基于电气设备的智能监控系统设计应用

基于电气设备的智能监控系统设计应用

发表时间：2019-04-13T12:27:27.767Z 来源：《防护工程》2018年第36期作者：贾洪顺杨建会罗冠宇徐家刚

[导读] 电气设备是生产和生活的主要的实施装置。随着电气技术的发展进步，电气安全事故的发生频率也日益增多。

山东爱普电气设备有限公司山东济南 250101

摘要：近几年，我国科技发展迅速，各行业技术水平均有显著提高。文章从实用的角度介绍了基于电气设备的智能监控系统设计。系统采用单片机STC11F01作为控制核心器件，对电气设备异常运行产生的有害气体，使用MQ-2气敏传感器进行采集，产生报警信号经过单片机处理后，通过232串口通信送至上位机。如果超出所设的有害气体被控值上限，会自动触发消防联动控制系统，从而达到对电气火灾的有效监控和阻止火势蔓延的目的。

关键词：电气设备；智能监控；系统设计；应用

引言

现代化的电气设备不仅给工厂的生产带来了极大效益，而且提高人们的生活质量，同时也加强了人们对电气环境的安全意识，人们对于电气设备的运行安全提出了更高要求。电气设备智能监控系统可以普遍应用于工厂、学校电控室。当发生电气设备安全事故时，通过气敏传感器进行有害气体信号采集，单片机进行逻辑运算，数据送至上位机，并控制触发消防联动控制系统，本文基于电气设备的运行，提出一种实用的智能监控系统的设计应用。

1电气工程智能监控系统设计

本文设计的电气工程智能检测系统主要由7个部分组成，即智能控制单元、数据存储单元、智能数据分析控制装置、自动报警器、显示终端、多个数据集中控制器和现场监控器，这些装置都具有各自的功能。其中现场监控器作为电气工程智能监控系统的前置部分，其主要由两片单片机组成，这两片单片机各自具有不同的功能，其中一片主要负责信号的采集，而另一片单片机则主要负责利用二总线来与集中数据控制器之间进行通讯联系，接着装置中的每一个数据集中控制器则通过特定的接口来联系智能控制单元，及时的将在现场采集的相关电气设备的各项电流数据传递给智能控制单元，来实现对于电气设备监控的智能控制，防止事故的发生。以上设计的智能监控系统还能对多个现场进行同时监控，只需要对监控器进行相关的分级管理从而组成多级的智能监控系统。除此以外，该电气工程智能监控系统不仅能对配电主回路的运行情况进行自动的智能检测，还可以允许相关的操作人员对电气设备的运行情况进行实时的掌控，当出现某一位置的工作电流或是漏电电流的数据出现异常波动的情况时，工作人员可以通过与设备相连的微型计算机或者是数据集中控制器来对电气设备进行远程操控，及时切断设备电源，以此保障人身的生命与财产安全，避免不必要的损失。

2电气设备运行环境安全的重要性及意义

2.1电气设备运行环境安全的重要性

当电气设备异常运行时，会发生短路、电流过载、接触不良等电气故障，就难免存在较多的安全隐患问题，从工厂和学校的电控室事故的发生率和火险率上来看，通常会在原来的基础上有所提高。于是，电气设备安全运行问题重要性和社会的关注度成为人们瞩目的焦点。人们的担心也并不是没有道理，虽然有许多人们注意到电气火灾产生的有害气体在电控室中的危险性，但还有许多的人还会忽略这些问题，以至于酿成更大的事故。

2.2现电气设备环境安全检测的意义

目前，许多安全的检测手段还停留在人们自主发现上，即定时地人为去查看电气设备是否正常运行。这样不仅浪费了大量的精力，而且所检查的隐患不够准确，同时也不能及时发现问题。针对电气设备异常运行烧坏低压电器产生的有害气体，寻求一种安全、准确、快速、实用的安全检测手段，显得极为必要。该系统就是根据这种现场实际情况而设计的，它的运行代替人工检查的隐患不够准确，不能及时发现问题的缺点。同时它能够快速准确地检测、报警，对电气设备异常运行，及时发现处理问题，为排除安全隐患提供了有力的保障。因此，系统的设计和应用具有现实意义。

3电气工程安全事故的原因分析

总体来说火灾事故发生的原因分为两个部分：电气设备过载、过热和存在易燃可燃物。对于前者而言电流的过载、短路，以及设备线路的接触不良、绝缘电阻下降都会使电气设备出现过载、过热导致电气设备烧毁。对于存在易燃可燃物产生的火灾事故而言，其产生的原因属于电气设备的外部因素，主要是由人为管理不当或是其他一些人为因素造成的，如果注意可以避免其产生。

4电气设备智能监控系统的设计实现

4.1火灾产生的危害气体检测电路

LM358集成运放6脚为预设电压值，当在空气良好时，传感器的电阻值增加分担大部分电压，使得5脚所对应的电位值低于预设电压值。LM358的7脚输出低电平进入3脚，作为电压跟随器的输入信号，其输出1脚此时无有效触发报警信号送至单片机STC11F01。如果在环境气氛中存在电气火灾有害气体时，传感器的电阻值减小，传感器的电阻值减小分担小部分电压。当造成5脚所对应的电位值高于预设电压值时，LM358的7脚输出高电平进入3脚，电压跟随器的1脚产生有效触发报警信号送至单片机STC11F01。

4.2体采集MQ-2气敏传感器

MQ-2气敏传感器是一种能检测有害气体并把它转换成电信号的器件。根据这些电信号的强弱就可以得到待测气体在环境中存在情况的有关信息，通过LM358集成运放与半导体式可燃气体敏感元件MQ-2相配合的电路，将有害气体浓度变换为电压信号，与预置电压进行比较，一旦高于预置电压，由电压跟随器输出信号送给单片机进行数据分析，经处理后送至上位机对消防联动控制系统进行控制。

4.3片机STC11F01控制原理

实现系统中传感器输入信号、逻辑运算和信号的输出，其抗干扰能力强、系统可靠稳定。采用高电平触发有效的方式，将STC11F01的P1.7、作为有害气体检测信号的输入端，一旦检测到高电平输入，单片机的P1.6脚输出低电平，触发电气设备火灾信号的传输。

4.4消防联动控制系统

当电气火灾发生时能迅速地通知并引导人们安全撤离电气火灾现场，防止火势蔓延，排出有毒烟雾，开启自动灭火设备实施自动灭