智能电气火灾监控系统设计与实现

智能电气火灾监控系统设计与实现

摘要阐述电气火灾发生的原因，介绍智能电气火灾监控报警系统的功能，在分析现有电气火灾监控系统的不足基础上，设计了一种智能电气火灾检测模型，能够较为准确地计算电气火灾发生的几率，充分地对电气线路、用电和供配电设备容易酿成火灾事故的因素进行监控，使人们能够及时发现和排除安全隐患，电气火灾事故的发生得到遏制。

关键词电气火灾；监控系统；模糊推理；智能信息；漏电

随着电气化设备朝着高科技智能化状态不断进步，各种建筑物内部的电气设备及电气线路越来越复杂，因供电线路或用电设备绝缘损坏引发的电气火灾的现象越来越多。根据初步估算，每年由电气事故如线路超载、短路、漏电、不文明规范施工、绝缘材料老化等原因，致使导线或电缆的绝缘材料破损引发的火灾占所有火灾数的30%，有些公共场所基本达到46%以上。合理的应用智能化电气火灾监控系统，就能及早在各种电路的预防和监控中发现超常状态以及能引线路的故的原因，及早发现引起各种事故的事故隐患，及时准确的做出相应的判断，使避免事故发生在萌芽状态。

1 电气火灾形成的原因

电气火灾引起的原因有很多，其中主要的是由于电气线路及相关设备的表面出现问题，突然释放大量的热能而产生的：造成电气线路表面炽热因素有电弧电压、电火花和电热器等，当电气线路的表面一旦具备了燃烧的条件，电气线路本身和周围的易燃性物就有可能被引燃，从而造成严重的火灾现象，当然现实生活中的自然灾害如（雷雨和强静电）也有可能引发火灾现象。

1.1由线路短路引发的火灾

线路安全主要体现的是导线本身及导线间衔接是否准确，导线本身表面是绝缘的，一旦绝缘体表面被破坏，在破破损处就造成火线与火线、火线与地线交叉在一起，瞬间就有可能引发电流陡增现象，这种特殊的现象称为短路。电火花或电弧引发火灾主要原因为单相接地故障，主要体现为导体的绝缘表面被破坏、被击穿而产生的电弧电压。电弧电压将产生很高的温度，如1A～10A的电弧电流就可以产生1000℃～2000℃的局部高温。短路现象最后导致的结果就是突然电阻的阻值变小了、突然电流的流量变大，这种瞬间的变化就会产生大量的热量，这种热量严重的超出了线路正常工作时所能承担的热量，结果造成短路处出现强火花和电弧，引起附近的易燃可燃物燃烧，造成火灾。

1.2接触电阻过大引起火灾

所谓的接触电阻就是在两个线路接头的地方形成的电阻。如果接头处存在着问题如：存在杂质或接触不良等原因，这种现象就有可能造成接触处的表面接触

电阻突然变大。此刻一旦遇到强电流通过时，接触表面瞬间就会产生强大的热量，使接触处的表面层的金属被熔化，表面绝缘层被破坏引起燃烧现象，同时造成周围的一些相关物质（导线上积落的粉尘、纤维）等引燃，造成火灾。

1.3超过日常安全载流量引起火灾

电流流量通过导线时超过日常安全载流量我们称之为超负荷。超负荷能导致导线自身的绝缘层部分表面老化品质下降。当电流的流量超过日常安全载流量的两倍以上时，此时该处电流通过线路时的温度积聚增加，有可能引起线路的绝缘层融化而自燃，引燃了线路周围的可燃物，造成火灾。

1.4线路漏电引起火灾

所谓的线路漏电是指线路中某一处的导线由于某种原因造成线路绝缘层的表面的绝缘能力下降了，造成导线内部互流、电线与大地之间也有互流的现象。造成漏电火灾的原因，一是热作用，二是电火花。当线路出现这种现象时，致使线路遗失的电流流入到大地中，此时如果恰巧有大电阻通过时，局部线路的绝缘层表面温度积聚增加，这种绝缘层表面温度积聚增加现象可引燃周围的可燃物，造成火灾。

2 当前电气火灾监控系统存在的问题

火灾报警系统主要由两大部分组成，其中最主要的是火灾探测器，此设备是专门用来鉴别电气设备是否存在安全隐患的仪器。根据现场的实际情况及建筑物的实际需求，探测器的类型要有所不同。不同的火灾现象发出的电气火灾信号是不同的，目前国内的电气火灾报警系统还存在很多问题，最常见的问题就是火灾出现时耽误报警时间或报警的具体情况不详细等现象，这主要是因为：

1）传感器本身存在精确度不准确的问题，传感器的输出信号值与现场火灾实际参量值之间不能相互对应；

2）还受外界环境因素对传感器本身的影响，传感器周围的环境因素主要是指传感器的摆放位置、室内外温度及周围磁场的影响，其中周围磁场的工频磁场值与探头模拟量输出出现问题，就导致数据曲线对比等匹配法等参数出现不匹配的现象；

3）在实际工作中，不同类型的传感器采集的现场数据（如漏电电流、电流电压、弧光、温度、工频磁场值等）也不同，而采集来的数据中的部分或全部都存在着非线性依赖关系，这种关系是无法用数字化模型方法显式，单纯根据这些数据很难正确的做出科学的报警判。

3 智能化的电气火灾综合监控系统的设计构架

电气火灾监控报警系统就是在事故发生前对预发生的事故提前进行报警的

系统。主要由电气火灾智能监控系统、剩余电流式自动化电气火灾监控探测系统以及测温度式的电气火灾监控探测系统等组成。智能电气火灾监控系统能准确监控电气线路异常状态和故障，能有效预防常见的因漏电现象导致建筑物接地电弧所引起的电气火灾事故。

4 智能电气火灾监控系统的技术保障

4.1自动化智能传感系统及模糊推理专家系统

随着我国网络技术的蓬勃发展，目前一般采用自动化探测器系统使传感器能达到智能化程度。利用有效集成的方式通过常规传感器与智能模块实现系统探测器均采取，实现现场数据的智能化。智能探测系统是由剩余电流和温度探测器组成的。智能探测器的研发宗旨是达到”设备智能化、网络数字化”。目前国内要求统一采用RTOS及ARM系列软（硬）件操作平台，运用C语言开发技术，实现传感器的数据采集、数据处理与数据传输。

智能化诊断技术包括事故诊断、事故具体情况分析及事故前期预防。这项工作要求技术人员具有丰富的工作经验，结合实际情况，通过事故诊断系统软件的模块实现事故种类、事故程度、事故位置、事故原因等做出判断并给出预防策略。

4.2电气行业信息可视化技术

随着可视化信息技术的不断发展，电气火灾监控系统采用信息可视化技术使得电气故障隐患一目了然，多媒体报警手段更为直观，电气系统的安全可靠性得到控制。通过信息可视化技术真正实现电气火灾监控的可视化，成功引领了电气火灾监控系统。通过图形组态软件将实时数据及报警信息通过映射方式反映到界面上，实现实时图形监测；通过应用功能模块实现声光、语音、打印、短信、电话报警等方式。

引起电气火灾的主要因素之一就是存在于电气设备上的各种安全隐患，目前我们可以通过智能化火灾监测系统和智能化火灾预警系统等有效的现代化手段预防各种火灾的发生。实施电气火灾智能监控，提高电气火灾防控的有效技术水平，智能电气火灾监控规避了以往报警系统中存在的不足，致使火灾发生率大大地降低。将智能化监控技术广泛应用于监控及预防电气火灾中，实现全方位可视化的处理各种电气火灾的能力，最终实现了电气火灾监控系统智能化、信息化，智能化电气火灾监控系统的应用范围得到有效拓展，检测技术与防控水平得到了提高，人民生命财产安全得到了保护，对构建和谐社会起到了重大的意义。

参考文献

[1]陈尧.嵌入式电气火灾监控系统设计[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[2]付永丽.基于模糊神经网络的电气火灾报警系统研究[D].河南：河南理工大学，2009.