一种密集存储场所的消防系统的制作方法

2021-01-20 18:01:36|

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技术领域：

本实用新型涉及消防系统领域，具体是一种密集存储场所的消防系统。

背景技术：
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传统的存储场所的消防系统，是由火灾探测器感知某一火灾探测参数是否达到特定阈值来判断是否报警，判断依据单一，受环境背景或探测器内部电路缓慢漂移影响，易产生误报警。现阶段采用的密集仓储消防系统，缺乏故障的自诊断、自排除的能力，在系统自身发生某些故障时，系统不能及时探测并立即响应，使得在系统故障发生后，用户不能及时察觉，在此情况下，一旦发生火灾，系统将不能及时响应，发生不可想象的后果。

传统消防系统的灭火装置多采用物理控制方法,即当火焰燃烧到一定程度，环境温度达到了玻璃球封头的启动温度,玻璃球受热炸裂后洒水喷头开始喷水。这种情况下要求火情必须达到一定的程度，才能达到玻璃球的启动温度。并且该灭火装置具有一次性，使用后需要重新安装，造成人力物力浪费。

在通信方式上，传统的密集仓储消防系统一般采用rs485总线，而rs485总线数据通信方式是命令式，从节点只有收到主节点的命令后才能响应，一些重要的变位信息得不到及时上传，导致系统灵活性、实时性差，且单点故障会导致总线故障。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是提供可靠性高的一种密集存储场所的消防系统。具体技术方案如下：

一种密集存储场所的消防系统，包括：信号采集单元，控制单元，开关电源，灭火单元，上位机；

所述信号采集单元包括分布在各自点位上的烟温复合报警器，烟温复合报警器对密集存储场所的温度值和烟雾浓度值进行采集；每个烟温复合报警器设置一个唯一的id编号；信号采集单元对采集的数据进行分析、打包，通过can控制芯片的两个输出端can_h和can_l与物理总线相连，然后传输给控制单元；

所述控制单元包括：烟温复合报警主控单元，与烟温复合报警主控单元分别连接的can网络传输接口、以太网通讯模块、电源模块、灭火设备控制模块；所述控制单元接收到报警信号，会立即对该id编号对应的烟温复合报警器发送二次确认指令，来确认是否为误报；若二次判断返回信号仍为火灾报警信号，则控制单元立即通过以太网通讯模块将火情信息反馈到上位机，并启动灭火单元实施灭火。

优选方案，can_h总线和can_l总线采用短帧结构，每一帧字节最大为8个，且每一帧都有crc校验，保证数据出错率低；can_h总线和can_l总线通信采用事件触发式，通过can控制芯片tja1042t的两个输出端can_h和can_l，而can_h端的状态只能是高电平或悬浮状态，can_l端只能是低电平或悬浮状态。

优选方案的进一步优选之一，所述开关电源为电源模块提供24伏电压。在该方案所述消防系统上实现的一种密集存储场所的消防系统控制方法，过程如下：

系统上电，进行初始化设置；

步骤1：烟温复合报警主控单元定时向各个烟温复合报警器发送id询问指令；

步骤2：烟温复合报警器接收到询问指令后，通过can总线将自己的id编号发送给烟温复合报警主控单元；

步骤3：烟温复合报警主控单元接收数据后对数据进行解析、判断，确定各个烟温复合报警器的工作状态；能被接收到id号对应的烟温复合报警器为正常工作状态，转步骤4；不能接收到id号对应的烟温复合报警器暂时判断为有问题设备，转步骤5；

步骤4：烟温复合报警主控单元启动接收控制程序，对来自烟温复合报警器的can报文进行实时解析，当检测到报警信号时，转步骤7，否则重复进行步骤4；

步骤5：烟温复合报警主控单元将向存在问题的烟温复合报警器发送诊断指令，再次判断其是否正常工作；然后转步骤6；

步骤6：判断诊断返回数据是否可以解析出id信号，可以则跳转到步骤4，否则转步骤9；

步骤7：烟温复合报警主控单元在接收到报警信息后，多次发送诊断指令，以确认是否有报警信息存在，若报警信息依然存在，则进行步骤8；若不存在，则返回步骤4；

步骤8：烟温复合报警主控单元向灭火单元发送灭火指令，启动喷淋灭火单元，并将火灾信号通过声光形式提示给工作人员；

步骤9：将断线错误信息传递到上位机，提醒工作人员介入排查。

优选方案的进一步优选之二，所述上位机为pc机。

优选方案的进一步优选之三，所述灭火单元为水喷淋系统，灭火控制模块通过功率芯片驱动步进电机，开启喷淋设备的控制水阀，启动灭火。

本实用新型相对于现有技术的优点：

(一)采用烟温复合型火灾报警器，对密集空间环境的烟雾浓度信息和温度信息同时进行采集，避免了由于单一温度值或烟雾浓度值采集不准确，造成误报。

(二)为保证系统所有设备都在正常运行，每次上电，信号采集单元和控制单元都将进行初始化设置。为了确保系统能在正常情况下及时有效的实现控制单元与信号采集单元之间的通信，信号采集单元将定时向控制单元发送id号，以确保其处于正常工作状态。如果一段时间内某个采集单元的id号未被接收到，则控制单元会出现错误向采集单元发送唤醒指令，若还是不能收到相应的id信息，即判定其处于断线模式，此时上位机将显示相对应id位置的断线故障信息，方便工作人员尽快排除故障。

(三)can总线具备自动检测功能，提高了系统的可靠性；

(四)can总线采用短帧结构，每一帧字节最大为8个，传输时间短，受干扰概率低，且每一帧都有crc校验，保证数据出错率低；

(五)can总线通信采用事件触发式，通过can控制芯片tja1042t的两个输出端can_h(can高)和can_l(can低)与物理总线相连，而can_h(can高)端的状态只能是高电平或悬浮状态，can_l(can低)端只能是低电平或悬浮状态，因此能避免当系统有错误，出现多节点同时向总线发送数据时，总线呈现短路，从而损坏某些节点的现象；当can节点错误严重的情况下具有自动关闭输出的功能，防止总线上其它节点的操作受到影响，从而保证不会出现因个别节点出问题，总线“锁死”的状态。

(六)烟温复合型火灾报警器对采集的温度或烟雾浓度信息进行分析、打包，通过can_h(can高)、can_l(can低)两条信号线传递给控制单元，控制单元检测到报警信号后，会立即对该id对应的烟温复合型火灾报警器发送二次确认指令，来确认是否为误报，若二次判断返回信号仍为火灾报警信号，则控制模块立即将火情信息反馈到上位机显示界面，并启动喷淋控制系统和声光报警系统。这一设计加大了系统的可靠性。

附图说明：

图1是本实用新型实施例中消防系统结构示意图。

图2是实施例中烟温复合报警器24v转5v电源转换模块原理图；电源正负极通过p2接口接入24v电源，经由一个防反接芯片mb6s传递给dcdc(rt7272bgsp)芯片，实现24v到5v的转换。

图3是实施例中烟温复合报警器-5v转3.3v电源转换模块原理图；来自rt7272bgsp的5v电压经过一个ldo(tpl730f33-5tr)芯片，实现5v到3.3v的转换。

图4是实施例中烟温复合报警器mcu模块原理图；图中的rin1用于温度传感器的adc采集接口，sensor_led_r用于烟雾接收管的adc采集接口，pb0、pb1、usart_tx、usart_rx、pa8、pa9、pa10、rin2为预留接口，pa11、pa12为can数据发送/接收接口，boot0、boot1脚用于外接boot设置电路，bell_alarm外接声音报警电路，led_alarm外接灯光报警电路，relay_m外接继电器控制电路，mcu_led_t用于对烟雾迷宫接收管的控制，jtdo、jtrst、swdio、swclk、jtdi、reset外接jtag下载电路。

图5是实施例中烟温复合报警器烟雾迷宫驱动电路原理图；实现了对红外二极管发射管、接收管的驱动和控制功能，其中p4和p5分别为发射管和接收管的对外接口，sensor_led_t和sensor_led_r分别为与单片机相连的io控制接口。

图6是实施例中烟温复合报警器灯光报警电路原理图；图中led1和led2为烟温复合报警器的两个报警指示灯，图中led_alarm对接mcu对应的控制引脚，通过对引脚的输出控制来实现灯光报警功能。

图7是实施例中烟温复合报警器声音报警电路原理图；图中的s1为蜂鸣器接口，bell_alarm对接mcu对应的控制引脚，实现声音报警功能。

图8是实施例中烟温复合报警器继电器控制电路原理图；图中，relay_m为单片机控制继电器引脚，p1为继电器输出方式选择，常开或常闭，p3为继电器对外输出接口。

图9是实施例中烟温复合报警器温度采集模块电路原理图；图中r51为热敏电阻接入接口，rin1为单片机控制接口，与单片机相对应的接口相连。

图10是实施例中烟温复合报警器can采集模块电路原理图；图中pa11,pa12分别为can总线与单片机通信的收发接口，p6为与烟温复合报警主控制系统通信的can高和can低总线接口。

图11是实施例中烟温复合报警器下载电路原理图；下载电路为烟温复合报警器的下载电路，实现单片机的程序下载和功能调试，j1为双排贴片排针，与jlink设备对接。

图12是实施例中烟温复合报警主控单元电源保护电路原理图；包括防反接电路、过流保护电路、emc保护电路、lc滤波电路。

图13、图14是实施例中烟温复合报警主控单元电源转换模块，实现24v到5v的转换功能，对整个电路的电流进行分流处理。

图15是实施例中烟温复合报警主控单元电源转换模块，5v转3.3v的电源转换电路，用于单独给单片机供电。

图16是实施例中烟温复合报警主控单元电源转换模块，5v转3.3v的电源转换电路，用于给单片机以外供电。

图17是实施例中烟温复合报警主控单元指示灯电路原理图；图中ds9表示5v电源指示灯，ds10表示3.3v电源指示灯，ds1表示can0的通信指示灯，ds2表示can1的通信指示灯，ds3表示can2的通信指示灯，ds4表示can3的通信指示灯，ds5表示can4的通信指示灯，ds6表示can5的通信指示灯，ds7表示can6的通信指示灯，ds8表示can7的通信指示灯。

图18是实施例中烟温复合报警主控单元mcu电源接入电路原理图；该电路分别为芯片内部adc、hva、hvb、lv、flash供电。

图19是实施例中烟温复合报警主控单元adc、hva、hvb、lv、flash的滤波电路；滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。

图20是实施例中烟温复合报警主控单元单片机的晶振电路；预留32.768khz和40mhz晶振电路，提供系统不同需求下的时钟频率。

图21、图22、图23、图24、图25是实施例中烟温复合报警主控单元单片机对外的gpio接口，实现对can、以太网、电机控制、led指示电路的实时、精准控制。

图26是实施例中烟温复合报警主控单元单片机下载电路，实现单片机的程序下载和功能调试。

图27是实施例中烟温复合报警主控单元以太网电路；最高可实现100mb/s的数据传输，图中j2为以太网对外接口。

图28是实施例中烟温复合报警主控单元电机控制电路；u11为电机驱动芯片，通过db0-db3与单片机相连，实现对电机b1的控制。

图29是实施例中烟温复合报警主控单元can信息采集电路；电路中共有8组与上图相同的can通信电路，分别通过各自的can发送接口和接收接口与单片机相连，通过can高和can低与各个烟温复合报警器通信。

图30是实施例中烟温复合报警主控单元图接口电路；图中can0_conn_p——can7_conn_p代表can高总线，can0_conn_n——can7_conn_n代表can低总线，分别对应8个烟雾报警器的can高和can低总线，power、dgnd分别表示电源和地线。

图31是本实用新型控制方法流程示意图。

具体实施方式：

实施例：

一种密集存储场所的消防系统，包括：信号采集单元，控制单元，开关电源，灭火单元，上位机；

所述信号采集单元包括分布在各自点位上的烟温复合报警器，烟温复合报警器对密集存储场所的温度值和烟雾浓度值进行采集；每个烟温复合报警器设置一个唯一的id编号；信号采集单元对采集的数据进行分析、打包，通过can控制芯片的两个输出端can_h和can_l与物理总线相连，然后传输给控制单元；can_h总线和can_l总线采用短帧结构，每一帧字节最大为8个，且每一帧都有crc校验，保证数据出错率低；can_h总线和can_l总线通信采用事件触发式，通过can控制芯片tja1042t的两个输出端can_h和can_l，而can_h端的状态只能是高电平或悬浮状态，can_l端只能是低电平或悬浮状态；

所述控制单元包括：主控单元，与主控单元分别连接的can网络传输接口、以太网通讯模块、电源模块、灭火设备控制模块；所述主控单元接收到报警信号，会立即对该id编号对应的烟温复合报警器发送二次确认指令，来确认是否为误报；若二次判断返回信号仍为火灾报警信号，则主控单元立即通过以太网通讯模块将火情信息反馈到上位机，并启动灭火模块实施灭火；

所述上位机为pc机；所述开关电源为电源模块提供24伏电压；所述灭火单元为水喷淋系统，灭火控制模块通过功率芯片驱动步进电机，开启喷淋设备的控制水阀，启动灭火；待火情解除，可人工复位喷淋装置。这样的电子装置控制的喷淋式灭火系统，可以降低玻璃球洒水喷头喷水器运作稍晚而造成的损失,同时也可以避免一次性使用造成的浪费。

在该方案所述消防系统上实现的一种密集存储场所的消防系统控制方法，过程如下：