消防設(shè)備電源無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)消防電源狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和早期故障狀態(tài)預(yù)警。針對(duì)有線　消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)線纜起火時(shí)易毀損.及布線帶來的安裝、維護(hù)困難等問題.設(shè)計(jì)一種無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)南涝O(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)無線消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)由電源采集器、中繼器和監(jiān)控主機(jī)組成，射頻RF無線組網(wǎng).可實(shí)現(xiàn)對(duì)消防設(shè)備電源的實(shí)時(shí)監(jiān)測、故障報(bào)警、故障點(diǎn)定位及顯示存儲(chǔ)功能。

　　建筑物內(nèi)的自動(dòng)消防系統(tǒng)日益完善，而火災(zāi)發(fā)生時(shí)消防設(shè)備不能正常工作的情況卻屢有發(fā)生，致使火災(zāi)蔓延造成重大損失。而消防設(shè)備不能正常工作的原因中，相當(dāng)大的比例是設(shè)備電源故障。穩(wěn)定可靠的消防設(shè)備電源是消防系統(tǒng)在火災(zāi)中發(fā)揮作用的保證。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB28184—2011《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》…2012年發(fā)布實(shí)施。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)的要求，目前已研制的消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，以有線為主，監(jiān)控器與傳感器采取線纜連接方式。由于消防系統(tǒng)包括自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴淋、消火栓、防排煙、消防電梯、防火門及卷簾、應(yīng)急照明等多個(gè)系統(tǒng)多臺(tái)分散的設(shè)備，因此有線連接，設(shè)計(jì)、施工、安裝和維護(hù)困難。無線消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，無需布線，具有施工安裝維護(hù)簡便，成本低等優(yōu)勢(shì)，特別適用于大跨度大空間建筑及不便布線、不能聯(lián)網(wǎng)等場所。無線火災(zāi)消防系統(tǒng)是有線系統(tǒng)的有效補(bǔ)充。美國1988年伊利諾州電話局火災(zāi)和1991年貝爾公司軟件故障致使火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)癱瘓，造成重大災(zāi)難，為此2008年美國和日本等國消防協(xié)會(huì)制定了火災(zāi)監(jiān)控?zé)o線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn).納入消防系統(tǒng)。我國在無線火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)方面已有很多研究，消防設(shè)備電源無線監(jiān)控系統(tǒng)也已起步.但還沒有形成標(biāo)準(zhǔn)。

　　1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　無線消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)設(shè)備電源工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并能顯示和查看各個(gè)設(shè)備相關(guān)信息.當(dāng)電源發(fā)生過壓、欠壓、過流、缺相等故障時(shí)，能發(fā)出報(bào)警信號(hào)、指出具體故障設(shè)備并保存信息，以保證建筑消防系統(tǒng)內(nèi)各消防設(shè)備的供電正常，從而確保消防系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

　　1.1總體結(jié)構(gòu)

　　本文研制的無線消防設(shè)備電源系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)、中繼器、信號(hào)采集器和RF數(shù)據(jù)傳輸模塊構(gòu)成。中繼器為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元。當(dāng)消防設(shè)備距離監(jiān)控主機(jī)較遠(yuǎn)時(shí)?？稍黾右恢炼嗉?jí)中繼器轉(zhuǎn)發(fā)采集器信號(hào)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　1.2射頻RF無線數(shù)據(jù)傳輸

　　射頻RF無線數(shù)據(jù)傳輸是使用特定頻段中的一個(gè)頻率的電磁波，電信號(hào)源經(jīng)調(diào)制成射頻信號(hào)發(fā)射出去，在接收端再經(jīng)解調(diào)成電信號(hào)源的傳輸方式。本設(shè)計(jì)選用433MHz頻率，433MHz頻率除抗干擾強(qiáng)、可支持點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無線數(shù)據(jù)通訊外，在我國是開放頻段可直接使用。采用RF方式，在終端電源傳感器與控制主機(jī)間組成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸。在傳感器、控制主機(jī)中，嵌人RF芯片和天線。

　　RF在空曠區(qū)域傳輸距離為100ITI左右，為加長傳輸距離.可在采集器與監(jiān)控主機(jī)問增加RF轉(zhuǎn)發(fā)中繼器。

　　1.3終端設(shè)備電源信號(hào)采集器

　　電源傳感器采集的是電壓、電流模擬信號(hào)，在傳感器中嵌入單片機(jī)使之成為采集控制器，在與同樣具有微處理器的中繼器和控制主機(jī)之間，進(jìn)行串行接口通訊.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)，通過解析采集器的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議.可以從輸出數(shù)據(jù)中得到報(bào)警部位、報(bào)警類型、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、故障狀況等信息。這些信息對(duì)判斷故障真?zhèn)?、了解?bào)警點(diǎn)位置、掌握設(shè)備具體運(yùn)行情況極為重要。

　　1.4報(bào)警通訊協(xié)議

　　采用串行口異步通信。

　　數(shù)據(jù)幀由用戶碼、識(shí)別碼、事件類別碼、事件碼、系統(tǒng)碼及防區(qū)碼及校驗(yàn)碼組成。采集器地址碼是采集器的唯一標(biāo)識(shí)，可確定采集器位置。事件類別碼為所有事件分類，如采集器工作狀態(tài)、監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備故障、本機(jī)故障、通訊故障等。事件為具體事件，如監(jiān)控點(diǎn)電源故障中的欠壓、過壓、過流、缺相、短路等。當(dāng)控制主機(jī)接收到采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)包，就可以判斷是否有故障，故障點(diǎn)位置及具體故障類型。

　　因?yàn)楸O(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，數(shù)據(jù)傳輸以采集器向中繼器或監(jiān)控主機(jī)發(fā)送信息，中繼器接收采集器信息轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控主機(jī)形式。設(shè)定任務(wù)優(yōu)先級(jí)，監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備電源故障傳送為最高優(yōu)先級(jí)，當(dāng)執(zhí)行其它任務(wù)時(shí)，若有故障信息，采用中斷方式，執(zhí)行故障報(bào)警。

　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1控制主機(jī)

　　監(jiān)控主機(jī)完成接收、顯示、存儲(chǔ)采集器傳送的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備電源工作狀態(tài)、故障信息，并通過電話線將故障傳達(dá)給消防中心。選用芯片STC89C58RD作為微處理器。連接RF射頻芯片MICRF211AYQSEl3.52127、DTMF編解碼單元、I/0擴(kuò)展單元、存儲(chǔ)單元、矩陣按鍵單元、LCD顯示單元、警鈴驅(qū)動(dòng)單元、電話線接口、RS485接口和電源穩(wěn)壓和電池充電檢測單元。RS485接口與LED顯示屏連接：電話線接口接人報(bào)警電話。

　　2.2電源信號(hào)采集器

　　電源信號(hào)采集器設(shè)置在消防設(shè)備電源供電開關(guān)處，實(shí)時(shí)監(jiān)測消防設(shè)備電源的工作狀　態(tài)，當(dāng)發(fā)生短路、斷路、故障或人為切斷消防設(shè)備電源時(shí)，立即發(fā)出無線報(bào)警信號(hào)，同時(shí)將警報(bào)經(jīng)RF發(fā)射單元發(fā)射出去。無故障情況下，定期傳送采集器工作狀態(tài)參數(shù)。

　　采集器由單片機(jī)、電壓采集單元和RF發(fā)射模塊構(gòu)成。單片機(jī)選用TINY24一SO一14，電壓采集4N25、RF發(fā)射模塊為NDR433A。

　　采集器三相電源采集電路如圖2所示

　　2.3中繼器

　　中繼器為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元.由單片機(jī)TMP87P809和RF收、發(fā)模塊SYN400R、NDR433A組成。

　　2.4RF無線數(shù)據(jù)傳輸模塊

　　RF為短距離無線數(shù)據(jù)傳輸，一般在100m以下RF芯片體積小、功耗低、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，與單片機(jī)連接容易.并且RF工作在開放的ISM頻段，可直接使用，組網(wǎng)成本低。RF無線通訊模塊電路如圖3、圖4所示。