《基于PIC18F46K22芯片的电气火灾监控系统设计》20000字（论文）

--#-1前言1.1电气火灾监控系统研究背景近年来，电气火灾事故的发生数量逐年增加。1997至2004年，我国发生火灾1633581起，公安消防机构调查的火灾928041起，经济损失946833.9万元。其中发生火灾2225537起，经济损失353087万元。在上述两个指标中，火灾整体的平均值分别为24.36%和36.81%。2010年，全国火灾13.17万件，经济损失17.7亿元。其中，因电气原因引起的火灾40481起，占火灾事故总数的30.7%。69起损失较大的火灾事故中，24起因电气原因造成的，占34.8%。据估计，70%的电气火灾是由地面短路和线路过热引起的剩余电流引起的，剩余电流的主要原因是线路的绝缘损坏和绝缘劣化。当发生接地故障时，充电线与大地或电气设备的金属外壳之间会产生残余电流。如果接触良好，由于残余电流流向导体和储热器，绝缘材料会随着温度的升高而软化。在这种情况下，绝缘层的损坏会导致绝缘层的丧失，从而有发生电气火灾的危险，如果接触不好，就会产生放电电弧，由于接地片回路很大，会产生小的电弧放电，电离空气的温度会上升到400-100k。同时，热量会引起燃料的燃烧和非燃料在周围物体中的热分解，产生电气火灾。由电气火灾引起的剩余电流通常称为损耗电流。一般来说，剩余电流是带电导体底部的正常损耗电流，残余电流存在于大多数电气设备和任何电路中，它直接关系到电工的水平和工艺，关系到绝缘支架的厚度，关系到电源线的形状，电气设备和线路的老化程度、负荷类型和所在地的地理气候环境。如图1-2所示。正常情况下，N线和乙线的电流相同，但方向相反。如果此乙线路某处发生绝缘破损，对地形成电阻，其电流为，则,。如果在图中的a处放置电流互流互感器，则电流互感器的感应电流与成正比。当电流互感器置于B时，可以得到相同的结果，我们称之为剩余电流。配电线路和电气设备的电气绝缘性能可以用剩余电流的值来反映。80年代初，为了减少农村触电死亡人数，这种低压农网剩余电流保护已经使用了近二十年，对减少农网电气事故起到了非常重要的作用。国家标准规定的电气火灾监测系统由电气火灾监测探测器和电气火灾监测装置组成。电气火灾探测器是引起线路电气火灾的一个重要参数，一般参数为温度值、剩余电流值等，考虑到短期的变化和上述值长期的变化趋势，我们可以尽快发现火灾事件，发现火灾隐患，尽快解决短路隐患，防止火灾事故的发生。电气火灾监测装置是能够管理和观察电气火灾监测探测器的装置，能够集中控制给定区域内的电气火灾探测器，并控制该区域内的火灾危险。图1-2剩余电流形成原理1.2电气火灾监控系统的发展现状1.2.1国内发展外现状电气火灾严重威胁着人们的生命财产安全。德国等发达国家早就制定了现行的残差标准，并制定了现行的消防供应残差监测制度，1978年日本《议事规则》规定，配备自动报警器的火灾报警器应予以禁用安装在1500多家宾馆、公寓、集体住宅、公共住宅、公共浴场等，发达国家有长期联网的计算机和终端传感器进行统一管理和实时监控，提供实时数据管理报警，产品种类多，规模大，能在不同的工作环境下可靠地工作，但价格普遍较高，世界上最著名的生产商之一是诺特菲尔德，它是美国最大的火灾探测和自动报警系统制造商之一。主要产品有火灾报警控制器、综合监控网络、综合广播系统和独立的外部监控单元，法国施耐德公司生产的vigirex系列损耗继电器系统，德国的西门，我们的产品包括cerbercofras18.fs720火灾报警系统。它们的共同特点包括漂移补偿、灵敏度调整、自优化预测和许多其他智能功能。对于发达国家来说，我国对电气火灾的研究相对滞后，从80年代末开始制定了不同的电气火灾标准。国内火灾监控产品不断出现，国内大部分生产厂家生产剩余电流探测器等监控探头，生产监控摄像机，采用统一的通讯接口，如上海莱宁电气有限公司生产的电气火灾监控系统主体。，公司采用CAN总线技术，实时、准确地传输各传感器的监测参数和控制命令，监测主机具有报警、错误存储、查询、打印等功能，公司生产的Zym1l系列剩余电流故障具有集成化、多功能化、智能化，沈阳嘉实亚机电设备有限公司生产的智能显示屏在基本监控主机功能方面采用了大尺寸液晶触摸屏。在电气火灾监控系统的制造技术方面，国外发达国家的主管机构已经建立了电气火灾预防的标准体系，虽然在我国还比较落后，但采用了同样成熟的技术。近年来，国家相关法规相继出台，火灾监测市场也在逐步完善和规划。1.2.2发展趋势随着测量、通信、传感器和其他技术的发展，电气火灾监控系统的演变如下：智能化。随着测定和记忆等相关技术的提高，对通过监视测定得到的测定数据进行分析，采用一定的统计分析方法，利用计算机的强大计算能力，可以有效预测火灾的隐患。网络化。监控单元随着通信技术和信息高速路的发展而获得了巨大提升，不仅可以通过主机局域网连接进行管理，还可以通过网络随时随地读取上传到主机的数据，并可以调用实现宏管理和日历。产品化。电火灾监视系统中的监视检测器和监视主机彼此独立，互不干涉。监视检测器的部分可以单独设置，并且监视设备可以与相同的通信协议或标准不同的检测器连接，并且可以是警报系统。无线化。将无线通信模组配备到剩余电流检测探头上，可以更好地实现远程通信功能，便于携带的无线通信模组可以进行远距离高稳定性的传输。当有火灾发生的危险时，监控设备可以及时的联系警方和消防部门。1.3课题的主要目的和意义经过调查研究，线路上的能量配电箱、房屋内的能量、用电设备的工作环境恶劣，容易出现单相故障点，容易发生火灾，异常的剩余电流是评估火灾危险性的重要依据。国家制定了相关的规章和标准。电气是对电气线路的剩余电流进行监测的一种完整、完整的装置，它能最大限度地防止电气损耗的发生。另外，对一些特殊电源的监测系统，如应急照明、消防设备等。，应及时行动，达到实时监控的目的，提醒用户尽快解决故障，防止火灾的发生，保证供应的连续性。现有的电气火灾监测设备体积大、成本高、操作复杂。本卡的目的是克服上述缺点，设计体积小，电气火灾监测设备成本低，操作简单，符合国家标准的要求，根据剩余电流和线路温度增加这两个重要参数，设计开发了一种电气火灾监测装置，在设计过程中对安装在不同位置的电气火灾监测探测器进行管理和监测，存储和传输剩余电流和温度数据，发出声光报警信号，随时间加快报警位置，记录并保存报警信号，并提供数据库供进一步处理和分析。1.4课题研究的主要内容在国家标准中，电气火灾监测设备的定义是：能够接受电气火灾监测探测器的报警信号，及时发出报警信号和控制信号，明确报警位置，保存报警信息，并对监控系统提出总体要求、操作等级要求、报警监控功能、控制输出功能、故障报警功能、自检功能，电源功能等，对信号灯等主要部件提出了更高的要求，本课题的主要研究内容是在满足上述要求的基础上设计出一种能够应用于实际场所的电气火灾监控系统。主要研究内容如下：根据电气火灾监控系统的功能需求，设计了具有以太网传输功能、移动存储等创新功能的电气火灾监控装置。监视装置的硬件电路设计主要包括单面外围电路设计、报警电路设计、各模块的接口电路设计、总线通信电路设计、干扰防止电路设计等。监视装置的软件设计，主要包括各硬件模块驱动软件的设计、监控装置中的宏处理器软件的设计、以及触摸屏的个人机器接口的设计等。与符合国家标准的电火灾监视测量仪连接，构成了电火灾监视系统。2电气火灾监控系统概述2.1电气火灾监控系统2.1.1电气火灾监控系统的原理随着用户能源消耗的不断增加，供配电线路数量不断增加，供配电系统日趋复杂，电气火灾监测系统能够灵活、智能、集中地监测剩余电流和温度。剩余电流检测仪与网络相连，与计算机相连，构成监测系统。电气火灾监控系统能够实时监控电气线路，快速停止故障线路的供电，并对故障数据进行报警、存储和查询，通过各种通信和指示方式，实现对电气火灾的监控，电气火灾监控系统能全面监控能源消耗过程，及时识别火灾隐患，确保人身和财产安全，在调查阅读相关文献后，通用电气火灾监控系统组成如图2-1所示图2-1电气火灾监控系统原理2.1.2电气火灾监控系统的构成监控系统主要包括如下几个部分：（1） 火灾监控单元将单元设置在配电卡上，同时由温度计和剩余电流传感器来检测电路的各种参数。数据通过现场总线以确切的通信协议发送到各个区域的终端。（2） 区域监控主机基于有效监测的需要，区域监控主体是消防监控单元和中央监控的中心部分，区域中央主机管理存储区域内消防单元的监控数据，执行监控主机的功能集中式作为报警的显示和查询，但具有成本低、体积小、安装更灵活等优点，在一定程度上可以替代集中式监控主机。（3） 中心监控主机该单元设置在火灾监控中心，通过工业以太网获取数据，保存在数据库服务器，提供应用程序，使员工容易确认监控参数，管理区域监视主机可以检索历史数据。或配置通知模块、联动模块，迅速向用户通知紧急事故并进行工作。（4） 数据库服务器数据库服务器是将火灾监控系统数据整合到一起的地方，用户可以在网上自由的读取数据。数据库服务器中也能存储监控设备所录下的监控视频。2.2电气火灾监控探测器2.2.1监控探测器原理电气火灾隐患比较隐蔽，具体位置很难发现，传统的电气检测很难发现剩余电流的缺陷，剩余电流引发火灾的过程也在逐渐演变，剩余电流检测装置（RCD）用于监测剩余电流，将火灾发生的危险扼杀在摇篮中，还能防止触电。随着CS和数学理论的发展，鉴相技术和冲击动作技术被应用于剩余电流保护中，并效果显著，虽然三级负载不平衡，但四个三级导体的载流子之和为零，变压器铁心中导体电流感应的磁通量之和为零，即 (2.1) 因此，TA零序变压器的二次感应电压为零，线路功率正常，当电路发生冲击和电损耗时，电路中的电流流向地面，四根三相导线的功率矢量和不等于零。 (2.2) 导线电流在互感器铁芯感应的磁通量和不为零 (2.3)这时,TA二次侧绕组出现感应电压E,该电压经放大器A后施加于在脱扣器线圈,故障电流到达动作极限时，将切断供电线路。由于断路器的脱扣器QF动作，起到了防止漏电和触电的作用。如图2-2所示。除此之外，在剩余电流保护装置的功能实现方面，单片机是有着巨大优势的技术支柱，零序变压器在要求对剩余电流快，准的检测时是比较普遍的选择。单片机A/D转换模块采取样本和处理被预算放大器放过大的剩余电流信号。与规定值比较后，报警一经通过，即发出报警，断开电路开关。图2-2剩余电流保护装置的工作原理2.3电气火灾监控设备本课题设计的电气火灾监控设备主要有四个部分，主要包括监控主机，以太网模块，触摸屏模块，以及存储模块。如图2-3所示。图2-3电气火灾监控设备框图2.3.1监控主机监控主机相当于监控设备的大脑是最为不可或缺的部分，它用不同的的方式连接着存储芯片、屏幕触摸模块、以太网模块、监控单元。监控主机处理器方案选用MicrochipPIC18系列SCM，采用16位指令系统，大容量ROM和RAM。更丰富的内部某块和8位硬件乘法器。PIC18系列SCM具有指令集简化、流程操作、功率消耗低的特点。触摸屏通过USART与SCM通信，监控单元也通过总线与SCM的串口相连。以太网模块可以通过SPI或串口与SCM连接，要求监控主机上的串口数至少大于3个。通过专用串口扩展芯片，如成都威肯电子生产的VK系列串口扩展芯片，可以采用SPI、FC、串口等方式为SCM扩展串口。监控主机要求配备有能够联系警方以及发生发光的部件。此外，如果有大量的与警方交流记录需要储存，还需要配备监控主机的处理器扩展存储芯片，如AT24C系列芯片。或者以实际要求为准绳为监控主机设计能够存储大量数据的模块，如SD卡存储模块。监测探测器的监测和管理是监测设备的另一个重要作用。监控设备方案的硬件采用RS-485总线，SCM与相关的RS-485通信芯片相连，软件采用Modbus通信协议编程，可以传输监控探测器现在处于什么样的工作状态、故障发生在什么时间和什么位置。2.3.2触摸屏模块由于国家标准中对电气火灾监控设备的指示、控制等有着明确的要求，于是在显示部分我选用了触摸屏模块。人机界面在控制系统的设计中举足轻重，尤其是当控制过程十分复杂的时候。由于用户可以在触摸屏上享受到更为直观的操作，所以现在是很多控制应用的首选，用户可以以触摸屏为媒介更加方便的进行数据的观察和修改以及完成一系列的控制过程。不仅如此，触摸屏体积小、成本低、便于携带。本课题采用的触摸屏是金鹏实业公司生产的OCM640480T560彩屏智能终端，这款屏幕有着很多特点如功耗低、性能高、操作简单，最主要的是采用双核控制建构。直接和串行接口相连进行通信。界面编辑通过金鹏终端开发软件IDE环境开发。2.3.3以太网模块监控设备还配备了以太网模块，因为以太网模块拥有着可靠性好、速度快的优点。本课题选用了USR-TCP232-T串口转以太网模块。USR-TCP232-T将网络数据包串口接口数据进行传输，并且内部拥有TCP/IP协议栈、可通过软件配置工作模式。客户端不仅可以对设备进行监控等一系列操作，还可以收到来自监控系统的数据。2.3.4存储模块将监控设备中的数据存储在本地，存储选择了以CH376为核心的U盘储存模块。该模块釆用SPI接口与SCM相连，釆用中断的方式高效率的节省了主机芯片接口资源。CH376有着USB底层传输固件，FAT文件固件程序等。在现实应用中的SCM只需要发岀管理文件和读写文件命令，就可以完成文件新建、数据写入等原本繁杂的任务。3电气火灾监控设备的硬件设计3.1监控设备硬件设计框图为了满足国家标准中对电气火灾监控装置的要求，并提出了一定的革新功能，本课题设计的电气火灾监控设备硬件的框图如图3-1所示。该系统包含U盘存储模块、以太网模块、触摸屏模块、RS-485通信电路、电源电路、报警输出电路、复位电路、时钟电路等。上述模块与监控设备的芯片连接。上述模块中的触摸屏幕模块和RS-485通信电路均需要通过USART与主机中央处理器通信；以太网模块、U盘存储模块则是要通过SPI与主机中央处理器通信，其中串口以太网模块是通过一片PIC16F877A通过SPI为主机中央处理器扩展了一路串口，再使用USART与PIC16F877A连接。为满足上述要求，主机中央处理器至少有两个USART模块和SPI模块，经过筛选PIC18F46K22满足这一要求，被选为主机中央处理器。监控设备系统的硬件设计釆用分块设计方法，接下来将对各个模块的设计经过进行详细介绍与说明。图3-1监控设备原理框图3.2监控设备控制芯片3.2.1PIC18F46K22SCM特点目前市场上比较常见的微控制器主有51系列SCM、AVR系列SCM、PIC系列SCM、以ARM内核的芯片、DSP等。结合本课题的要求，并考虑成本、功耗、稳定性等多方面因素，选择了Microchip公司的PIC系列SCM作为电气火灾监控设备的主控芯片。8位PIC系列SCM分为基本、中档、高档3个等级系列。低档级SCM价格比较低，适用于控制任务简单、对成本价格敏感的低端产品；中档SCM的型号种类最多，引脚和封装选择也比较多，适用的产品范围比较广泛。本课题选用的是高档级中的PIC18系列SCM，该等级系列SCM指令长度为16位、程序存储器大小从2K到64K不等，一定程度上可以取代某些DSP产品。综合考虑本课题的在功能、功耗、性能、成本上的需要，选用了PIC18（L）F2X/4XK22系列SCM中的PIC18F46K22SCM作为监控在主机的主控芯片。该款SCM除了具备8位PIC系列SCM的优势外，还具备如下特点：（1） 较大的存储空间：数据EEPROM1024字节、程序存储容量64KB、数据存储容量3896字节。（2） 模数转换（ADC）模块：高分辨率（10位），外部通道30路。（3） 功耗低：休眠典型值20nA,最高工作电压5.5Vo（4） 同步串行口（MSSP）模块：包括SPI、FC主从模式。（5） 双路通用同步/异步收发器（EUSART）模块：支持包括RS-485、RS-232自动波特率检测等功能。（6） 可靠性高：可编程欠压复位（BOR）：搭载软件使能选项，在休眠模式下可以配置关闭；扩展型看门狗定时器（WDT）：编程周期从4ms到131so3.2.2PIC18F46K22引脚分配本设计选取的是PIC18F46K22的40引脚的双列直插式封装，I/O资源丰富，引脚分配如图3-2所示。端口RB2、RB3、RB5分别控制LED1、LED2和扬声器，用于监控设备发岀声光报警信号或者故障信号。RC6和RC7引脚为一路USART模块，RC2引脚为使能端口，用来与RS-485通信电路相连。RD6和RD7为另一路USART模块，与串口触摸屏进行通信。RDO、RD1、RD4和RD3引脚分别为SPI模块的SCK、SDLSDO、SS引脚，分别对应与PIC16F877A的SPI模块引脚相连接。RC3、RC4、RC5和RA5引脚与U盘存储模块的SPI模块相连。其中RB0引脚是PIC18F46K22的外部中断输入引脚，连接U盘存储模块的#INT引脚，用来判断模块处于什么工作状态。RB6、RB7、RB3引脚用来在最终的电路中进行串行编程。RA6和RA7引脚作为外部晶振接入端口，本设计选用晶振为16MHz。系统选用5V直流供电。图3-2PIC18F46K22引脚分配图3.3现场总线电路设计3.3.1RS-485通信芯片选择现场总线已成为数据采集和分布式系统控制主从模式的主要发展方向。由于现场总线标准是不限制的，不同厂家的工具可以相互通信。RS-485具有远距离传输的优点，RS-485的理论传输距离可达1200m，最大数据传输速度为10MB/s，而且RS-485总线易于控制、扩展、方便，一般在工程应用中，芯片类型的选择、接口电路的设计等因素将影响整个系统的通信质量。在对总线通信依赖性强的分布式数据采集系统中，接口电路的设计和从机的接线方式是非常重要的。本设计选用了MAXIM公司旗下MAX308X系列的RS-485总线通信芯片，该系列芯片的总线可接收发器个数多达256个。与本设计的性能需求相结合、传输速率、价格等因素选择了其中的MAX3082,包含了3态输出差分驱动器和3态输入差分接收器的半双工RS-485收发器。该芯片有着压摆率限制和短路保护的特点。5V供电电源，传输速率可以达到115Kbps,从-40°C到+85°C的工业级产品工作温度区域。MAX3082的引脚如图3-3所示。引脚的功能如表3-1所示。图3-3MAX3082引脚分配图表3-1MAX3082引脚功能3.3.2总线电路设计本设计中，在A、B与总线之间串接了一个500mA的PTC自恢复保险。一旦某部分发生了故障，PTC电阻会切断其与总线的连接，保护了总线。此外与总线串接的电感，和总线与信号地间的电感能够提高电路的EMI性能。设计的总线电路图如图3-4所示。图3-4总线电路图MAX3082输入端对地的共模电压允许范围为-7V到+12V。在电气火灾监控器的实际应用场合中，雷电、静电放电、电源系统开关上引入的浪涌电压会对总线进行干扰，甚至芯片会被。因此在总线电路的设计中加入了抗浪涌的7.5V双极性TVS瞬态杂波抑制二极管P6KE7.5CA,并且将其完好的接地，线路电压一旦超过7.5V,器件就立刻形成低阻抗的通路，将会造成设备损害的大电流旁路到大地。3.3.3稳压电路设计由于工业控制现场的情况十分复杂，当电压比接收器的极限接收电压还要大时，接收器就无法正常工作，甚至芯片会被损坏。本设计釆用了IB0505S直流电压转换模块，该模块隔离了电气火灾监控设备的系统电源和MAX3082通信芯片的电源。IB0505S是隔离直流转换器，输出5V电压，有着体积小、转换效率高的优点。如图3-5所示。电气火灾监控设备中的主机部分和通信总线部分由两个电源完全独立的供电，一个是SCM系统的供电电源Vcc，另一个总线部分的供电电源5V485,电压都是5V。并且两路电源的地线完全隔离开来。图3-5IB0505S直流电源隔离电路3.3.4光耦抗干扰电路目前，RS-485接口电路采用隔离式，将所总线与主机系统电气进行隔离。光耦器件的方式应用十分广泛。该设计的电路实际应用广泛。电路更加的稳定和可靠。光耦的主要参数有上升所用的时间、下降所用的时间以及电流传输比。上升与下降所用时间与波特率有关，即RS-485的通信速率与光耦器件有关，某些情况下它限制了通信波特率的提高。选择光耦型号时要求上升与下降的时间不能超过最大波特率对应的传输1个二进制位所需要的时间的30%。 （3.1）上升与下降所需的时间最大为3。为了来保证RS-485通信能够达到最大波特率，常选用高速光耦。常用的高速光耦的型号有6N137、PS9614、PS9714等。它们的速率均能达到10Mbps,即上升与下降所需要的时间最大为0.03gs，全部满足本设计的要求。在电气火灾监控设备中选用的是(FairchildSemiconductor)生产的6N137高速光耦，实现主机系统与MAX3082接口芯片之间的电气隔离。6N137实现电气隔离，同时兼容了TTL电平。是有着高速度，隔离电压高，抗干扰性强优良特性的光电耦合器件。6N137是通过发光二极管的导通或者截止来控制输岀端的导通和截止的，如图3-6所示。信号的输入端为ANODE和CATHODE端，信号输出端为VE和VO,并且内部还有一个反相器，其真值表如表3-2所示。图3-66N137内部结构图表3-26N137真值表本设计所选用的6N137应用电路如图3-7所示。为同相逻辑传输，其中R1为限流电阻，阻值500Ω左右。在不加限流电阻或阻值很小的情况下，6N137仍能工作，如果发光二极管导通电流十分的大，则对Vccl有较大冲击，造成的尖峰脉冲噪声十分的大。输出端Vcc2供电,在引脚8和引脚5之间需要接一个0.1μF电容，引脚6是集电极开路的输出端，通常加上拉电阻R2,一般可选4.7kΩ。C2是输出负载的等效电容，它和R2共同影响器件的响应时间。图3-76N137典型应用电路图通常通过SCM的一个I/O控制MAX3082的控制端。在系统复位时，通常的做法将SCM的I/O信号经过取反芯片反向后与MAX3082的收发控制端相连，使得系统上电时RS-485芯片处于接受状态。电气火灾监控系统的主机芯片PIC18F46K22的端口上电复位时，所有的I/O将被默认设置为输入状态，因此不需要添加取反器件，连接普通I/O接口就可以。并将主机芯片的串行接口与光耦器件相连。负责数据收发的两片光耦的输入输出引脚分别与监控主机处理器PIC18F46K22的第1个串行接口TX1和RX1相连。连接电路图如图3-8所示。三片6N137芯片的另一端分别用作MAX3082的数据控制、驱动器输出以及接收器输入。图3-86N137与MAX3082连接电路图3.4以太网模块3.4.1以太网扩展方案的选择设计用于监测电气火灾的设备不仅可以每天监测剩余电流和线路温度，还可以将这些数据传输到以太网服务器的数据库当中进行存储；由于以太网通信有着在远距离依然能保持高速度和高稳定性的特点，因此它能够以当前成熟的网络环境为媒介进行传输，方便以后的相关研究进行参照。因此需要进行单片机与以太网模块的连接工作，以保证数据传输到数据库服务器这个过程是安全可靠的。本设计所选用的是以ARM处理器或WiFiSoc为核心的以太网模块，选用济南有人物联网技术有限公司所生产的USR-TCP232-T串口以太网模块，如图3-12所示。通过该模块，实现了网络数据包与SCM数据的透明传输，模块的工作方式、波特率等可以通过上位机软件设置。USR-TCP232-T是一款常见的串口转以太网模块产品。TCP/IP串口协议转换器USR-TCP232-T是用来实现网络数据包与串行接口数据透明传输的设备，型号产品为插针式封装，配备了RJ45接口，可以选择直流3.3V或5V供电。不仅体积小而且功耗低。通过上位机软件设置工作模式，波特率从2400到115.2kbps可供设置，最高可达3Mbps。USR-TCP232-T引脚说明如表3-3所示。图3-12USR-TCP232-T串口转以太网表3-3USR-TCP232-T引脚说明3.4.2以太网模块接口电路设计由于电气火灾监控设备选用的主机SCM为PIC18F46K22,有着两路USART串行通信模块，其中一路已经被分配给串口的触摸屏模块，另外一路用作RS-485总线通信，因此该SCM需要扩展岀一路串口来与串口以太网模块连接。在串口扩展的应用方案选择中，既可以选用软件模拟的方式，也可以选用专用的串口扩展芯片，如SP2338、GM8123等。选用了一片PIC16F877ASCM为主机芯片PIC18F46K22扩展出一路串口，两块SCM通过接口连接，PIC18F46K22的主控模式，PIC16F877A的从控模式，SPI的时钟速率由软件编程和硬件晶振共同决定。USR-TCP232-T配有RJ45网线接口，可通过网线直接连接以太网模块和交换机等互联网设备。网线接口座闪绿灯是连接状态指示，正确连接到网络时，绿灯长亮，黄灯闪烁为数据收发，包括模块收到的网络广播包。串口以太网模块电气火灾监控系统的以太网模块硬件框图如图3-13所示。图3-13电气火灾监控设备以太网模块硬件框图PIC16F87XASCM是微芯公司的一款具有明显特色的MCU系列SCM，PIC16F877A属于闪控式(Flash)SCM，可以重复烧录。其中PIC16F877A的引脚图及电源、晶振、调试、SPI接口、USART接口等电路如图3-14所示。串口以太网模块的TXD引脚与RXD引脚分别对应SCM的串口模块引脚。模块由监控主机系统提供的直流5V供电。串口以太网模块与SCM连接的接口电路如图3-15所示。图3-14PIC16F877A引脚及外围电路图3-15串口以太网模块接口电路3.5触摸屏模块设计3.5.10CM640480T560触摸屏介绍显示部分选用了触摸屏模块。不仅能够显示电气火灾监控探测器发送到电气火灾监控设备的数据，通过点按触摸屏幕，还有着控制、查询、显示的功能。电气火灾监控设备选用的触摸屏幕模块是金鹏实业公司生产的OCM640480T560彩屏智能终端，如图3-16所示。该触摸屏釆用了双核控制，具有性能高、功耗低、操作方便等特点。可以直接和串行接口相连。界面编辑在金鹏终端开发软件IDE环境下开发。首先利用上位机金鹏终端的配套开发软件，将预先设计好的图片进行界面排版和控件配置，操作时，用户首先将预先设计好的图片进行界面排版和控件配置，编译没有错误后使用内置的“虚拟串口屏”进行模拟的仿真，最后通过USB或者SD卡的方式将整个工程图片和配置数据下载到串口屏的内部存储器中。图3-16OCM640480T560实物图OCM640480T560是一款5.6寸的16位真彩色RGB显示屏幕，内部配置了多种标准字库，并可以通过内置的软件进行字库的自定义。预先配置了按钮、文本、图标、进度条等控件。可以通过RS232或3.3VCMOS/TTLUSART与用户主机MCU进行通信。可以设置波特率的范围为1200〜2Mbps。PC端下载图片接口采用全速的USB2.0,速度为623KB/S。该触摸屏支持255级背光调节和自动切换屏保模式。系统配置了虚拟数字键盘和全功能键盘输入的操控功能。并根据电气火灾监控系统的需要，为该款屏幕额外内置以PCF8563为核心的RTC实时时钟模块。OCM640480T560实物如图3-17所示。该RGB智能终端设备对外主要配置了4个常用接口：串口指令通信接口、工程资源USB下载接口、外扩5乘5矩阵键盘接口和脱机量产的存储卡接口。其中串口指令通信接口的端口说明如表3-4所示。图3-17串口指令通信端口实物图表3-4指令通信引脚说明其中引脚3即BUSY=1时，表示设备处于忙状态，无法接收到新的指令；BUSY=0,表示处于空闲状态。由于内部配置缓冲区，一般不需要判定BUSY信号。该模块岀厂前默认为RS232电平，与监控主机芯片通信需要TTL电平方式，需要将模块背面的焊点J6短路。出厂前波特率默认为9600bps,用户可以通过操控上位机进行其它波特率值设置。3.5.2触摸屏幕接口电路设计触摸屏模块与监控主机的连接电路如图3-18所示。釆用监控主机上的引出的5V直流电源为其供电，并连接监控主机的地线。触摸屏幕模块的DOUT引脚和DIN引脚分别连接监控主机处理器PIC18F46K22的第二个串行接口TX2和RX2。图3-18触摸屏模块接口电路图4电气火灾监控设备的软件设计4.1监控设备软件总体设计监控装置开机后，初始化子程序首先进入，完成模块和门的初始化。进入自动测试程序，由系统自行对系统中的各个零器件进行一次全面的检查，检测各个零期间的连接情况，是否出现问题，各元件是否能正常工作，如果可以，那么将进行下一步，如果出现问题则需要系统进行分析是哪里出错然后进行检查各模块与监控装置连接是否正常，与监控装置连接的监控探测器是否能正常将数据传输到监控设备，监控设备接收到信息后会立即开始发出警报，以此来提示工作人员出现问题，并引起工作人员的警觉，同时，会触发系统内的自动报警装置，向距离最近的进行报警。以下的流程图就是本模块的程序流程如图4-1所示。图4-1监控流程图4.1.1自检程序根据我们国家现有的标准，本次设计的设备应该要对电气消防机和探测器这二者进行的工作有一定的监控作用，是工作人员可以实现用手来对于监控设备上的声音输出和面板上的指示灯进行开关，且系统应该尽量做到简化，这样的话会减少系统的自检过程，在系统的自检过程中所检测原件主要包括监控报警指示灯，报警指示灯、报警扬声器、U盘存储模块、以太网模块、串口触摸屏模块、各种电气火灾监测探测器等应用元器件。对于指示灯和扬声器这二者的灯光通过系统主机处理器的时间应该每次大概控制为两秒钟左右，如果此时系统出现声光现象的话，那么此时系统会判断是否有缺陷，下一步是检测以太网模块。由监控主机向与其连接的机器传输一组数据，而后看其是否收到了这组数据，用这种方法来判断通信是否正常，接下来存储模块在初始化时完成自动测试连接，检测到上述设备都与其连接正常后，监控主机会向每一组机器都发生数据。如果各系统之间的连接都正常的情况下，那么探测器信号会响。如果上述功能能够正常完成，触摸屏设备工作正常。自检程序的流程图如图4-2所示。图4-2自检程序的流程图4.1.2初始化程序监控设备的主机处理器的初始程序如图4-3所示。PIC18F46K22所拥有的最大特点就是有着两个MSSP模块以及EUSART模块。其中MSSP1的SPI模块连接U盘存储模块；MSSP2的SPI模块连接PIC16F877A，包括调整SPI的通信模式、通信速率、收发中断初始化等。EUSARTl模块连接光耦6N137芯片，作为RS-485收发器；EUSART2模块连接串口触摸屏幕，初始化的程序主要包含波特率设置、传输格式等。此外，U盘存储模块的INT#端口连接SCM的RB1端口，作为外部中断的中断源，模式设置为上升沿触发。之后要对SCM的通用输入/输岀端口初始化，以及初始化MSSP模块、EUSART模块专用的端口，主要包括数据传送的方向的设置。最后还要初始化定时器，其中设置TIMERO为8位模式，主要计时报文的时间间隔，16位定时器TIMER1主要用做时间间隔的标识，8位定时器TIMER2用作计时，每间隔一段的时间监控设备存储在U盘存储设备，监控数据通过以太网模块向计算机端发送。图4-3初始化程序流程图4.2现场总线通信软件设计4.2.1Modbus通信协议常用的现场总线目前主要有：CAN总线、LonWork总线、工业以太网总线、PROFIBUS现场总线等。串口通信技术的成本不是很高，应用起来比较便利，可靠性比较高，投入使用中更能起到作用，系统与系统之间进行数据交流十分的方便，因此广泛活跃在工业自动化控制系统中，本课题以RS-485电气规范为理论基础，电气火灾监控设备与探测器的数据通信协议选用的是Modbus协议。设计所需要的指示火灾位置、记录火灾数据及联系警方等功能从而得以实现。Modicon公司最初开发了Modbus协议，在工业数据釆集领域通过编程软件得以应用。不同的设备生产厂商可以按照该协议设计设备，将它们连接到现场总线上进行数据通信变得十分便利，提升了设备在不同厂家之间的兼容性。Modbus协议最多应用在RS-485总线，Modbus在电气语言应用中十分的广泛，已经成为了工业总线的一种标准，它的抗干扰能力强，难以受到外界干扰，构造简单且耗能小、高传输效率。每个从机在进行通信时都有一个属于自己的独特地址，主机以地址来区分从机从而进行设置，并决定发出什么样的指令。从机收到指令之后也会向主机发送回信号。具体所发送的数据内容和顺序分别为：起始位、设备地址位、功能码、数据码、校验码、结束位等。发送数据流程如图4-4所示。图4-4Modbus协议工作原理框图Modbus通信协议主要有ASCIK和RTU两种模式，它们规定了命令、通知和应答等的数据的格式。此外，发送出去的数据还需要被检查。波特率、校验格式等必须和总线上的参数统一。ASCII和RTU模式的报文不是相同的格式，关于Modbus两种通信模式比较如表4-1所示。RTU为本课题所选用的模式模式。表4-1Modbus通信模式比较RTU（RemoteTerminaIUnit）模式所传送的一个字节的长度为8位，RTU的报文最大长度是256个字节。从机必须有自己的编号，范围一般在1〜257,地址0一般作为广播地址，在从机的复位、受时方面起着十分重要的作用。站号在同一主线中不允许有重复，在Modbus通信当中，功能码为无论在什么通信模式下都是不可或缺的。RTU的校验位两个字节遵循先低后高的顺序。本课题选用的是CRC-16校验算法，将在后面进行介绍。RTU模式的报文格式如表4-2所示。表4-2RTU模式的报文格式一般情况下我们都用时间间隔来区分在RTU模式中的报文，报文之间的时间间隔依照规定需要在3.5个字节以上，并且报文内的字符间隔被限制在1.5个字符之内，对于一个字节的时间就是8乘每位的时间。最后以CRC校验来校验从机所接受到的数据。如果校验的结果保持和CRC校验码在消息中所包含的一致，则表示通信正确，否则发回的是错误代码，通知检查错误或重新发送。4.2.2数据通信报文格式为了使监控主机能够成功将数据发送到监控探测器，报文被限定成了如下的格式：表4-4通信报文格式因为在硬件的选择时选用的RS-485通信芯片最多支持256个从机，因此，探测器选用字节ADR的八位均作为探测器地址。其中0x00为广播地址，火灾探测器均能接收到报文。CMD为控制命令，主要包括的四条指令有：探测器参数的读取和编写、电流和温度数据的读取，如表4-5所示。表4-5控制命令探测器参数PAR主要包括：探测器测量通道的工作模式、剩余电流是多少的时候会触发报警、温度超过多少时会触发报警、当前探测器处于什么工作模式等。其中报文总长度是包含了所有字节在内的总长度，用来在接收程序中设置数组所存中字节的数量多少。4.2.3发送程序设计由于在RTU模式中，报文的间隔与时间有密切联系。所以我们采用PIC18F16K22内部的定时器模组来标记RTU模式中所需的时间间隔是多少。该款芯片内部配置了3个8位的定时器模块以及4个16位的定时器模块，选用8位的TIMER0对报文的时间进行间隔计时。由于对报文之间或字节之间的时间间隔数的精度要求较高,我们选用16位的TMIER1定时器来标识时间间隔是多少,本设计所选用的波特率为9600bps,传送一位的时间大概为l/9600≈104μs,1个字符包括了8位数据位，1位是停止位。因此，1个字符传送的时间为104x9=1040μs。这里需要注意的地方是，在接收到一个字符时间后程序才开始计时的。因此，将设置1.5字符时间和3.5字符时间将分别增加1个字符的时间。在接收和发送程序的时候，要使用PIC18F46K22的串行通信模块，监控主机处理器配置了两个增强型通用同步/异步收发器（EUSART）串行I/O外设。该外设模块内置了波特率自动检测和校准、9位模式下的地址检测、接收到间隔字符自动唤醒、接收字符帧错误检测等功能。对USART模块初始化要在使用接收程序和发送程序之前进行，主要包括对波特率、发送数据位数、发送和中断使能等的配置。发送程序需要在TEREG寄存器中存储将被发送的数据。在监控主机与监控探测器的接收程序中选择了中断接收的方式。图4-6为监控主机的报文发送的程序框图，发送一帧命令报文之前首先初始化定时器TIMERO和TIMER1定时器，根据监控主机处理器晶振，分别为两个定时器进行初值的赋予。第二步就是发送功能的开启，将接收功能关闭。然后将探测器的站号发送，由于在软件和硬件之上的设计，理论上可以支持256个从站。接下来将命令指令发送，发送报文的字节长度是多少，最后使用前面编写好的CRC-16校验函数校验以上发送的所有数据，将校验好的2个字节按照低位在前高位在后的顺序发送出去。然后将发送功能关闭，将接收功能开启，等待接收数据，并将接收到的数据进行处理，如果超过15ms仍然没有接收到数据，说明探测器或探测器线路出现了故障，监控主机发送超时指令至触摸屏幕，随即对下一个探测器发出相关的指令。图4-6发送数据程序框图4.2.4接收程序设计图4-7为主机接受报文的工作模式的程序框图，这里运用中断的方法来收取各方面的数据以便于及时对总线进行响应。当数据开始接收时，连接已经断开，第一步将报文存储在RCREG寄存器里面，之后判断库内的字节是不是地址字节，如果是相匹配的地址字，就把数据存储，并且把检验字符的间隔时间设置为timer1定时器的初始数据；如果此时地址不匹配，则把检验报文间隔的时间设置为初始数据。若接收字节非地址字节，则判断字符间隔是否超时，如果超时，则重设定时器的时间，闪退；如果未超时,则将该字节存储至缓存数组，当整合了所有的数据之后，将接收标志位RCOK置1,对主程序发出数据接收完成的信号，处理整合的数据。并重新设置TIMER1定时器的初始化数据为检验报文间隔的时间。为了可以实时监控计时情况，釆用中断的方式计时，与串口的中断原理相同，具有TIMR1超时溢岀中断后，自动转换报文间隔计时或者字符间隔计时。图4-7中断接收函数程序框图4.3以太网模块软件设计4.3.1TCP/IP传输协议介绍依据国家对于本次设计中使用的以太网的规章要求，来对设备进行建设，从而使本次设计的软件可以与网络相连接。在先当今的做法一般是采用嵌入系统的方法来进行。因为SCM它自身的一些缺陷，这就导致将网络章程全部写入比较困难，本次设计为了解决这样的问题，一共想出了两种解决方案方法：1，使用软件和函数相互结合的方法来进行，将程序中的数据进行压缩编码，通过这种方法来对数据进行压缩。2，这种方法使增加外设的方式来进行的，增加外设的方法使将数据在集成线路中显现出来，以这种方式来弥补SCM自身的缺陷。在对这两种方式的种种优缺点的对比，最终决定本课题选用第二种方案，即增加外设的方式来弥补缺陷USR-TCP232-T可以工作在TCPServer>TCPClient、UDP、UDPServer四种模式下。综合对比本次设计中需要达到的功能，以及本册设计的需求方面的考虑。最终选择使用TCPServer模式。在该模式下，模块首先与网关进行通信的尝试，接下来监听预先设置的本机端口，一旦有连接信号发出就立即建立。以太网端最多可同时进行4个设备的连接。串口收到数据后将通过网络同时发送给所有与该模块建立链接的设备。通过USR-TCP232-SETUP软件设置index功能，能够区分数据来源与指定设备进行通信。此外，通过设置软件还可以设置RS-485、ID、LINK、Reset等特殊功能。USR-TCP232-T支持的最大波特率为23400bps,最小为300bps。4.3.2收发数据程序设计目前，具有SPI接口的器件具有很多的有很多的优点，例如接线少、在当今能满足本次设计需求中价格最低、反应速度比较迅速等优点。PIC16F877A程序流程图如图4-9所示。首先进行数据清零，SPI传输模式设置，SPI中断初始化设置，将SPI设置为从机模式，并启动SS引脚等。进入USART模块的初始化，随后进入循环程序。图4-9PIC16F877A转发数据程序流程图图4-10转发数据实验图电气火灾监控设备主机的处理原件PIC18F46K22可以对两个MSSP（同步串行端口）模块（MSSP1和MSSP2）有操控权限,它们互不干扰。SPI工作是帮手很多。多任务进行时，必须挨个连。转发芯片PIC16F877A,带一个MSSP模块，与PIC146K22的MSP2耦合。同时前者与SPI从机模式同时干活，后者于SPI主机模式。SPI模式下，数据双技术工作。普普通通的SPI基本含着四方面I/O进行通信，即SDO串行数据输岀信号、SDI串行数据输入信号、SCK串行时钟信号、SS片选信号。SPI的时中标速度由监控主机处理器确定，初始化时钟Fosc/4。SCM能带动4种SPI，停一下接收数据。PIC16F7A工作在从机模式下，将I/O置为输出，SS引脚低了，数据开始多起来，发送与接收，当SS引脚高时，什么也不干。4.3.3以太网模块参数设置搜一下以太网模块，如果成了，现有参数将被上传。以太网模块参数如图4-11。工作方式安排上为TCPServer，模块IP为17.29.7.117,剩下参数默认设置即可，波特率要保持一致。模块端口号范围从0到65535随便设置，都可以，这里设置为20148。TCPServer的好处使得目标IP和目标端口可以不人为调试。图4-11以太网模块参数设置4.3.4客户端软件调试DlpiSoketdeo通信软件，内含与程序相关的参数设置，处于考虑整个系统的属性，Delphi软件应运而生。根据IP地址和端口号，于监视装置地址栏中键入10.11.7.117，该地址是监视装置的IP，预先设定TCPServer模式。端口编号栏被设定为201008。以太网调试工具的动作状态选TCPClient。进行连接。以太网模块发送数据，以供检测所用，如电流值、温度、时间等。另外，将重要参数以文本形式存储。图4-12计算机端监控主机调试工具除了可以使用以太网传输数据，带插座的移动电话终端也可以达到目的，如图4-13所示。使手机电脑连一个网，在设置电话网络地址等参数。图4-13移动电话端Socket软件4.4触摸屏软件设计4.4.1界面开发软件简介本设计中电气火灾监视装置的显示和控制功能由OCM64480T560触摸显示器提供。触摸屏模块的接口设计以及逻辑制作由制造商设计的终端开发软件所支持。该软件也支持利用美工素材对接口和控制进行设置，通过该软件编译，通过软件内置的虚拟串行模块进行模拟制作的接口。最后用USB将整个工程下载到串行触摸屏内部的内存。触摸显示屏通过串口与电气火灾监控主机的处理器PIC18F46K22的第二个USART模块相连接，波特率釆用9600bps。该触摸屏模块出厂默认RS232电平，由于在本课题中与SCM相连接，需要设置为TTL/CMOS电平的通信方式，需要将触摸屏背面的焊点J6短路，出厂前波特率默认9600bps,也可以通过上位机软件发送指令，设置波特率值，该指令主要用于波特率的配置，范围为1200-115200bpso新的波特率值存在设备存储器中，并断电保存。4.4.2触摸屏与SCM通信一条完整的指令格式如表4-6所示。如果指令参数多于一个字节，则按照高字节在前，低字节在后通信。包括帧头和帧尾，每一帧的最大字节数为1024字节，指令数据以16进制表示。表4-6指令帧格式如要在坐标(10,10)位置处显示一幅指定的图片，用户MCU发送的串口命令如下，发送命令：EE32001000100005FFFCFFFF,其中EE代表帧头，32代表显示图片的指令，00100010代表在显示屏幕上x轴和y轴的坐标，(10,10)0005代表上位机对所有图片自动分配的图片ID,00代表无颜色过滤，FFFCFFFF代表帧尾。OCM640480T560包括基本命令集和控制命令集的两个命令集。基本命令集是最低层的命令集，用户的操作命令大部分必须包含坐标、显示颜色、字体等参数信息。控制命令集主要面向控件的ID进行操作。用户必须设置与上级机器开发软件相关的参数。例如坐标、颜色、字体大小、前景色背景色等。如果将这些构成信息和图像等美工素材通过USB端口下载到触摸屏的FLASH存储器，则内置有这些操作参数的信息，用户需要读出并写入该对象的ID等操作不需要对其他参数的设定感兴趣。因此，与基本命令相比，控件的使用更加简单，在一些图像、文字和控件的使用中，控制命令会大大减少程序的工作量。但是，在某些情况下，需要将基本的命令集和控制命令集结合起来，进行更加灵活的接口设计。此外，以整个电气火灾监视系统为对象，在串行触摸屏模块中添加RTC时钟模块，可通过上级机器软件设定显示模式，显示字体大小、颜色、显示位置等。通过触摸RTC的时间位置，可以用系统自带的键盘实时变更时间。系统可以发出读取命令EE82FFFCFFFF。返回EE+0xF7+Year+Mon+Week+Day+Hour+Min+Sec+FFFCFFFF,其中表示时间的量各1个字节，用BCD码表示。4.4.3电气火灾监控设备界面设计图4-14所示为电气火灾监视装置的监视画面点击监视器画面栏，显示监控画面。在监视器画面中，显示画面的尺寸有限，因此以单元显示警报部。监视器画面也有自助检查功能。可以选择监视器的开始或停止。发生故障或火灾警报时，通过触摸屏的消音按钮可以消除监视装置本体的蜂鸣器产生的警报音。图4-14监控设备监控界面在电气火灾监视装置的参数设定画面中，如图4-15所示，单击“参数设定”栏显示监控画面。在该接口中，单击单元按钮，监视各单元下的监视检测器的状态。每个单元设置32个监视检测器，而且每一个独立单元的监控画面可以进行共享，因此相当于总共可以进行128个检测器的同时检测。每个独立检测器都可以显示当前所处的通信信号状态以及火警系统状态，通过触摸屏也可以进行检测器的来回切换。也可以手动进行操作来查询设备当前所处状态图4-15监控设备参数设置界面监视器检测器的参数设定画面如图4-16所示。单击参数设置中的检测器按钮后，将显示检测器参数设置画面。当点击单元C的第一个检测器时，进入检测器C-1的设置画面，在该画面中设置检测器的剩余电流和温度测量信道，并且可以设置剩余电流和温度的报警阈值设置阈值”按钮可以驱动监控器进行参数的写入。同时该界面也支持温度和剩余电流量的查询。当操作者点击触摸屏上相应的模块时，触摸屏会把相应的唯一数据集发送到主机，如图4-17所示。图4-16探测器参数设置界面图4-17触摸屏串口控件通信记录4.5软件调试焊接好电气火灾监控装置的母板之后，将各个模块与主体连接。监控装置的供电选择直流，用多仪表测试主机的供电口，确保电压能够供U盘模块和以太网模块进行正常的工作。电源直接给触摸屏供电。电源复位功能正常。测试监控装置的局域网功能能否正常启用，通过上级机器软件设定串行端口的局域网模块的波特率，检查比特等参数，可以保证局域网数据和单片机数据清晰可查。确保存储模块能够正常存储单片机数据。触摸屏模块正常运行，与SCM通信，完成各检测器的参数读取、参数设定等命令的发送。蜂鸣器、导频灯等零件按照事先的设计正常工作。图4-18监控设备软件调试实物图5结论本文根据国家标准设计了一种与电流探测器、测温式电火灾监控检测器等配套的电火灾监控系统，具有占地空间小、具有各种各样的功能、消耗资金少、安装和携带方便的特点。现将本文的结论及主要完成工作总结如下:对于电气火灾监控系统的基本原理和构成进行了深入的研究、较为详细的了解了国内外的现状和发展趋势，对本课题的目的和意义进行了阐述。设计了电气火灾监视装置的整体硬件框图，依据国标和监控装置，对各个模块进行了取舍和比较，设计了电气火灾监控装置总体软件的流程。采用AltiumDesigner软件设计了电火灾监视装置的监视原理图，设计了监视装置的PCB板图。各模块与监视器主体连接调试，实现了规定的关联功能。在现场总线电路设计中，采用最大256个监视检测器能够连接到监视装置的MAX3082通信芯片。采用了以太网功能的监控装置，能够将数据有效的发送到住户以及总服务器，并且能够承载大量的数据。对电气火灾监控系统的局域网调试软件进行了设计，能够对火灾监控系统进行远程的监控。监视装置具备U盘存储模块，能够将监视装置中的键数据记录在U盘中，为了快速发现火灾的潜在危险和后期的数据处理而提出数据库。采用触摸屏模块，实现该监视系统的显示和控制功能，设计火灾监视装置的人机界面，操作简单，指示明确，功能齐全。--PAGEII-参考文献邸曼，张明.电气火灾成因分析[J].电气工程应用，2006(4)：3-12+44.⑵吴尚明.基于MYCAN协议的剩余电流和测温式电气火灾监控系统[D].杭州：杭州电子科技大学，2012.姚军.防止剩余电流火灾浅谈[J].低压电器，2007(8)：22-26.李家贤.浅谈农网改造与剩余电流保护配置方式的选择[J].农村电气化，1999(9)：34-35.曾国新.电气火灾的原因及漏电报警系统的分析探讨[J].山西建筑.2010,36(16)：168-169.NuutinenP,PeltoniemiP,SilventoinenP,etal.Short-circuitprotectioninaconverter-fedlow-voltagedistributionnetwork[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2013,28(4):1587-1597.BelandD.Considerationsonarcingasafirecause[J].FireTechnology,2001(1):188-202.SvenssonS.Experimentalstudyoffireventilationduringfirefightingoperations[J].FireTechnology,2001(37):69-85.ArnoldC,HarmsM,GoschnickJ,etal.AirqualitymonitoringandfiredetectionwiththeKarlsruheelectronicmicronoseKAMINA[J].IEEESensorsJournal,2002,2(3):179-188.杨巍.漏电火灾报警系统实现方法[J].建筑电气，2006(5)：43-46.GB14287.1-2014电气火灾监控系统第1部分：电气火灾监控设备[S].北京：中国标准出版社.2014陶曾杰，王文虎，李建奇.基于CAN总线的剩余电流火灾报警控制系统设计[J].低压电器，2009(16)：36-39.Fierro-ChavezJL,Ramirez-VazquezZ.On-lineleakagecurrentmonitoringof400kVinsulatorstringsinpollutedareas[J].IEEProceedings.Generation,Transmission,andDistribution,1996,143(6):560-564.TanakaS,OhtakaT,GodaY.etal.Novelarcignitionmethodthroughpre-arcforpowerarctests[J].IEEETransactionsonPowerDelivery,2011,26(4):2582-2586.FreschiF.High-frequencybehaviorof