随着工业技术的不断发展，各类电气火灾的频繁发生，人类带来的损失是巨大的、不可估量的。电气火灾控制系统作为防范电气火灾的重要监控设备，其研究对国民经济的发展有着重要的意义。

本文以电气火灾报警系统设计为主要研究对象，以单片机、温度探测、上位机、系统报警模板等相关设备为基础研究设计了一款实用性强，成本低廉的电气火灾报警系统。

1 系统整体方案设计

电气火灾报警系统在设计过程中主要选用温度传感器采集电气火灾信号。通过对采样温度信号进行信号分析、判断是否存在火灾安全隐患，从而实现电气火灾的报警监控。

系统设计主要包括温度探测器、温度信号处理、单片机控制模块、上位机功能控制模块四个主要功能模块组成，系统方案设计示意图如图1所示。

图1 系统方案设计示意图

2 系统硬件设计

2.1 温度探测与信号处理

温度探测与信号处理电路主要承担着现场温度信号的采样与信号处理工作。其功能电路设计主要由温度传感器采样电路与信号处理电路两大部分组成。

通常电气火灾发生之前，线路的温度会急剧上升，如因线路发生短路引发的电气火灾。因此，在系统设计中，当温度传感器探测的异常的温升超出设定的安全温度阈值，则作为火灾安全报警的判断依据。

温度传感器探测电路利用热敏电阻 Pt100 热电特性，将温升变化转换为电信号的变化从而实现电气线路温度信号采样。由于温度传感器采样的信号强度较弱，因此必须将采样信号经信号调理电路放大后传送单片机核心控制模块进行处理。

2.2 单片机控制系统设计

单片机控制模块作为系统核心控制模块，选用常用的AT89C51系列单片机作为核心控制器件。通过温度探测与信号处理电路获取温升变化情况，并将采样结果经单片机处理后在LCD上进行实时显示，同时通过RS-232串口通信电路实现控制模块与上位机的实时分析、显示、控制与预警提示。

若目标物体温升变化超过预设的安全阈值范围，则启动声光报警模块以实现系统的预警功能。单片机控制系统功能模块示意图，如图2所示。

图2 单片机控制系统功能模块示意图

3 系统软件设计

系统软件设计分为下位机软件设计和上位机软件设计两大部分。

下位机软件设计主要是针对单片机控制系统的程序开发设计。单片机选用AT89C51系列，选用C语言作为下位机控制系统的软件程序开发语言。下位机控制系统软件设计程序流程图如图3所示。

图3 系统软件流程图

上位机软件设计是实现电气火灾报警系统功能的一个重要组成部分，是与下位机系统控制设备进行实时信息交互的一个重要通道，负责将下位机控制系统的监控信息通过可视化界面进行实时预警显示，从而实现对目标的实时监控。

在上位机软件设计中，采用以面向对象的Visual C + + / MFC作为系统软件开发平台，进行系统上位机可视化界面的开发设计工作。同时，系统默认运行环境为基于Win32 应用的PC控制平台。

4 结论

本文以单片机控制系统为核心，通过现场温度数据采集、信号处理、与上位机实时显示与预警，成功的设计了电气火灾现场的预警监控，具有一定的现场应用价值。

（编自《电气技术》，原文标题为“基于单片机的电气火灾预警系统设计”，作者为洪黎明。）