消防設備電源無(wú)線(xiàn)監控系統設計

　　消防設備電源無(wú)線(xiàn)監控系統設計

　　消防設備電源監控系統可對消防電源狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控和早期故障狀態(tài)預警。針對有線(xiàn)　消防設備電源監控系統線(xiàn)纜起火時(shí)易毀損.及布線(xiàn)帶來(lái)的安裝、維護困難等問(wèn)題.設計一種無(wú)線(xiàn)數據傳輸的消防設備電源監控系統無(wú)線(xiàn)消防設備電源監控系統由電源采集器、中繼器和監控主機組成，射頻RF無(wú)線(xiàn)組網(wǎng).可實(shí)現對消防設備電源的實(shí)時(shí)監測、故障報警、故障點(diǎn)定位及顯示存儲功能。

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

　　國家標準GB28184—2011《消防設備電源監控系統》…2012年發(fā)布實(shí)施。根據此標準的要求，目前已研制的消防設備電源監控系統，以有線(xiàn)為主，監控器與傳感器采取線(xiàn)纜連接方式。由于消防系統包括自動(dòng)報警、自動(dòng)噴淋、消火栓、防排煙、消防電梯、防火門(mén)及卷簾、應急照明等多個(gè)系統多臺分散的設備，因此有線(xiàn)連接，設計、施工、安裝和維護困難。無(wú)線(xiàn)消防設備電源監控系統，無(wú)需布線(xiàn)，具有施工安裝維護簡(jiǎn)便，成本低等優(yōu)勢，特別適用于大跨度大空間建筑及不便布線(xiàn)、不能聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)所。無(wú)線(xiàn)火災消防系統是有線(xiàn)系統的有效補充。美國1988年伊利諾州電話(huà)局火災和1991年貝爾公司軟件故障致使火災自動(dòng)報警系統癱瘓，造成重大災難，為此2008年美國和日本等國消防協(xié)會(huì )制定了火災監控無(wú)線(xiàn)系統標準.納入消防系統。我國在無(wú)線(xiàn)火災監控系統方面已有很多研究，消防設備電源無(wú)線(xiàn)監控系統也已起步.但還沒(méi)有形成標準。

　　1結構設計

　　無(wú)線(xiàn)消防設備電源監控系統可對設備電源工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，并能顯示和查看各個(gè)設備相關(guān)信息.當電源發(fā)生過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、缺相等故障時(shí)，能發(fā)出報警信號、指出具體故障設備并保存信息，以保證建筑消防系統內各消防設備的供電正常，從而確保消防系統穩定運行。

　　1.1總體結構

　　本文研制的無(wú)線(xiàn)消防設備電源系統由監控主機、中繼器、信號采集器和RF數據傳輸模塊構成。中繼器為數據轉發(fā)單元。當消防設備距離監控主機較遠時(shí)?？稍黾右恢炼嗉壷欣^器轉發(fā)采集器信號，系統結構如圖1所示。

　　1.2射頻RF無(wú)線(xiàn)數據傳輸

　　射頻RF無(wú)線(xiàn)數據傳輸是使用特定頻段中的一個(gè)頻率的電磁波，電信號源經(jīng)調制成射頻信號發(fā)射出去，在接收端再經(jīng)解調成電信號源的傳輸方式。本設計選用433MHz頻率，433MHz頻率除抗干擾強、可支持點(diǎn)對多點(diǎn)無(wú)線(xiàn)數據通訊外，在我國是開(kāi)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間組成監控數據傳輸網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現數據無(wú)線(xiàn)傳輸。在傳感器、控制主機中，嵌人RF芯片和天線(xiàn)。

　　RF在空曠區域傳輸距離為100ITI左右，為加長(cháng)傳輸距離.可在采集器與監控主機問(wèn)增加RF轉發(fā)中繼器。

　　1.3終端設備電源信號采集器

　　電源傳感器采集的是電壓、電流模擬信號，在傳感器中嵌入單片機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之間，進(jìn)行串行接口通訊.實(shí)現數據互聯(lián)，通過(guò)解析采集器的數據通訊協(xié)議.可以從輸出數據中得到報警部位、報警類(lèi)型、系統運行狀態(tài)、故障狀況等信息。這些信息對判斷故障真偽、了解報警點(diǎn)位置、掌握設備具體運行情況極為重要。

　　1.4報警通訊協(xié)議

　　采用串行口異步通信。

　　數據幀由用戶(hù)碼、識別碼、事件類(lèi)別碼、事件碼、系統碼及防區碼及校驗碼組成。采集器地址碼是采集器的唯一標識，可確定采集器位置。事件類(lèi)別碼為所有事件分類(lèi)，如采集器工作狀態(tài)、監控點(diǎn)設備故障、本機故障、通訊故障等。事件為具體事件，如監控點(diǎn)電源故障中的欠壓、過(guò)壓、過(guò)流、缺相、短路等。當控制主機接收到采集器發(fā)送的數據包，就可以判斷是否有故障，故障點(diǎn)位置及具體故障類(lèi)型。

　　因為監控系統的實(shí)時(shí)性，數據傳輸以采集器向中繼器或監控主機發(fā)送信息，中繼器接收采集器信息轉發(fā)給監控主機形式。設定任務(wù)優(yōu)先級，監控點(diǎn)設備電源故障傳送為最高優(yōu)先級，當執行其它任務(wù)時(shí)，若有故障信息，采用中斷方式，執行故障報警。

　　2系統硬件設計

　　2.1控制主機

　　監控主機完成接收、顯示、存儲采集器傳送的監控點(diǎn)設備電源工作狀態(tài)、故障信息，并通過(guò)電話(huà)線(xiàn)將故障傳達給消防中心。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擴展單元、存儲單元、矩陣按鍵單元、LCD顯示單元、警鈴驅動(dòng)單元、電話(huà)線(xiàn)接口、RS485接口和電源穩壓和電池充電檢測單元。RS485接口與LED顯示屏連接：電話(huà)線(xiàn)接口接人報警電話(huà)。

　　2.2電源信號采集器

　　電源信號采集器設置在消防設備電源供電開(kāi)關(guān)處，實(shí)時(shí)監測消防設備電源的工作狀　態(tài)，當發(fā)生短路、斷路、故障或人為切斷消防設備電源時(shí)，立即發(fā)出無(wú)線(xiàn)報警信號，同時(shí)將警報經(jīng)RF發(fā)射單元發(fā)射出去。無(wú)故障情況下，定期傳送采集器工作狀態(tài)參數。

　　采集器由單片機、電壓采集單元和RF發(fā)射模塊構成。單片機選用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

　　中繼器為數據轉發(fā)單元.由單片機TMP87P809和RF收、發(fā)模塊SYN400R、NDR433A組成。

　　2.4RF無(wú)線(xiàn)數據傳輸模塊

　　RF為短距離無(wú)線(xiàn)數據傳輸，一般在100m以下RF芯片體積小、功耗低、性能穩定、抗干擾能力強，與單片機連接容易.并且RF工作在開(kāi)放的ISM頻段，可直接使用，組網(wǎng)成本低。RF無(wú)線(xiàn)通訊模塊電路如圖3、圖4所示。