行程序, 运行于LPC2210中。使用Visual Basic 6.0开发上位机界面, 使用SQL Server存储和管理数据。整个上位机软件采用结构化设计, 便于维护与修改。

现在将采集器和集中器的部分程序加以分析。

4.1 无线采集器程序设计

采集器初始化之后, 检查是否有数据输入, 若无, 则定时调用RS-485通讯程序采集电表数据, 完成数据存储, 以后进入低功耗模式, 若有则进入数据接收模式接受数据帧, 待数据帧接收完成后分析数据帧, 根据数据帧内容选择完成修改电表参数或者发送数据两个操作。

4.3 无线集中器程序设计

集中器初始化后, 检查监控中心是否发来指令, 若无指令则定期采集无线采集器上的数据, 若有指令, 则分析指令, 选择完成修改某采集器控制下的电表的参数或者向监控中心上传保存的数据两种任务, 然后进入低能耗模式。如图6所示。

值得一提的是, 在程序设计中必须注意:APC200A-43模块虽然有256bytes大容量缓冲区, 但若串口速率大于等于空中速率, 则存在数据流量的问题, 可能会出现数据溢出而导致的数据丢失的现象。在这种情况下, 终端设备要保证串口平均速率不大于60%空中速率, 如串口速率为9600bps, 空中速率为4800bps, 终端设备每次向串口发送100字节, 那么终端设备每次向串口发送的时间约104ms, (104ms/0.6) * (9600/4800) =347ms, 所以终端设备每次向串口发送100字节每次间隔不小于347ms, 以上问题则不会出现。

5 结语

无线抄表是未来仪表的发展趋势, 采用无线抄表系统具有使用方便、成本低廉、应用灵活等优点。笔者利用微控制器LPC2200以及无线传输模块APC200A-43设计的无线抄表系统实现了对用户用电量的无线采集, 并通过对数据的统计处理, 实现了对用电量的实时监控, 是一种高效、可靠的自动化抄表系统。

摘要：介绍了一种基于微控制器LPC2210和无线通讯模块APC200A-43的无线抄表系统, 该系统实现了对用户用电量的无线采集和实时监控, 并且成本低、可靠性高、实时性强, 有效的防止了欠费和窃电等情况的发生。

关键词：无线抄表,LPC2210,APC200A-43

参考文献

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[3] 周立功.ARM微控制器基础与实战[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.

[4] 蔡旭斌, 罗玲.电能计量自动抄表技术的现状与发展[J].广东电力, 2003, (4) , 5-8.

[5] 深圳市安美通科技有限公司.安美通无线数传模块[Z].深圳市安美通科技有限公司, 2006.

温室棚顶自动清洁控制系统设计 篇11

关键词：温室大棚；智能清洁机；单片机系统；遥控

中图分类号：S625 文献标识码：A文章编号：1674-0432（2012）-10-0153-1

0 引言

近年来随着科技的发展日光温室在我国得到了大面积的推广，光照是作物生命活动的能量源泉，又是某些作物完成生命周期的重要信息。无论是弱光、短日照光或强光、长日照光都可能成为某些作物生长、发育的限制因子。因此，对温室透光要求显得尤为重要，目前，除去人工补光方法外，温室增光措施一般为定期清扫棚面，保持清洁的透明屋面。

本文在机械设计基础上主要研究了温室大棚智能清洁系统的自动设计，清洁系统按照结构主要分为三部分：行走模块，清洁模块和控制系统。控制系統按照功能又分为主控单元，执行电机部分、传感器部分、遥控部分和电源部分。

1 系统总体设计

1.1 工作原理

影响自动清洁工作因素有两方面：清洁系统和自动控制系统。自动清洁系统提供了清洁的智能行为，主要为清扫模块，清扫模块由高速旋转的电动机带动清扫刷头将灰尘从表面扫起。其工作原理是由高速旋转的电机带动风扇在机体内形成真空从而产生强大的气流，将尘埃和污物通过气流作用清洁。对于完全自主的自动清洁系统，其工作过程应该包括环境的适应，自动清洁和自行充电。这些行为均以传感器为基础，采集外界信息，形成对外界的统一描述，借助人工智能的方法进行决策，从而形成智能行为。自动清洁系统总体框图如图1所示。

图1 自动清洁系统总体控制框图

1.2 机械设计

本系统依附于一种温室棚顶薄膜表面灰尘的机械清洁设备，该设备由机械清洁系统和安全控制系统构成，机械清洁系统包括一个安装在工作平台的清洁设备，清洁设备和带有压力调节装置的工作平台停靠在X轴移动桥架上，X轴移动桥架沿着Y轴移动槽从温室棚顶一端移动到温室棚顶另一端，清洁设备在此过程中清洁出其自身宽度的干净棚膜，然后在X轴移动桥架的端头升起，工作平台沿X轴移动桥架移动到下一预定点停止，清洁设备落下并以平行前一清洁轨迹的路径重复清洁工作过程，工作平台由位置传感器判定沿X轴移动桥架的停止点。通过调节压力来控制清洁设备沿着任意形状的棚膜表面上移动，避免损坏棚膜，达到清除棚顶薄膜上所堆积的灰尘的目的。

1.3 模块设计

1.3.1 电机控制模块设计 要让机器有稳定的行走能力，需要选择稳定的电动机驱动系统。本设计利用三极管放大作用对单片机I/O口电流进行放大，驱动继电器控制电动机转动，且不会对输入电流由任何影响，完全可以给电动机提供大电流，保证电路工作稳定，采用的大功率MOSFET模块来完成直流电机的控制。

如要毛刷准确到位的到达指定位置完成清洁工作，需要选择步进电机作为驱动电机。本设计利用系统特定的工作周期来设定步进电机的具体参数。为了更好地清洁棚顶的灰尘和杂物，本设计中毛刷控制电机采用四档式控制思路，即采用四相反应式步进电机。将毛刷分为正常旋转、高速旋转、正向旋转和反向旋转。

1.3.2 红外遥控模块 红外通信是利用950mm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。

以单片机AT89C51为电动机的控制核心，单片机本身并不具备红外通信接口， 但可以利用单片机的串行接口与片外的红外发射和接收电路，组成一个应用于单片机系统的红外串行通信接口。利用红外遥控器配以红外接收头及直流电机的正反转控制电路来实现电动机的运动控制。系统由红外线遥控器、红外线接收模块部分组成。

1.3.3 遥控发射器 当发射器按键按下后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。遥控发射通过键盘，每按下一个键，即产生具有不同的编码数字脉冲，这种代码指令信号调制在40KHz的载波上，激励红外光二极管产生不同的脉冲，通过空间的传送到受控机的遥控接收器。

1.3.4 遥控接收器 接收部分主要元件是红外接收电路，本系统设计选用专用红外接收模块CX20106。单片机对接收到的数据进行处理，将相应的数据显示在LCD上。这样，一个单片机控制的红外通信系统就实现了通信。

2 结论

本文主要针对温室大棚棚顶自动清洁的设计要求、工作机理和控制系统进行了研究和探讨，在总体方案设计中，主要从行走机构、清洁模块和控制系统三个部分确定了清洁机的基本功能、结构和原理。选用AT89C51单片机作为主芯片，硬件包括主控单元、执行电机、传感器、遥控及电源，对机械部分进行自动控制，实现智能机器在温室大棚顶部的清洁功能。

参考文献

[1] 高鸿磊.光与生物：植物生长与光照的关系.中国照明电器光源灯具文摘，2006年卷04期：20-20.

[2] 应济，陈昆吕，陈子辰.多传感器集成与信息融合及其应用研究.机电工程，1997卷06期：15l-152.

自动抄表系统设计 篇12

近年来随着社会的不断进步, 铁路建设高速发展, 大批新型车站、车库陆续投入使用。为保障国家财产及旅客的安全, 这些新投入使用的车站及各类附属建筑均安装了现代化的火灾自动报警、灭火系统, 甚至新型的高速动车组也配备了火灾自动报警系统。今后无论是车站巡警或列车乘警, 均应熟悉这些火灾自动化系统的运行原理及操作方法, 这样才能在发生火灾时正确启动系统。

对警察院校来说, 如何使学生既能充分理解火灾自动化系统的运行原理, 又可以熟练掌握系统的操作要求, 以符合新的岗位要求, 便成了今后消防管理课程的又一重点。从培养目标可以看出火灾自动化系统的教学既要有理论又要有实践, 特别对警察专业的学生而言, 实践甚至比理论更为重要。因此, 建立适合的火灾自动化系统操作实训场所, 不仅能够培养学生的动手能力, 掌握相应的操作技能, 还能够帮助学生更深入地理解系统运行原理。

2 火灾自动化系统操作实训室自动报警系统设计

2.1 自动报警系统简介

根据《火灾自动报警系统设计规范》 (GB50116-1998) 规定, 火灾自动报警系统包括区域报警系统、集中报警系统、控制中心报警系统三种形式。工程设计中应根据工程的规模、使用性质及防护等级等选择恰当的报警系统。但是随着建筑形式的多样化、复杂化及报警系统的快速发展, 火灾自动报警系统的结构和形式也越来越灵活多样, 很难精确地划分出固定的模式。因此在实际使用过程中常将三种形式相结合, 即设计人员可任意组合设计成自己所需要的系统形式, 既可以是区域报警系统, 也可以是集中报警系统和控制中心报警系统。

建筑中设置火灾自动报警系统的目的是预防火灾的蔓延, 最大限度地减少火灾危害, 满足建筑物防火安全方面的要求。建筑物一旦发生火灾, 通过现场设置的感烟、感温、燃气、火焰、空气采样、缆式线型感温、红外光束感烟、双波段图像等各类探测器, 消防控制室可在第一时间接收火灾报警信号, 并同时接收水流指示器、检修阀、压力报警阀、防火阀、排烟阀、手动报警按钮、消火栓报警按钮等现场设备的动作信号, 对火灾事故进行预测、报警且及时处理, 避免火灾事故的出现或蔓延, 缩短火灾事故的处理时间, 尽量减少因火灾造成的直接经济损失;同时利用信息技术将运行状态 (含运行数据) 以报表或图形的方式显示、保存, 以提高工作效率, 达到预防火灾的目的, 为科学化管理打好基础。

2.2 自动报警系统主要选用的产品性能

为了使系统运行时具备更好的兼容性, 且后期具有一定的扩展性, 本实训室自动报警系统主要设备均选用同一品牌的相关产品, 具体介绍如下:

火灾报警控制器选用海湾公司JB-QT-GST5000联动型, 其主要特点是琴台式, 最大容量可扩展到40个242地址编码点的回路;大屏幕汉字液晶显示, 含打印机及一块128点总线制操作盘。

点型光电感烟火灾探测器 (JTY-GD-G3) 属于智能型仪器, 采用电子编码技术, 内置单片机。

点型差定温火灾探测器 (JTW-ZCD-G3N) 属于智能型仪器, 采用电子编码技术, 内置单片机。

手动火灾自动报警按钮 (J-SAP-8402) , 采用电子编码技术, 含电话插孔。

总线制固定式消防电话分机 (GST-TS-100A) 与总线制编码消防电话专用模块相匹配, 含固定座。

火灾声光报警器 (GTS-HX-M8502) , 采用电子编码技术, 具有外控输入控制触电。

总线制编码消防电话专用模块 (GST-LD-8034) , 属于编码型仪器, 含插座。

编码消防广播模块 (GST-LD-8305) , 用于正常广播与消防广播切换, 采用电子编码技术。

编码单输入模块 (GST-LD-8300) 采用电子编码技术, 可接收设备常开或常闭输入信号。

多线制控制盘 (LD-KZ014) 最多可控制14路设备, 根据需要进行选择, 对于需启、停的双动作设备, 最多可控制7路。

消防电话主机 (GST-TS-Z01A) 包含在总线制通信系统中, 可迅速实现对火灾的人工确认, 及时掌握火灾现场情况及进行其他必要的通信联络, 指挥灭火及恢复工作。

GSTCRT彩色显示系统用于火灾报警及联动设备的管理与控制以及设备的图形化显示。各CRT之间可通过局域网、普通电话线、RS232等方式进行联网, 可接收、发送显示设备的异常信息及主机信息, 从而实现火灾报警系统的远程监控功能。

2.3 自动报警系统设计

实训室的自动报警系统设计按照《火灾自动报警系统设计规范》 (GB 50116-1998) 及其他相关规范进行。期望达到如下设计功能:

(1) 触发部分:在学生实训分布台, 学生可通过点型感烟、感温火灾探测器, 自动触发火灾信号, 联动自动灭火、自动排烟等消防系统;也可以通过手动火灾报警按钮触发以上报警系统。

(2) 报警部分:接到火灾信号后, 系统可通过安装在学生实训分布台的火灾声光报警器自动报警, 以显示火灾信号的触发状态;也可通过消防广播系统向各学生实训分布台广播火灾情况。

(3) 通信部分:总控台与学生实训分布台通过消防电话总线连接, 学生通过手动火灾报警按钮上连接的分布电话可与总控台进行通话。

(4) 显示部分:学生实训分布台与总控台均安装CRT显示器, 各显示器间通过RS232通信二总线连接, 主控台上CRT显示的火灾报警位置、自动灭火系统的联动启闭情况、自动排烟系统的联动启闭情况、系统故障情况等均可在学生实训分布台的CRT上同步显示。

(5) 总控部分:总控制器接收到火灾信号后, 可自动启动火灾灭火系统、自动排烟系统, 且各分布台上的火灾声光报警器开始进行工作;同时还能够以手动的方式启动上述设备开始工作、停止和复位。手动控制学生实训分布台上设备的启闭, 记录学生实训分布台及总控台的操作, 以监控整个系统的故障情况。

2.4 报警系统设计图

参照以上使用要求具体设计的系统如图1所示。图中ZG为总线隔离器, DH为消防电话, BJN为手动火灾报警按钮, GT为点型光电感烟火灾探测器, WT为点型差定温火灾探测器, BJF为火灾声光报警器, SGBJ为自动报警阀, GB为广播音响, PLB为喷淋泵控制箱, PFJ为排烟风机控制箱。

3 实训实现目标

学生通过本实训室可完成以下实训科目:

(1) 通过演示学习消防报警系统的基本原理和基本结构。

(2) 学习消防报警控制系统的接线练习。

(3) 对消防报警系统进行故障辨别与处理。

(4) 实际观察不同探测设备的优缺点。

(5) 实际接触电子编码设备, 并自己动手进行编码。

(6) 进行实际火灾中自动报警设备的使用演练。

4 结束语

本实训室设计以消防理论为依托, 尽可能地展现工程实际, 较全面地涵盖消防系统的主要内容。学生可通过丰富的实训科目演练, 对消防系统有一个全面、直观的认识, 并能够熟练地使用自动化消防系统;对部分消防系统故障具备一定的检修能力。培养学生在实训中既加深了对理论的理解, 又提高了动手能力、创新意识, 使学生的素质得到了全面的发展。

摘要：为使公安院校消防管理的实训课程更贴近实战, 本文结合本校自身特点设计了分布式火灾自动化系统操作实训室的自动报警系统。通过介绍实训室自动报警系统设备的设计原理, 阐述其所能实现的实训内容及培养目标。学生通过实训加深了对理论的理解, 增强了动手能力和创新意识。

关键词：分布式,自动报警系统,实训

参考文献

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[2]杨婉, 王奇, 冯光灿.多用途火灾自动报警消防系统的研制[J].成都航空职业技术学院学报, 2007:23 (3)

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