董世飚+王超+殷占全

摘 要：目前，變电站设备室设计了火灾检测，但没有对电缆沟采取相应的技术措施进行电缆沟防火检测。因此，为了防止变电站电缆沟发生火灾造成严重后果，我们在该成果中采用了先进的传感技术以及先进算法。文章中，我们采用比率特性的算法对模拟量进行采集，将非线性温度特性转换为线性的温度关系进行计算，对电缆沟的火情进行监控，从而提高电力系统的安全稳定运行。

关键词：红外传感器；烟雾传感器；火灾报警

中图分类号：TM247 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）34-0008-02

1 概述

目前大部分变电站采用无人值守，并且火灾报警系统至针对设备室，因此，为了防止这些变电站的电缆沟发生火灾，从而导致电缆烧断、短路等问题引起的变电站事故，事故严重时对变电站的重要设备构成严重威胁，同时影响电力系统的安全稳定运行。因此，我们研制出电缆沟防火系统，本成果主要的研究内容隶属电子技术领域，主要应用的核心元件是红外线温度感应传感器、烟雾传感器，涉及的核心原理主要是通过模数转换模块将温度、烟雾等物理现象转化为可以测量的模拟量，并通过运算放大器将这些微弱的一次信号转化成可以测量的模拟量信号，最后通过数模转换器（AD0809数模转换芯片）将模拟量信号转为可以供CPU计算的数字量，由单片机实现数据计算并输出结果，具体算法为当温度传感器动作时，CPU输出温度告警信号，需要进行对电缆沟进行整体检查，防止温度进一步升高引起火灾；当温度传感器动作、同时烟雾传感器动作时，CPU输出温度火灾信号，需要准备相关的灭火措施以及灭火设备，防止火灾发生。工作原理概括为下图1所示：

从图中可以看出，不同类型的告警，需要不同的处理方式，这样可以针对性的进行事故处理，从而大大地节约人力、设备、资金等，进一步提高电网的安全稳定运行。

2 基于比率算法的基本原理

2.1 基本原理

红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。测温时，被测物体发射出的红外能量，通过红外测温仪的光学系统汇聚其视场内的红外能量，红外能量聚焦在光电探测器上转换为相应的电信号，该信号再经转换，变为被测目标的温度值，电信号的输出曲线如图2。

上图2中：

式中：U为传感器输出的电压，T为传感器的温度值；m为比率系数，根据准确度进行校验。

在软件程序编写时，可以参考图2的算法进行对AD采样的数据进行转换，并将计算后的温度进行显示或者逻辑计算。

当电缆沟发生火灾时，首先由红外测温传感器测量电缆的温度，如果温度低于正常温度时，系统不进行报警，如果温度高于平时的正常温度值时，向后台发送一个温度异常信号。如果温度异常的同时烟雾探测器检测到烟雾时，则向后台发出紧急报警信号，发送信号的同时启动消防系统，最后，消防系统向着火处喷洒干粉，从而达到火灾监测与处理的目的，因此，本算法有以下特点：（1）采用独创的计算机算法。本成果采用了多组传感器，主要为温度传感器和烟雾传感器，由于传感器的输出模拟量很小，我们需要将信号进行放大处理。由于传感器输出的模拟量信号与外界的温度以及烟雾的浓度呈现非线性关系，所以我们在计算机算法中需要进行独特的运算，主要算法是基于突变量的比率算法，通过该算法将温度近似为具有一定斜率的直线，从而实现温度以及烟雾浓度的线性采集。（2）成果具普遍性。该成果能够在多种场合使用，具有很广阔的市价前景，目前宁夏内的变电站没有响应的监测措施，并通过查重发现，目前，国内没有同类型的产品应用于变电站电缆沟的防火监测。

2.2 现场应用

从图4、图5可以看出，我们将火灾报警的探测器安装在电缆沟的T型走向处的电缆沟盖板下层处，安装时采用螺丝将探头固定于电缆盖板的下面，而探测器采用6个传感器分别为三面进行同时检测，这样做到电缆沟的无死角检测。

3 结束语

（1）具有成熟的技术支持。模数转换技术已经在多个领域得到应用，其技术相当成熟，所以理论基础比较强。（2）有效防止电缆沟着火的问题。如果变电站属于无人值守变电站，当电缆沟发生火灾时，能够快速的检测火灾，向远方监控系统发出告警信号，从而提高变电站的安全稳定运行。（3）采用温度、烟雾分时告警技术，如果电缆沟产生高温，由红外测温传感器发出告警。

参考文献：

[1]苏世青.电缆火灾及其防护[J].华北电力技术，1994，6（50）.

[2]Chang S G， Yu Bin，Vetterli M. Adaptive wavelet thresholding for image enoising and compression.IEEE Trans. Image Processing，2000，9（9）：1532-1546.endprint