消防設(shè)備電源無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

　　消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)可對消防電源狀態(tài)進行實時監(jiān)控和早期故障狀態(tài)預(yù)警。針對有線　消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)線纜起火時易毀損.及布線帶來的安裝、維護困難等問題.設(shè)計一種無線數(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)控主機組成，射頻RF無線組網(wǎng).可實現(xiàn)對消防設(shè)備電源的實時監(jiān)測、故障報警、故障點定位及顯示存儲功能。

　　建筑物內(nèi)的自動消防系統(tǒng)日益完善，而火災(zāi)發(fā)生時消防設(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)包括自動報警、自動噴淋、消火栓、防排煙、消防電梯、防火門及卷簾、應(yīng)急照明等多個系統(tǒng)多臺分散的設(shè)備，因此有線連接，設(shè)計、施工、安裝和維護困難。無線消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，無需布線，具有施工安裝維護簡便，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、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)自動報警系統(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

　　無線消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)可對設(shè)備電源工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，并能顯示和查看各個設(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，能發(fā)出報警信號、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、中繼器、信號采集器和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)控主機較遠(yuǎn)時。可增加一至多級中繼器轉(zhuǎn)發(fā)采集器信號，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頻率的電磁波，電信號源經(jīng)調(diào)制成射頻信號發(fā)射出去，在接收端再經(jīng)解調(diào)成電信號源的傳輸方式。本設(shè)計選用433MHz頻率，433MHz頻率除抗干擾強、可支持點對多點無線數(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間組成監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸。在傳感器、控制主機中，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)控主機問增加RF轉(zhuǎn)發(fā)中繼器。

　　1.3終端設(shè)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，進行串行接口通訊.實現(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)中得到報警部位、報警類型、系統(tǒng)運行狀態(tài)、故障狀況等信息。這些信息對判斷故障真?zhèn)巍⒘私鈭缶c位置、掌握設(shè)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(shù)據(jù)幀由用戶碼、識別碼、事件類別碼、事件碼、系統(tǒng)碼及防區(qū)碼及校驗碼組成。采集器地址碼是采集器的唯一標(biāo)識，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)控點設(shè)備故障、本機故障、通訊故障等。事件為具體事件，如監(jiān)控點電源故障中的欠壓、過壓、過流、缺相、短路等。當(dāng)控制主機接收到采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)包，就可以判斷是否有故障，故障點位置及具體故障類型。

　　因為監(jiān)控系統(tǒng)的實時性，數(shù)據(jù)傳輸以采集器向中繼器或監(jiān)控主機發(fā)送信息，中繼器接收采集器信息轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控主機形式。設(shè)定任務(wù)優(yōu)先級，監(jiān)控點設(shè)備電源故障傳送為最高優(yōu)先級，當(dāng)執(zhí)行其它任務(wù)時，若有故障信息，采用中斷方式，執(zhí)行故障報警。

　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　2.1控制主機

　　監(jiān)控主機完成接收、顯示、存儲采集器傳送的監(jiān)控點設(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(qū)動單元、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：電話線接口接人報警電話。

　　2.2電源信號采集器

　　電源信號采集器設(shè)置在消防設(shè)備電源供電開關(guān)處，實時監(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，立即發(fā)出無線報警信號，同時將警報經(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、電壓采集單元和RF發(fā)射模塊構(gòu)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)單元.由單片機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，與單片機連接容易.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。