摘要:為了提高電氣火災(zāi)監(jiān)控效果,該文設(shè)計了基于無線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)無線通信技術(shù)設(shè)計無線通信網(wǎng)絡(luò),由ZigBee主站、ZigBee從站等構(gòu)成,通過剩余電流探測器與開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)剩余電流的監(jiān)控、通過自適應(yīng)算法實(shí)施信號濾波處理,基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計預(yù)警算法實(shí)施電氣火災(zāi)預(yù)警遙。測試結(jié)果表明,無線通信網(wǎng)絡(luò)的丟包率較低,信號強(qiáng),整體信號測量誤差低,報警相對誤差低,報警響應(yīng)時間短,施加浪涌脈沖后運(yùn)行穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞:無線通信技術(shù);電氣火災(zāi)監(jiān)控;ZigBee節(jié)點(diǎn);自適應(yīng)算法無線通信網(wǎng)絡(luò)由 ZigBee 主站、ZigBee 從站、總線、上位機(jī)單元構(gòu)成,運(yùn)行流程如下:ZigBee 主站與總線相連,上位機(jī)單元向總線發(fā)送信息后,主站會收到發(fā)送的信息。而一些監(jiān)控設(shè)備也與總線相連同樣會接收到發(fā)送的信息并進(jìn)行處理。ZigBee 主站在收到信息后,會通過無線通信網(wǎng)絡(luò)向 ZigBee 從站發(fā)送信息,由從站向與從站相連的監(jiān)控設(shè)備發(fā)送接收信息四。而信息的回送過程則剛好與發(fā)送過程相反。其中總線選用的是 485 總線,上位機(jī)單元中選用的上位機(jī)為 OptiPlex-2x,選用的服務(wù)器為 IPC610L 多擴(kuò)展雙千兆網(wǎng)口上位機(jī)服務(wù)器問。在 ZigBee主站、ZigBee 從站搭建的無線通信網(wǎng)絡(luò)中,節(jié)點(diǎn)使用的 ZigBee 芯片設(shè)計具體如下:首先配置高性能的無線收發(fā)器與高性能的 CPU 內(nèi)核.CPU 內(nèi)核選用的是 32-bit RISC。并在芯片中植入 3 種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧包括 JenNet,ZigBee,IEEE82*.2。配置多種數(shù)字應(yīng)用接口,包括 Comparators,DAC,12-bit ADC,PWMTimers,GPIO ,2-Wire Serial(12C),SPI,UARTs,并配置 96K的 RAM 與192K的 ROM。在 ROM 中對成熟底層協(xié)議棧進(jìn)行固化.在 RAM 中對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧進(jìn)行固化。*后配置 128-bit 的 AES 加密器件與多個外擴(kuò)器件.包括 1個串行 FLASH、5 個電容1 個晶振問。ZigBee 芯片作為主控芯片,為節(jié)點(diǎn)配置其他單元,完成 ZigBee 節(jié)點(diǎn)的設(shè)計,具體配置如圖1 所示口。
其中供電單元通過電壓調(diào)節(jié)器為 ZigBee 芯片提供 1.8 V 電源。并設(shè)計一種 USB 供電方式為其他器件供電。在 USB 供電方式中,選用 LD1117-3.3 V芯片對 USB 的 5 V 電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換,將其轉(zhuǎn)換為3.3 V.在射頻單元中.使用的無線射頻芯片為CC2541F256芯片上搭載的片載系統(tǒng)為 2.4 GHz Bluetooth。并為無線射頻芯片配置一些外部組件,包括 5 通道直接內(nèi)存訪問、紅外生成電路等網(wǎng)。
藍(lán)牙單元使用的藍(lán)牙芯片為 BXM 芯片通過該芯片實(shí)現(xiàn) ZigBee 節(jié)點(diǎn)之間的通信。為芯片配置接收管腳與 UART串口發(fā)送腳。24 MHz 晶振選用的是 TCXO 溫補(bǔ)晶振,將其接入 ZigBee 芯片中,通過3225 貼片進(jìn)行封裝。在 ZigBee 協(xié)議棧中,使用的ZigBee 協(xié)議為 Z-Wave。ZigBee 主站與 ZigBee 從站均由協(xié)調(diào)器與 ZigBee 節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。其中協(xié)調(diào)器能夠構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò).對無線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行進(jìn)行維護(hù)。并發(fā)現(xiàn)其他節(jié)點(diǎn)想要加入無線網(wǎng)絡(luò)的請求,具備自動組織的功能網(wǎng)。協(xié)調(diào)器的工作流程設(shè)計具體如下:
1)對 ZigBee 芯片與外設(shè)進(jìn)行初始化處理.
2)對 ZigBee 協(xié)議棧進(jìn)行初始化處理:
3)構(gòu)建 ZigBee 網(wǎng)絡(luò):
4)對缺省參數(shù)進(jìn)行配置:
5) ZigBee 網(wǎng)絡(luò),在 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析:
6)將數(shù)據(jù)封裝為串口數(shù)據(jù)包,通過總線向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù);
7)在 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的同時對總線進(jìn)行.在總線中接收數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析:
8)將數(shù)封裝為 ZigBee 數(shù)據(jù)包,通過 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)向 ZigBee 從站發(fā)送數(shù)據(jù)。
1.2 監(jiān)控模塊設(shè)計
在監(jiān)控模塊中.通過剩余電流探測器與開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)電氣火災(zāi)剩余電流的監(jiān)控。其中剩余電流探測器能夠?qū)崿F(xiàn)自檢、DI 消防、按鍵切換、聲光報警、液晶顯示以及剩余電流報警功能l10。剩余電流探測器的設(shè)計具體如下:設(shè)計了一種控制芯片,能夠?qū)崿F(xiàn)外部信號采集、實(shí)時數(shù)據(jù)顯示、信號轉(zhuǎn)換以及開關(guān)狀態(tài)顯示等功能”。芯片的設(shè)計具體如下:配置多個中斷源.通過中斷的方式將芯片切換至低功耗運(yùn)行模式。配置 16 位精簡指令集,使芯片具有多樣化的尋址方式與較加靈活的程序編寫方式。通過多個寄存器開展運(yùn)算處理,具體包括功能選擇寄存器、輸人寄存器、方向寄存器、輸出寄存器。通過8 MHz 晶體進(jìn)行驅(qū)動.使芯片達(dá)到 125 ns 的指令周期。為芯片配置以下片內(nèi)外設(shè):2k的 BRAM、60 k的BFLASHROM、多個 I/0 端口、硬件雙串口 USARTI與 USARTO 以及看門狗電路。在剩余電流采集電路中,通過電壓傳感器進(jìn)行剩余電流的測量,選擇的電壓傳感器為毫安級別精密度的電壓傳感器。剩余電流采集電路的電路設(shè)計如圖 2 所示。選用的液晶顯示模塊為 AMPIRE12864。將AMPIRE12864 接入到控制芯片中.實(shí)現(xiàn)參數(shù)查詢界面、DIDO 狀態(tài)、報警動作值、剩余電流實(shí)時值的顯示。
1.3信號數(shù)據(jù)處理模塊設(shè)計
在電流信號數(shù)據(jù)處理模塊中使用的信號濾波處理算法是自適應(yīng)算法。
1.4火災(zāi)預(yù)警模塊設(shè)計
在火災(zāi)預(yù)警模塊中,基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計電氣火災(zāi)預(yù)警算法.實(shí)施電氣火災(zāi)預(yù)警。預(yù)警流程如下:
(1)通過 MATLAB 軟件構(gòu)建糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)火災(zāi)預(yù)警模型.模型為三層結(jié)構(gòu)。
(2)通過 newff()函數(shù)實(shí)施模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始化處理。
(3)選擇樣本對模型進(jìn)行訓(xùn)練、學(xué)習(xí).通過sim()函數(shù)對完成訓(xùn)練的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施:
(4)通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)施電氣火災(zāi)預(yù)警。
2 系統(tǒng)性能測試與分析
2.1數(shù)據(jù)采集與處理
對于基于無線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng),在搭建的無線通信網(wǎng)絡(luò)下對其進(jìn)行多方面的性能測試。測試在某中展開.實(shí)驗(yàn)是一個大型建筑,建筑中的電氣設(shè)備很多,分布在建筑的各層各處.急需開展電氣火災(zāi)智能監(jiān)控。首先在實(shí)驗(yàn)建筑中搭建設(shè)計的無線通信網(wǎng)絡(luò)。在搭建的無線通信網(wǎng)絡(luò)下采集實(shí)驗(yàn)建筑一段時間的剩余電流信號、工作電壓信號、工作電流信號以及電氣線路溫度信號作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
的信號信息如下.剩余電流信號范圍:0.23~0.87 mA.數(shù)據(jù)量:1.5 GB:電流電壓信號范圍:135210 V.數(shù)據(jù)量:2.6 GB:工作電流信號:105~189 A數(shù)據(jù)量:2.3 GB:電氣線路溫度信號:15.28~41.20 C.數(shù)據(jù)量:1.2 GB
對采集的各種信號進(jìn)行濾波處理,處理后信號的數(shù)據(jù)量信息如下:剩余電流信號數(shù)據(jù)量:1.3 GB電流電壓信號數(shù)據(jù)量:2.5 GB:工作電流信號數(shù)據(jù)量:2.0 GB:電氣線路溫度信號數(shù)據(jù)量:1.1 GB。
2.2模型訓(xùn)練
對于處理后的信號數(shù)據(jù),將其中的三分之二作為模型訓(xùn)練樣本,剩余作為模型預(yù)測樣本。在訓(xùn)練時,模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練參數(shù)設(shè)置情況如下:訓(xùn)練中*小梯度值.20-1:訓(xùn)練時間:無窮大:訓(xùn)練目標(biāo)誤差:0.001:訓(xùn)練結(jié)果的間隔步長:30:訓(xùn)練步數(shù)2000。
根據(jù)模型訓(xùn)練結(jié)果實(shí)施實(shí)驗(yàn)建筑電氣火災(zāi)預(yù)警,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)建筑的電氣火災(zāi)實(shí)時監(jiān)控。
2.3測試結(jié)果與分析
2.3.1信號穩(wěn)定性測試
對于設(shè)計系統(tǒng),首先對其無線通信網(wǎng)絡(luò)的信號穩(wěn)定性進(jìn)行測試,具體測試項(xiàng)目包括信號強(qiáng)度、丟包率。其中丟包率的測試需要使用 ATKKPING 軟件,信號強(qiáng)度的測試需要使用頻譜儀。測試結(jié)果如表 1所示。表 1 的信號穩(wěn)定性測試結(jié)果表明.搭建的無線通信網(wǎng)絡(luò)的丟包率較低,信號強(qiáng)度均大于 75 dbm.說明該無線通信網(wǎng)絡(luò)的信號穩(wěn)定性較強(qiáng)。
2.3.2信號檢測精度測試
接著測試設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測精度。分別對剩余電流信號、工作電壓信號、工作電流信號以及電氣線路溫度信號的測量誤差進(jìn)行測試。測試結(jié)果如圖 3 所示。圖 3 的測試結(jié)果表明,剩余電流信號、工作電壓信號、工作電流信號以及電氣線路溫度信號的*高測量誤差分別為 0.178%,0.69%、0.49%0.95%.證明設(shè)計系統(tǒng)的整體信號測量誤差較低。
對設(shè)計系統(tǒng)實(shí)施浪涌抗擾度試驗(yàn),多次對設(shè)計系統(tǒng)施加浪涌脈沖.每次脈沖的間隔時間為 1 min.觀察設(shè)計系統(tǒng)的運(yùn)行情況。測試結(jié)果如圖 5 所示。
圖 5 的運(yùn)行穩(wěn)定性測試結(jié)果表明.在 3 次施加浪涌脈沖后.設(shè)計系統(tǒng)的運(yùn)行仍然非常穩(wěn)定。
3.4系統(tǒng)功能
監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息,報警時發(fā)出聲、光報警信號,同時設(shè)備上紅色“報警”指示燈亮,顯示屏指示報警部位及報警類型,記錄報警時間,聲光報警一直保持,直至按設(shè)備的“復(fù)位”按鈕或觸摸屏的“復(fù)位”按鍵遠(yuǎn)程對探測器實(shí)現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲”按鍵手動。
當(dāng)被監(jiān)測回路報警時,控制輸出繼電器閉合,用于控制被保護(hù)電路或其他設(shè)備,當(dāng)報警后,控制輸出繼電器釋放。
通訊故障報警:當(dāng)監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時,監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示,同時設(shè)備上的黃色“故障”指示燈亮,并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警:當(dāng)主電源或備用電源發(fā)生故障時,監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息,可進(jìn)入相應(yīng)的界面查看詳細(xì)信息并可解除報警聲響。
當(dāng)發(fā)生剩余電流、溫報警或通訊、電源故障時,將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中,當(dāng)報警解除、排除故障時,同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種、快速的查詢方法。
4 安科瑞安全用電云平臺
4.1平臺登錄
在瀏覽器打開云平臺鏈接、輸入賬戶名和權(quán)限密碼,進(jìn)行登錄。
4.2平臺首頁
用戶登錄成功之后進(jìn)入首頁,如圖所示。主要展示的內(nèi)容有:項(xiàng)目總覽、設(shè)備狀態(tài)、探測器分類、設(shè)備報警信息、報警狀態(tài)、報警統(tǒng)計等。其中百度地圖可以選配成3D建筑模型。
4.3數(shù)據(jù)監(jiān)控
點(diǎn)擊左側(cè)列表實(shí)時監(jiān)控進(jìn)入實(shí)時監(jiān)控頁面,該頁面展示了當(dāng)前用戶關(guān)聯(lián)的項(xiàng)目數(shù)量,項(xiàng)目位置,探測器數(shù)量,如圖所示。
4.4實(shí)時監(jiān)控
在實(shí)時監(jiān)控點(diǎn)擊項(xiàng)目即可進(jìn)入探測器信息頁面,展示了當(dāng)前設(shè)備數(shù)量,報警的探測器數(shù)量,在線數(shù)量和離線數(shù)量。
智慧用電探測器列表可切換表格模式和陣列模式,陣列模式如圖所示。
4.5配電圖
在實(shí)時監(jiān)控點(diǎn)擊配電圖可以查看項(xiàng)目信息里上傳的配電圖,如圖所示。
同比分析:可以逐年查看各個月份的能耗和同比能耗,并以曲線和報表的形式展示,如圖所示。
環(huán)比分析:可以逐日、逐周、逐月、逐季度查看能耗和對應(yīng)的環(huán)比能耗,并以曲線和報表的形式展示,如圖所示。
能耗報表:能耗報表可以逐日、逐周、逐月、逐季度、逐年、自定義等方式查看各個探測器的用能報表,如圖所示。
4.6復(fù)費(fèi)率報表
復(fù)費(fèi)率報表按周、月、季、年查看探測器尖、峰、平、谷用電量和用電金額。
4.7電能質(zhì)量
電能質(zhì)量包括諧波監(jiān)測和三相不平衡度等功能。
諧波監(jiān)測:滿足進(jìn)線、大功率整流設(shè)備、變頻設(shè)備、光伏發(fā)電輸出等電壓、電流進(jìn)行在線諧波頻譜分析,支持對諧波進(jìn)行逐日、逐月、逐年報表匯總,或自定義時間段查詢功能,分析諧波畸變率及各次諧波含有率,如圖所示。
4.8運(yùn)維管理
運(yùn)維管理包括巡檢計劃、巡檢記錄、設(shè)備通訊狀態(tài)等功能。
1)巡檢計劃
點(diǎn)擊菜單中的巡檢計劃,進(jìn)入對應(yīng)的頁面,對相關(guān)的巡檢計劃進(jìn)行查看工單,切換日期來查詢所要預(yù)覽的數(shù)據(jù),支持對巡檢計劃的新增,修改和刪除。
2)巡檢記錄
巡檢記錄支持對相關(guān)的巡檢進(jìn)行查看,如圖所示。
3)通訊狀態(tài)
通過對項(xiàng)目、探測器ID以及想要查詢的設(shè)備來進(jìn)行查詢,對現(xiàn)有項(xiàng)目下設(shè)備的通訊狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總羅列展示,包括顯示設(shè)備當(dāng)前的通訊狀態(tài)等,如圖所示。
4.9報告分析
1)用戶報告
分析報告根據(jù)用戶的周期、項(xiàng)目、時段等篩選生成報告摘要、統(tǒng)計清單、設(shè)備體檢摘要、報警原因分析,支持打印功能。
2)報告模板
用戶可以自定義勾選報告的內(nèi)容。
4.10手機(jī)APP
安全用電管理云平臺支持Android、ios系統(tǒng)APP,方便用進(jìn)行項(xiàng)目查詢、報警、故障查詢,實(shí)時監(jiān)控數(shù)據(jù)查詢,復(fù)位及控制操作,探測器詳細(xì)信息查詢等功能。
4.11 產(chǎn)品配置方案:
5結(jié)語
為了改善電氣火災(zāi)智能監(jiān)控性能.設(shè)計了基于無線通信技術(shù)的電氣火災(zāi)智能監(jiān)控系統(tǒng),并分析了其應(yīng)用效果。試驗(yàn)結(jié)果表明,本文系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)大型建筑電氣火災(zāi)的實(shí)時監(jiān)控,并且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
參考文獻(xiàn)
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[5]邢國新,趙海龍,吳志強(qiáng).熱解粒子式電氣火災(zāi)探測器在地鐵中的應(yīng)用[J].
詞條
詞條說明
在電路中,許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的,在交流電路中,為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率被定義為基波無功功率Q?;üβ室驍?shù)被定義為有功功率與視在功率的比值,此時的視在功率S與基波功率因數(shù)cos?φ的計算公式如下:電力系統(tǒng)上也有很多常見的非線性負(fù)載,如變頻器、電焊機(jī)、電弧爐等等,在非線性負(fù)載存在的情況下,電流會含有諧波成分,諧波流過線圈和傳輸電纜會產(chǎn)生銅耗,這部分損耗,與無功電流在傳
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? 楊馨 安科瑞電氣股份有限公司?上海嘉定 ? 摘要:本文主要介紹了飛利浦電子技術(shù)(上海)有限公司采用Acrel-2000電力監(jiān)控系統(tǒng)對動力房設(shè)備報警系統(tǒng)(西門子PLC、開關(guān)量)進(jìn)行監(jiān)測,實(shí)時掌握設(shè)備運(yùn)行故障狀態(tài)并進(jìn)行記錄,同時系統(tǒng)采用C/S方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,便于管理和維護(hù)。 關(guān)鍵詞:PLC;電力監(jiān)控;Acrel-2000;飛利浦;遠(yuǎn)程監(jiān)控 0?項(xiàng)目概述
工程濾波裝置是用于醫(yī)治維護(hù)規(guī)模性用電量情況下造成的諧波電流的,針對諧波的危害這一我以前也都和各位詳細(xì)介紹過,但是應(yīng)用有源濾波裝置也是有不一樣的,不同的設(shè)備操作方法不一樣,產(chǎn)生的作用也是不一樣的,這兒就和我一起看看吧:一、并聯(lián)有源濾波器并聯(lián)有源濾波器一般有三種應(yīng)用方式,即一次應(yīng)用方式、帶功率因素的混和應(yīng)用方式和引入電流量方式。1、并聯(lián)APF立應(yīng)用方法它是有源濾波器主要的方式。它可以造成與負(fù)荷諧波
公司名: 安科瑞電氣股份有限公司
聯(lián)系人: 楊馨
電 話: 021-69156372
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