建筑物中嵌入式電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計分析

李雋

[摘要]在建筑領(lǐng)域，各種各樣的電氣設(shè)備不斷增加，安全事故發(fā)生的幾率也在不斷提高，嚴(yán)重威脅著電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。對此，研發(fā)和設(shè)計一種電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)，對電氣系統(tǒng)的運行進(jìn)行監(jiān)測管理，是非常必要的。本文從電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，對其系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了分析和討論。

[關(guān)鍵詞]嵌入式系統(tǒng)；電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計 文章編號：2095-4085（2015）08-0043-02

嵌入式系統(tǒng)（Embedded System），是一種完全嵌入到受控器件內(nèi)部，為了實現(xiàn)特定功能而設(shè)計的專用計算機(jī)系統(tǒng)，一般是針對各種設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)測。在建筑物中應(yīng)用嵌入式技術(shù)，對電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高電氣火災(zāi)報警的準(zhǔn)確性和可靠性。

1.電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)主要包括三個組成部分，分別為現(xiàn)場監(jiān)控器、集中數(shù)據(jù)監(jiān)控器以及遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件。其中，現(xiàn)場監(jiān)控器的主要功能，是針對電氣系統(tǒng)配電回路中的漏電電流、三相工作電流以及三感等進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合通信網(wǎng)絡(luò)，將監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)娇刂破髦?。若配電回路中的各種參數(shù)超出設(shè)定的預(yù)警值，則監(jiān)控器會向工作人員發(fā)送警報信息，同時按照預(yù)先設(shè)定，切斷供電電源。集中數(shù)據(jù)監(jiān)控器的主要功能，是通過總線，實現(xiàn)對現(xiàn)場多個通信裝置的監(jiān)控，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無人值守情況下的不問斷監(jiān)控和報警，而且能夠?qū)ο到y(tǒng)中的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。集中數(shù)據(jù)監(jiān)控器包含芯片、嵌入式操作系統(tǒng)、顯示屏等多個組成部分，通過現(xiàn)場監(jiān)控器以及總線實現(xiàn)通信，能夠為電氣系統(tǒng)的監(jiān)控工作提供友好的人機(jī)界面。遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件能夠為系統(tǒng)提供良好的遠(yuǎn)程監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制功能，在系統(tǒng)中同樣發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。

2.電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

從嵌入式電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能和作用分析，要想實現(xiàn)對系統(tǒng)的有效開發(fā)，離不開一些關(guān)鍵技術(shù)的支持，這些技術(shù)包括：

（1）PIC單片機(jī)Ic通訊技術(shù)。現(xiàn)階段，在電氣工程領(lǐng)域，IC總線規(guī)范有著非常廣泛的應(yīng)用，隸屬于串行總線的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，屬于高性能芯片之間的串行同步傳輸總線，針對串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCL進(jìn)行了定義，在實現(xiàn)雙工數(shù)據(jù)同步傳輸中，有著良好的保障作用，可以用于多機(jī)系統(tǒng)和外圍器件擴(kuò)展系統(tǒng)等的組建，能夠保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

（2）系統(tǒng)移植與驅(qū)動程序。無論是Windows系統(tǒng)還是VxWorks系統(tǒng)，都能夠移植到ARM平臺的嵌入式系統(tǒng)中，而Linux系統(tǒng)內(nèi)核小，效率高，同時能夠提供相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)支持，可以對系統(tǒng)的硬件資源進(jìn)行限制，需要結(jié)合實際需求，制定相應(yīng)的系統(tǒng)移植與驅(qū)動程序，確保程序能夠被存放在FLASH中。在電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)中，集中數(shù)據(jù)監(jiān)控器采用的是看門狗驅(qū)動、FB設(shè)備驅(qū)動以及4線電阻式觸摸屏驅(qū)動等，可以通過模塊化的方式，移植到系統(tǒng)內(nèi)核中，實現(xiàn)對于系統(tǒng)程序的操作。

對于電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，可以根據(jù)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分階段進(jìn)行。

2.1現(xiàn)場監(jiān)控器設(shè)計

（1）是硬件的設(shè)計，在現(xiàn)場監(jiān)控器中，雙單片機(jī)采用兩片PICl6F877A，其中包含了非常豐富的資源，各自負(fù)責(zé)不同的功能。

（2）軟件的設(shè)計，包括了兩個方面的內(nèi)容，一方面是主MCU的設(shè)計，其功能主要是與集中數(shù)據(jù)控制器和從MCU之間的信息交流，以及鍵盤參數(shù)整定等；另一方面是從MCU的設(shè)計，其主要功能包括定時控制、A/D采用、警報顯示控制以及通訊等。

2.2集中數(shù)據(jù)控制器設(shè)計

在硬件設(shè)計方面，主要內(nèi)容集中在核心控制器，采用RISC嵌入式微處理器，能夠有效保證運行頻率和數(shù)據(jù)處理效率；在對外部存儲器進(jìn)行設(shè)計時，可以采用64M NAND，滿足文件與程序的保存需求；在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，可以采用網(wǎng)卡芯片，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，以及文件和程序的下載與移植。在軟件設(shè)計方面，主要是基于OTE的應(yīng)用程序，不同的模塊有著不同的自定義。這里對幾個比較關(guān)鍵的模塊進(jìn)行簡要分析。

（1）通訊接收電流數(shù)據(jù)模塊：能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)場監(jiān)控器的相互通信，對其傳輸?shù)母鞣N數(shù)據(jù)信息進(jìn)行接收和分析整理，在顯示屏中將整理結(jié)果顯示出來，同時也可以對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行準(zhǔn)確記錄。

（2）用戶GUI模塊：能夠為監(jiān)控工作的順利進(jìn)行提供友好的人機(jī)界面，使得用戶根據(jù)實際需求，對各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊：能夠與IP/TCP實現(xiàn)通訊，將各種數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制終端，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.3遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件設(shè)計

可以根據(jù)用戶的職能和需求，將其分為普通用戶和高級用戶兩種，普通用戶不能使用遠(yuǎn)程控制中的部分功能，如監(jiān)控器脫扣功能，數(shù)據(jù)修改功能等，無法對新的用戶進(jìn)行創(chuàng)建操作；高級用戶的權(quán)限更加全面，能夠使用遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件中的全部功能，這樣，可以保證系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

3.結(jié)語

綜上所述，在各種建筑物中，電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用嵌入式技術(shù)，能夠提升監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性，而且成本更加低廉，在大型工業(yè)廠房、高層建筑等方面應(yīng)用嵌入式電氣安全智能監(jiān)控系統(tǒng)，能夠及時發(fā)現(xiàn)電氣系統(tǒng)中存在的異常工況和安全隱患，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。