基于Si4432火災監控系統的無(wú)線(xiàn)溫度傳感系統設計

摘要：針對近年來(lái)火災產(chǎn)生的原因，設計了一種基于Si4432火災監控系統的無(wú)線(xiàn)溫度傳感系統，并對該系統的設計必要性及設計依據等進(jìn)行了說(shuō)明，提出基于Si4432的通用無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊統的無(wú)線(xiàn)溫度傳感系統設置原則以及設計中應注意的問(wèn)題。完成了火災監控系統的無(wú)線(xiàn)溫度傳感系統硬件無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路的搭建，并編寫(xiě)測試代碼，進(jìn)行了性能實(shí)測評估以及探討軟件設計中應注意的問(wèn)題。火災監控系統的無(wú)線(xiàn)溫度傳感系統結構簡(jiǎn)單、安全性和可靠性較高，適于以無(wú)線(xiàn)方式監測高壓開(kāi)關(guān)柜中觸點(diǎn)的溫度。
關(guān)鍵詞：火災監控；無(wú)線(xiàn)溫度傳感；Si4432；RTOS

近年來(lái)近年來(lái)。隨著(zhù)社會(huì )用電量的大幅增長(cháng)，電氣火災發(fā)生率始居各類(lèi)火災之首，電氣火災的起火原因主要有以下幾種：1)漏電；2)短路；3)過(guò)負荷。由電力設備發(fā)熱而最終導致的電氣火災在全部電氣火災中占到了60％以上的比例；另外，由絕緣受損、環(huán)境潮濕等引起的泄漏電流故障(以及由泄漏電流電火花引起，又在電氣火災的起因中占有10％以上的比例。
當絕緣受損的線(xiàn)路上而產(chǎn)生的泄漏電流到300～500mA時(shí)，破損處將和鄰近的接地導體產(chǎn)生火花放電現象。這時(shí)，釋放出的電火花可以輕易的引燃周?chē)目扇嘉锖鸵兹嘉?，從而造成火災事故。即使，周?chē)鷽](méi)有易燃、可燃物存在，泄漏電流產(chǎn)生的火花放電同樣可加速絕緣的受損面積，使得受損點(diǎn)周?chē)慕^緣層迅速炭化，變?yōu)橐兹嘉矬w，再被火花點(diǎn)燃起火。
高壓開(kāi)關(guān)柜中設有大量開(kāi)關(guān)電氣設備，并具有復雜的電氣連接線(xiàn)路，如何對高壓開(kāi)關(guān)柜中的關(guān)鍵部位或電氣連接處的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)、遠程檢測，并確保檢測的安全性和可靠性，是我們所要解決的重點(diǎn)技術(shù)難題之一。

1 系統組成
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，現提供一種結構簡(jiǎn)單、安全性和可靠性較高的火災監控系統的無(wú)線(xiàn)溫度傳感系統?；馂谋O控系統的無(wú)線(xiàn)溫度傳感系統包括：溫度傳感器1，與溫度傳感器1的溫度信號輸出端相連的適于定時(shí)激活工作的第一邏輯控制電路2，第一邏輯控制電路2的溫度信號輸出及收發(fā)控制端相連的用于將溫度信號轉換為無(wú)線(xiàn)信號的第一無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路3，第一邏輯控制電路2連接有電池供電電路4。
溫度傳感器1設于配電室進(jìn)線(xiàn)柜斷路器的上下接口處、三級負荷進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)斷路器的上下接口處、風(fēng)機回路斷路器的上下接口處、冷水機組回路的上下接口處或開(kāi)關(guān)柜內的帶電觸頭上。應用火災監控系統的無(wú)線(xiàn)溫度傳感系統時(shí)，還包括用于接收所述無(wú)線(xiàn)信號的第二無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路11、與第二無(wú)線(xiàn)收發(fā)電路11的相連的無(wú)線(xiàn)交互控制單元5、與無(wú)線(xiàn)交互控制單元5的數據輸出端相連的用于判斷溫度傳感器1所測溫度是否超過(guò)預設范圍的中央控制單元6；中央控制單元6的溫度信號輸出端經(jīng)通訊接口8與用于遠程監控的上位機10相連。
中央控制單元6的溫度顯示輸出端連接有用于實(shí)時(shí)顯示溫度值的顯示電路9，即LCD顯示屏。所述中央控制單元6的控制輸入端連接有用于輸入無(wú)線(xiàn)收發(fā)的頻點(diǎn)和與所述第一邏輯控制電路2相關(guān)聯(lián)的地址表的第一鍵盤(pán)輸入電路7。具體收發(fā)框圖如圖1所示。

2 設計原理
2．1 硬件設計
火災監控系統的無(wú)線(xiàn)溫度傳感系統主要由微處理器C8051F930(簡(jiǎn)稱(chēng)MCU)和。RF收發(fā)芯片Si4432組成，性能指標表明它是業(yè)界目前性?xún)r(jià)比“最高”的嵌入式無(wú)線(xiàn)解決方案。C8051F930是Silicon Labs新近推出的業(yè)界第一款能在0．9～3．6 V電壓范圍內工作的MCU，內部集成了64 kB的Flash、4352B的RAM、1個(gè)UART、2個(gè)SPI、4個(gè)定時(shí)器、10 b的ADC、內部振蕩器等，提供了一個(gè)真正的SOC(System On Chip)解決方案。
Si4432無(wú)線(xiàn)收發(fā)器是Silicon Labs公司EZRadloPro產(chǎn)品線(xiàn)中的一款非常有代表性的芯片，支持頻率范圍240～930 MHz，輸出功率最大為+20 dBm。靈敏度達-117 dBm。Si4432與主機MCU之間的通信是通過(guò)SPI總線(xiàn)實(shí)現的，主要涉及SCLK、SDI、SDO和nSEL4個(gè)引腳。
Si443091／32提供了先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)電特性包括在240～960 MHz范圍的頻率覆蓋和允許進(jìn)行精確調諧控制的156 Hz或312Hz的步幅，其他的系統特性如：自動(dòng)喚醒定時(shí)器、低電池檢測器、64字節TX／RX堆棧、自動(dòng)數據報處理、報頭檢測減少了總的電流消耗，使得可以采用廉價(jià)的系統MCU。一個(gè)集成的溫度傳感器、通用ADC、上電復位(POR)和GPIO(通用輸入／輸出)進(jìn)一步減少了總的系統成本和尺度。