摘要：本次研究设计了一款以MSP430单片机为控制平台的剩余电流式电气火灾探测系统，在电气线路的前端实现了剩余电流的实时测量、剩余电流值的监控。当监测到的剩余电流值超过设定的报警定值时，探测系统会发出声光报警信号、DO 输出信号，通知用户电气线路剩余电流值过大，需要及时检查并排除线路故障，以防止电气火灾的发生。在电气火灾需要时时防范的今天，具有一定的实用价值。
关键词：电气火灾；MSP430；剩余电流探测系统；
0引言
电气火灾是指电能在非常状态下，转换热能的过程中，热能引燃不应引燃的可燃物质所发生的火灾。电流通过导体电阻，就会产生热量，电流或电阻越大，通电时间越长，则产生的热量越多。一旦热量使可燃物质的温度达到其燃点，就会燃烧，我国消防将如何加强电气火灾的预防和控制作为重点课题进行不懈的探索和研究。
1剩余电流火灾探测器原理及应用
1.1剩余电流火灾探测器原理
剩余电流，是指低压配电线路中各相（含中性线）电流矢量和不为零的电流。既然通过探测剩余电流能够发现异常泄漏电流，那么能否在出现异常泄漏电流的初期就发现它呢，如果能够在绝缘损坏的初期，通过探测异常泄漏电流来发现故障，则很可能消灭引发火灾的可能性。
1.2电气火灾监控系统安装方式
剩余电流式电气火灾监控探测器的设置与安装根据相关规范，对低压电气线路的剩余电流监控可按主干线，次干线和负载终端分3级进行。设置的基本原则是低压配电电气回路末端探测为主，在末端配电柜的进线或出线端设置，以便对末端配电柜至负载终端的线路和设备进行监控。
2硬件系统设计
2.1硬件系统框图
本次剩余电流式火灾探测器是以MSP430单片机为核心进行硬件电路设计，本次剩余电流式火灾探测器是以MSP430单片机为核心进行硬件电路设计，选用Proteus软件进行硬件电路原理图制作和仿真。系统主要由电源功能模块、剩余电流采集模块、人机界面模块、DO 输出模块组成。如图1所示：
图1系统结构框图
2.2剩余电流传感器
电流型或者电压型互感器基本作用是：在不便于对需要测量的电流或者电压进行直接测量时，先将电压和电流进行变换，向测量系统提供合适水平的电流或电压。
本系统需要测量的是剩余电流。为使互感器的电流输入能够在较大范围内变化，选择毫安级别的毫精密的电流互感器来进行电流测量，该互感器输入电流范围为0～1A，输出为0～2.5mA，故使用时只需要将输入电路信号变换成2mA以内的电流信号，输出时将电流信号再转换为电压信号即可。
2.3外围电路设计
本系统设计了一路剩余电流采集电路，剩余电流经过剩余电流互感器将一次侧的交流电流信号转换成交流压信号，经过滤波、电平抬升处理得到易于AD转换的标准信号本系统首先用电流/转电压互感器对将交流电流信号转换成交流电压信号，经过滤波处理后，送入MSP430芯片进行差分放大。经过计算并分析，最后确定在选用的MSP430F149的正极性加一个1.25V的抬升电压。即可满足AD转换模块0～2.5V电压的要求。
2.4AD转换模块及液晶显示模块电路
MSP430F149芯片内部有8个通道的AD转换通道，资源十分丰富。AD转换模块操作相对简单且转换速度快，所以，基于这两点考虑，系统采用其进行电路设计。ADC12转换器采用逐次逼近原理，在转换器的内部拥有采样保持电路，可以对进入保证采集信号正确转换。每个通道可以独立的选择不同的参考电压源，可以通过芯片内部提供的电压作为参考电压，也可以外接参考源，选择较灵活。
本系统选用AMPIRE12864为液晶显示模块，该液晶可显示汉字及图形，显示方法相对来说较简单，AMPIRE12864液晶显示接口电路如图2所示：
图2液晶显示接口电路
3结论
本系统通过设计一个以MSP430单片机为核心的剩余电流式电气火灾探测系统，可以实现报警监测、声光报警、报警限设置、剩余电流实时显示等功能。是一种结构简单、使用方便、性能稳定、智能化的火灾探测系统，具有一定的实用价值。由于实现了对低压线路中剩余电流的实时监控，所以可以应用于居民家庭、企事业单位等多方面的安全防范。
参考文献：
[1]谢立楠.电气火灾剩余电流信号处理研究[D].武汉理工大学.2013
[2]李宏文.剩余电流电气火灾监控系统的应用现状和发展趋势[J].消防技术与产品信息，2011（5）：23-25
[3]吴桂清.剩余电流火灾报警系统的设计原理及应用[J].消防与安防，2008（2）：12-19
论文作者:李靓靓,施盛文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
标签：电流论文; 剩余论文; 火灾论文; 电气论文; 电压论文; 信号论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第14期论文;