火灾报警无线通讯底座的制作方法

火灾报警无线通讯底座的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种火灾报警无线通讯底座，包括天线以及底座壳体，底座壳体内设有电路板以及警报播放单元，电路板上设有无线通讯模块，无线通讯模块包括RF前端收发器、FLASH存储器、RAM存储器以及MCU控制单元，警报播放单元包括扬声器、发声腔、设于电路板上的语音集成电路与功放电路。本发明的火灾报警无线通讯底座，具备疏散警报功能、节点信号丢失监测、低功耗长寿命工作周期；通过外观结构设计可与各类独立式火灾触发器件或火灾联动器件等单独进行结合，从而构成无线火灾报警终端产品，成为一种理想的无线火灾报警系统重要前端部件，具有广泛的应用价值。
【专利说明】火灾报警无线通讯底座
【技术领域】
[0001]本发明涉及消防报警领域，更具体地说是涉及一种火灾报警无线通讯底座。
【背景技术】
[0002]无线火灾报警系统较之有线火灾报警系统，具有装拆维护方便，不需布线作业等优点，特别适用于那些已经建成且需要安装火灾报警的场所。但现时推广应用无线火灾报警系统，在系统结构、产品形态、传输模式、电池使用寿命等方面都存在一些问题，尚未达到有线报警系统的成熟水平、制约了其推广应用，具体如下:
[0003]I)由于涉及人民生命财产安全，火灾探测报警产品是我国最早实行强制性3C认证的产品，具有严格的市场准入和质量监管体系。目前普遍采取的做法是，采用独立式感烟火灾探测报警器，通过加入无线通讯手段，组成无线火灾报警系统。由于独立式感烟火灾探测报警器本身具有独立探测报警能力，属于现场报警产品，因此，不必通过有线连接来实现远程报警。在独立式感烟火灾探测报警器基础上建立的无线系统是一种报警功能外延扩展，即不破坏火灾现场报警，又能发挥无线通讯优势、实现集中报警，从而达到及早发现火情，及早通知值班人员开展灭火救援活动、减少事故损失及人员伤亡的目的。这类系统构成模式在法规上是允许的。目前这类系统备受推崇，在部分省市甚至通过制定地方法规来支持推广应用。但在具体产品形态上，一些厂商为了美观和缩小体积，将无线通讯组件或模块直接嵌入独立式探测器狭小的空间中组成无线探测器，甚至两者共用一组电池、在结构上和电气上造成相互影响，严重破坏了认证产品的一致性要求，属于严厉禁止行为。
[0004]2)无线火灾报警系统的传输模式对能否及时发出火灾报警和故障报警具有重要意义。根据GB4717-2005《火灾报警控制器》标准，火警延时不大于10s，故障报警延时不大于100s。由于受到火灾探测器的体积限制及电池容量和耐久性的限制，目前在实际应用的无线火灾探测器仅有发射功能。即采用单发型通讯模式:无线火灾报警系统中的报警主机平时只工作在接收状态，而火灾探测器在正常情况下不需要发射什么信息，可以休眠不工作，基本不耗电。火灾探测器中的感烟部分则采用间隙工作方式、只在发生火情或探测器故障时，才主动向报警主机发送火灾或故障信号，所以整个火灾探测器的平均耗电电流可以很小，带来的好处是，火灾探测器电池的工作寿命较长。然而单发型的不足之处在于:火灾探测器自动发送出来的信号会随着整个无线火灾报警系统中的火灾探测器数量增多而产生竞争现象，无法使众多火灾探测器满足规定的延时要求，不符合GB4715-2005标准要求。其次，一旦某探测电路失效或被窃，则该火灾探测器本身永远发不出信号，使报警主机永远识别不了探测器的丢失故障，从而在关键时刻产生漏报事故，这是GB4715-2005标准所不允许的。对一个优秀的无线火灾报警系统来说，对无线探测器进行故障监测是一项基本功能。理想情况下，无线报警主机应主动定时地查询无线探测器状态，强制探测终端发回应答信号，及时发现失效现象。因此，采用双发通讯模式是必须的。但采用双发通讯模式使得无线探测器必须时刻处于接收状态，而且要定时应答，这将消耗大量电能，很难满足长电池使用寿命的要求，这也是大部分厂家舍弃双发通讯模式的原因。[0005]3)火灾探测器电池使用寿命的长短决定电池更换周期，这对于人们是否愿意使用它具有决定意义。为加强消防安全工作，增强全社会抵御火灾的能力，公安部消防局于2006年7月21日下发了《关于推广应用独立式感烟报警器等消防技术的通知》(公消[2006]300号)，明确指出，在现行国家消防技术规范尚未规定设置火灾自动报警系统的建筑和场所，应当推行安装独立式火灾自动报警器。目前，在全国范围内正在兴起一股推广独立式探测报警器的热潮。根据GB20517-2006《独立式感烟火灾探测报警器》的要求，独立式探测报警器的电池使用寿命最低要求为一年。这就意味使用这种探测器最短需要一年更换一次电池。目前市场上大多数独立式探测报警器指标为一年，刚好满足国家标准的最低要求。但是对绝大多数使用者，特别是对于一些特殊人群(老、弱、残等)来说、这样的更换周期太短，难以忍受。因为时间过短，火灾探测器一旦欠电，如不及时更换，则会发出刺耳的提示声，干扰使用者工作或生活环境。使用户不得不采取如下措施，取下探测器，丢弃在一边。从而事与愿违，达不到消防安全保护的作用。虽然近几年随着低功耗电子元器件以及高能电池的出现，独立式探测报警器的电池使用寿命大大提高，大于I年以上电池使用寿命的探测器已经出现，但是，仍然不能满足人们的需求。事实上，不同用户对更换电池的时间有着不同的要求。例如:高校学校宿舍希望至少大于4年，跟随学生毕业换届而更换一次电池；家庭使用者则希望越长越好，至少应大于5年，避免电池更换带来的麻烦。当前，采用无线射频技术与独立探测报警技术相结合的技术方案是推广独立式探测报警装置的重要趋势，对于无线火灾探测器，要获得成功推广应用，其无线通讯部分应与探测报警器部分保持相同一致的电池使用寿命，这对于采用双发通讯模式的优秀无线报警系统来说极具挑战。因此，如何兼顾报警性能与节能要求是一项关键技术。
[0006]4)无线火灾探测器除自身探测到火情，自动发出火灾报警外，还能在接受到无线联动指令后主动发出疏散警报，这对于火灾初期疏散逃生能起到应急事故广播的作用。众所周知。发生火灾时，唯一的逃生时机就是火灾初期。一旦错过这个时机基本就没有自主逃生的能力了，也几乎就没有生存的希望了。火灾初期，燃烧物会产生大量的有毒气体。这些气体会悄然无声地使人窒息丧失逃生能力，甚至直接致人死亡。而这些气体又很难被发现，尤其是人们在熟睡中时，这也是夜间发生火灾时人员死亡率居高不下的直接原因。国外的经验表明，设置火灾报警设施必须与应急广播系统联动才能取得最佳的逃生效果。在居民住宅、学校宿舍楼以及大型集市等人员密集的场所，大都没有安装事故广播系统。即使有安装，也是在公共走廊等地方布置。其发出的声音对于密闭房间内熟睡的人们往往起不到及时唤醒的作用。目前，在这类场合正在推广安装独立式火灾探测器，完全可以利用这类探测器在火灾发生时近距离地发出声警报声响，提醒人们立即撤离。因此，兼具疏散警报功能的无线火灾探测器将更受人们欢迎、更具有推广应用价值。

【发明内容】

[0007]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种火灾报警无线通讯底座。
[0008]为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案:
[0009]一种火灾报警无线通讯底座，包括天线以及底座壳体，所述底座壳体内设有电路板以及警报播放单元，所述电路板上设有无线通讯模块，所述无线通讯模块包括RF前端收发器、FLASH存储器、RAM存储器以及MCU控制单元，所述RF前端收发器的一端与天线相连，RF前端收发器的另一端与MCU控制单元相连，所述FLASH存储器以及RAM存储器均与MCU控制单元相连；
[0010]所述警报播放单元包括扬声器、发声腔、设于电路板上的语音集成电路以及功放电路，所述扬声器设于发声腔内，所述MCU控制单元通过依次通过语音集成电路以及功放电路与扬声器相连；
[0011]所述MCU控制单元还设有与火灾联动器件相连的联动输出接口以及与火灾触发器件相连的报警输入接口；
[0012]还包括用于给火灾报警无线通讯底座提供电源的电池，所述电池设于底座壳体内；
[0013]所述火灾报警无线通讯底座与报警主机之间通过无线传输方式实现双向通讯。
[0014]所述电路板上还设有电压检测电路，所述电压检测电路的一输入端与所述电池相连，另一输入端与火灾联动部件中的自带电池相连或者与火灾触发器件中的自带电池相连；
[0015]所述电 压检测电路的输出端与MCU控制单元中的模/数转换接口相连。
[0016]所述报警输入接口为无源触点型结构。
[0017]所述火灾触发器件为独立式感烟火灾探测报警器或非编址型手动火灾报警按钮。
[0018]所述火灾联动器件为火灾声光警报器。
[0019]所述火灾报警无线通讯底座采用卡扣机构与火灾联动器件或火灾触发器件相连。
[0020]所述无线通讯模块的无线频率采用以下ISM频段中的一种，所述ISM频段包括434MHz、470MHz、860MHz、900MHz 以及 2.4GHz。
[0021]所述MCU控制单元控制警报播放单元发出的报警信号音量从45dB逐渐增大至75dB。
[0022]所述报警输入接口包括报警比较器、开路比较器、短路比较器以及上拉电阻，
[0023]所述报警比较器的一输入端与上拉电阻的外端相连，所述报警比较器的另一输入端通过第一分压电阻组与上拉电阻的内端相连，所述报警比较器的输出端与MCU控制单元相连；
[0024]所述开路比较器的一输入端与上拉电阻的外端相连，所述开路比较器的另一输入端通过第二分压电阻组与上拉电阻的内端相连，所述开路比较器的输出端与MCU控制单元相连；
[0025]所述短路比较器的一输入端与上拉电阻的外端相连，所述短路比较器的另一输入端通过第三分压电阻组与上拉电阻的内端相连，所述短路比较器的输出端与MCU控制单元相连。
[0026]所述的无线通讯模块的侦听电流≤7uA、平均休眠电流≤3uA、接收灵敏度 -112dbm,最大发射电流< 64mA,发射功率在Idbm~17dbm范围内可调。
[0027]所述的电池采用锂电池，其电容量大于2600mAh，所述火灾报警无线通讯底座的平均工作电流小于33uA。
[0028]所述无线通讯模块每隔一秒自动唤醒并进入侦听工作周期，侦听工作周期为1ms，所述侦听工作周期包括以下任务:
[0029]I)无线通讯模块监测所连接的火灾触发器件是否发出火警信号，若火灾触发器件发出火警信号，无线通讯模块在3秒内向报警主机发送火警信号；
[0030]2)无线通讯模块监测所连接的火灾触发器件是否存在短路或开路故障，若存在上述故障，无线通讯模块在100秒以内向报警主机发送故障信号；
[0031]3)无线通讯模块监测报警主机是否发出疏散警报信号，若接收到疏散警报信号，则判断:
[0032]a)若与所述火灾报警无线通讯底座相连接的是火灾触发器件，则通过警报播放单兀在3秒内发出报警声；
[0033]b)若与所述火灾报警无线通讯底座相连接的是火灾联动器件，则由火灾联动器件本身在3秒内发出报警声。
[0034]I)所述无线通讯模块监测所连接的火灾触发器件是否发出火警信号，若火灾触发器件发出火警信号，无线通讯模块立即以2秒间隔重复5次向报警主机发送火警信号；
[0035]2)所述无线通讯模块监测所连接的火灾触发器件是否存在短路或开路故障，若存在上述故障，无线通讯模块立即以5秒间隔重复10次向报警主机发送故障信号。
[0036]所述MCU控制单元每隔300秒控制所述电压检测电路采集其输入端的电压值，并将采集到的电压值信号发送至报警主机。
[0037]与现有技术相比，采用本发明的一种火灾报警无线通讯底座具有以下优点:
[0038]1、本发明采用独立底座结构，集成了无线通讯、警报声响、电池及其检测等项功能。在物理空间上与各类独立式火灾触发器件或火灾联动器件在物理上实现硬连接，在电气上实现信号无源连接，共同组成如无线火灾探测器、无线手动报警按钮以及无线声光警报器等，既保证了无线探测器结构整体性、外型美观性，又不破坏已有报警产品的性能一致性，从而满足消防报警系统产品市场准入的严格要求。这是目前这类无线产品的最佳形态和发展趋势。
[0039]2、本发明采用双向通讯模式(双发模式)。无线通讯底座除能主动发送火警和故障信号，达到火警延时不大于10s，短路故障以及开路故障报警延时不太于10s的关键指标夕卜，还能实时监听接收报警主站联络信号，回送应答信号，从而及时发现火灾报警无线通讯底座信号丢失等故障现象，避免探测器保护区域内火灾漏报事故的发生。
[0040]3、本发明在无线通讯底座有限空间内采用电池供电。为满足双向通讯要求，采用了微电流侦听、间隙通讯等低功耗处理技术，使得正常监控下无线底座平均功耗小于33uA，在采用不小于2600mAh电池供电条件下，工作时间大于5年，从而兼顾了报警性能与节能要求，大幅延长了更换电池的周期，达到了市场规模应用所期望的要求。
[0041]4、本发明在无线通讯底座内设置了疏散警报器件、当侦听到无线联动指令后，能迅速启动疏散警报功能。无论无线通讯底座所组合的火灾触发器件是否处于报警状态，无线通讯底座均能独立发出警报声响。在火灾初期，利用这些大量布置在封闭空间内的无线火灾探测器，能及时通知和唤醒熟睡中的人们，抓住火势初期蔓延较缓慢的有利时机进行疏散逃生，从而挽救更多的生命。
[0042]综上所述，与现有技术相比，本发明的火灾报警无线通讯底座有益效果是:一种有限空间的无线通讯底座，具备疏散警报功能、节点信号丢失监测、低功耗长寿命工作周期；通过外观结构设计可与各类独立式火灾触发器件或火灾联动器件等单独进行结合，从而构成无线火灾报警终端产品，成为一种理想的无线火灾报警系统重要前端部件，具有广泛的应用价值。本发明特点是目前同类产品所不具备的，本发明特别适合于集体宿舍楼、高层住宅住户、大型集贸市场、敬老院、幼儿园等人员密集场所。
【专利附图】

【附图说明】
[0043]图1是本发明的火灾报警无线通讯底座的原理示意图；
[0044]图2是图1中的无线通讯模块的原理示意图；
[0045]图3是图1中的警报播放单元以及联动输出接口的原理示意图；
[0046]图4是图1中的报警输入接口的原理示意图；
[0047]图5是图1中的电压检测电路的流程示意图；
[0048]图6是本发明的应用实施例1的外观示意图；
[0049]图7是本发明的应用实施例1的原理示意图；
[0050]图8是本发明的应用实施例2的外观示意图；
[0051 ]图9是本发明的应用实施例2的原理示意图；
[0052]图10是本发明的应用实施例3的外观示意图；
[0053]图11是本发明的应用实施例3的原理示意图。
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0055]请参阅图1所示的一种火灾报警无线通讯底座，包括天线11以及底座壳体12，底座壳体12内设有电路板13以及警报播放单元，电路板13上设有无线通讯模块15，无线通讯模块的无线频率可以采用以下ISM频段中的一种，所述ISM频段包括434MHz、470MHz、860MHz,900MHz以及2.4GHz。例如，无线通讯模块15可以选用上海逻迅信息科技有限公司SmartNode无线通讯模块(具体参见图2所示)，其包括RF前端收发器151、FLASH存储器152、RAM存储器153以及MCU控制单元154，RF前端收发器151的一端通过馈线与天线11相连，RF前端收发器151的另一端与MCU控制单元154相连，FLASH存储器152以及RAM存储器153均与MCU控制单元154相连；MCU控制单元例如采用Silabs系列单片机，包含有TTL串口、数字量I/O、模拟量A/D转换等，该无线通讯模块具有如下特点:(I)较宽的电压范围(1.8V?6V) ; (2)极低的工作功耗:休眠模式时电流仅60nA (唤醒时间120us)，侦听电流7uA (可立即接受数据)(3)支持外部中断和RTC唤醒，(4)支持CSMA/CA机制，(5)支持RSSI (接收信号强度指示)/LQI (链路质量指示);(6)采用470MHz通讯频率，具有抗干扰、绕射、穿透能力强的优点；(7)采用SmartNode通讯协议,支持点对点、点对多点、多级中继通讯；支持64信道及跳频工作模式；(8)优良的接受灵敏度:-112dbm;(9)支持串口通讯、状态采集、控制输出、开关量跳变捕获、模拟量采集等操作。
[0056]再请参见图3所示的警报播放单元包括扬声器141、发声腔142、设于电路板上的语音集成电路143以及功放电路144，扬声器141设于发声腔142内，所述MCU控制单元154依次通过语音集成电路143以及功放电路144与扬声器141相连；语音电路143提供预先录制好的疏散提示语音。考虑到家庭、宿舍等场所在夜间突然发出高分贝声响易对人体造成伤害，语音报警信号的初始声压级不大于45 d B，并逐渐增大至75 d B。
[0057]MCU控制单元154上还设有与火灾联动器件81相连的联动输出接口 155以及与火灾触发器件82相连的报警输入接口 156 ；
[0058]所述火灾报警无线通讯底座无线与报警主机之间通过无线传输方式实现双向通τΗ ο
[0059]为了与所连接的火灾触发器件之间发生断路、断路故障时不影响各自的工作性能，报警输入接口 156可以采用无源触点型结构。
[0060]以图4为例的报警输入接口 156包括一组电平比较电路，该电平比较电路包括报警比较器157、开路比较器158、短路比较器159以及上拉电阻RU，
[0061]报警比较器157的一输入端与上拉电阻RU的外端相连，报警比较器157的另一输入端通过第一分压电阻组160与上拉电阻RU的内端相连，报警比较器157的输出端与MCU控制单元154相连；
[0062]开路比较器158的一输入端与上拉电阻RU的外端相连,开路比较器158的另一输入端通过第二分压电阻组161与上拉电阻RU的内端相连，开路比较器158的输出端与MCU控制单元154相连；
[0063]短路比较器159的一输入端与上拉电阻RU的外端相连,短路比较器159的另一输入端通过第三分压电阻组162与上拉电阻RU的内端相连，短路比较器159的输出端与MCU控制单元154相连。
[0064]其中，第一分压电阻组160内包括串联的第一电阻Rl以及第二电阻R2，第二分压电阻组161内包括串联的第三电阻R3以及第四电阻R4，第三分压电阻组162内包括串联的第五电阻R5以及第六电阻R6 ；
[0065]本发明的火灾报警无线通讯底座通过报警输入接口 156中的上拉电阻RU的外端与火灾触发器件82通过导线L连接。除监控火灾触发信号外，还监控连接线路的短路和开路故障。故障监控是火灾报警设备的重要技术特征，目的是及时发现异常，杜绝火灾漏报现象的发生。报警输入接口中的3组分压电阻与比较器组成4种状态判断电路，分压电阻的作用是当所监控的某状态出现时，确保其中一组比较器输出高电平，其它比较器输出低电平。4种状态的判断是这样实现的:(I)正常情况下，报警触点未动作，上拉电阻RU、串联电阻RS和终端电阻RZ组成触点监控分压电路，得到分电压Ui=UO,经3组比较器比较后输出低电平，MCU控制单元154判断为正常信号；(2)当火警出现时，报警触点动作，终端电阻RZ=0，上拉电阻RU与串联电阻RS分压，得到Ui=Ul，与第一电阻Rl-第二电阻R2分压电平进行比较，输出高电平至ΡΙ01，MCU控制单元154判断为火警信号；(3)当火灾报警无线通讯底座与火灾触发器件连接导线脱离时，串联电阻RS=-，得到Ui=V,与第三电阻R3-第四电阻R4分压电平进行比较，输出高电平至P102，MCU控制单元154判断为开路故障信号；(4)当连接导线对地短路时，Ui=0，与第五电阻R5-第六电阻R6分压电平进行比较，输出高电平至P103，MCU控制单元154判断为短路故障信号；
[0066]还包括用于给火灾报警无线通讯底座提供电源的电池16，电池16设于底座壳体12内；
[0067]火灾报警无线通讯底座与报警主机之间通过无线传输方式实现双向通讯。
[0068]再请参见图5所示，其中电路板13上还设有电压检测电路17，电压检测电路17为两个阻抗匹配电路171、172，其中一个阻抗匹配电路172与电池16相连，另一个阻抗匹配电路171与火灾联动部件中的自带电池相连或者与火灾触发器件中的自带电池相连；电压检测电路17的输出端与MCU控制单元154中的模/数转换接口相连。MCU控制单元154通过ADCl和ADC2将上述电池电压进行模数转换，得到相对应的电压数字量值后，将电压信号发送给报警主机，由报警主机将其与预设的对应火灾报警无线通讯底座不同输入端的允许最低电压值进行比较，进行欠压状态的评估判断。与此同时，报警主机立即回复应答，从而完成了一次火灾报警无线通讯底座与报警主机的通讯联络。正由于存在这样的定时联络，当报警无线通讯底座发生致命故障或丢失时，无线主站就能据此及时发现，并发出故障报警。由于MCU控制单元进行ADC转换需要消耗较多的电流，故时间间隔不能太短，设定300秒转换周期是较适合的。单次无线模块上报联络通讯将耗时20ms，其发射电流64mA、接受电流20mA，若未收到主站应答，无线底座会重复发射3次。其最大消耗的电流与休眠平均静态电流加权相加，得到平均功耗为33uA。
[0069]实施例1
[0070]再请参见图6、图7所示，本发明的火灾报警无线通讯底座与自带电源的独立式火灾探测器821构成无线式火灾探测器，具体选用的独立式火灾探测器型号为:FSK01ZZ-S，该探测器通过国家3C强制认证，带有I个移报触点(无源报警输出)、监视电流15uA以及超过5年的电池使用寿命。无线通讯底座采用与该探测器直径相同的圆柱体形状、两者通过卡扣机构实现上、下壳体合盖组合。无线通讯底座内部包括无线通讯模块、报警输入接口、警报播放单元、扬声器、发声腔、电池、电池电量检测单元、天线、底座壳体等部件。其中报警输入接口通过导线与独立式探测器的移报接口相连接，独立式探测器的电池正负端接入底座中的电压检测电路,天线位于底座壳体的外侧,两者合为一体；天线通过馈线与底座内部的无线通讯模块相连。
[0071]无线通讯模块的侦听电流≤ 7uA、平均休眠电流≤ 3uA、接收灵敏度≤ _112dbm,最大发射电流< 64mA，发射功率在Idbm~17dbm范围内可调。
[0072]火灾报警无线通讯底座是这样工作的:无线通讯模块平时处于休眠状态，每秒钟自动唤醒I次，进入侦听工作周期，执行如下任务:任务1:检测所连接的火灾触发器件是否发出火警信号(即触点动作)；任务2:检测所连接的火灾触发器件是否出现连线短路、开路故障；任务3:侦听主站是否发来联动命令。
[0073]如果检测到上述任务I情况，模块将立即以2秒间隔向主站发送，重复5次，以确保主站10秒内收到上报的火警信息；如果检测到上述任务2情况，模块将立即以5秒间隔向主站发送，重复10次，以确保主站100秒内收到上报的故障信息；如果检测到上述任务3情况，则执行联动输出。如果未检测到以上3种情况，模块立即恢复到休眠状态，等待下一个侦听周期的到来。在正常情况下，侦听工作周期为lms，侦听电流≤ 7uA。由于休眠电流为1.4uA，故模块休眠期平均静态电流为≤ 3uA。
[0074]本实施例中，采用CR17450 3V 2600mAh的锂电池，该电池体积小、满足底座空间
有限、与探测器整合外型要求美观的要求。其次，与无线模块低功耗特性配合满足了兼顾双向实现通讯与节能的要求。无线底座电池寿命大于5年，与独立式探测器的5年电池寿命
保持一致。
[0075]无线底座具体电源功耗计算如下:
[0076] 无线底座的年度消耗电量=每小时工作消耗X24小时X365天+每年额外消耗(D)；[0077]每小时工作消耗=静态消耗(A) +巡检消耗(B) +应答消耗(C)；
[0078]其中:
[0079]( I)静态消耗㈧计算:为底座静态平均电流3uA ；
[0080](2)巡检消耗⑶计算:
[0081]每5分钟巡检上报一次，每次发射平均电流64mA、发射时长40ms (单次发射时长20ms，按最差通讯状态，重发次数为2次)、重复发射3次数；每小时巡检上报12次(60分钟/5 分钟=12)；
[0082]因此，每小时巡检消耗电量(B)=[64mAX(40ms/1000ms/3600s) X3] X 12 次=25.6uA
[0083](3)应答消耗(C)计算:
[0084]每5分钟应答一次，应答时长20ms，平均电流为20mA，接受次数为I次，每小时应答12次；
[0085]因此:每小时应答消耗电量(C)=[20mAX (20ms/1000ms/3600s) X3] X 12 次=4.0uA ；
[0086](4)每年额外消耗(D)计算:
[0087]包括每年两次人工巡检消耗和主站故障引起的额外应答消耗，共计消耗:
7.8 ImAh ；
[0088]综上，无线底座的每小时工作消耗=(A) + (B)+ (C)=3.0uAX 25.6uA+4.0uA=32.6uA ；
[0089]无线底座年度总消耗电量为:32.6X24小时X 365天+7.81mAh=293.38mAh ；
[0090]5年总消耗电量计算:
[0091](I)无线底座设计的有效工作电压为3V-2.5V±5%区间。
[0092](2)无线底座年度平均功耗=年度总消耗/365/24==293.38/365/24=33.49uA ；
[0093](3)查电池的放电特性曲线可知，电池放电容量5mAh条件下，电压由3V降至2.5V期间可使用的电量约2400mAh，假设电池的年度自然损耗为0.5%，得到如表1计算:
[0094]表1
【权利要求】
1.一种火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 包括天线以及底座壳体，所述底座壳体内设有电路板以及警报播放单元，所述电路板上设有无线通讯模块，所述无线通讯模块包括RF前端收发器、FLASH存储器、RAM存储器以及MCU控制单元，所述RF前端收发器的一端与天线相连，RF前端收发器的另一端与MCU控制单元相连，所述FLASH存储器以及RAM存储器均与MCU控制单元相连； 所述警报播放单元包括扬声器、发声腔、设于电路板上的语音集成电路以及功放电路，所述扬声器设于发声腔内，所述MCU控制单元依次通过语音集成电路以及功放电路与扬声器相连； 所述MCU控制单元还设有与火灾联动器件相连的联动输出接口以及与火灾触发器件相连的报警输入接口 ； 还包括用于给火灾报警无线通讯底座提供电源的电池，所述电池设于底座壳体内； 所述火灾报警无线通 讯底座与报警主机之间通过无线传输方式实现双向通讯。
2.根据权利要求1所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述电路板上还设有电压检测电路，所述电压检测电路的一输入端与所述电池相连，另一输入端与火灾联动部件中的自带电池相连或者与火灾触发器件中的自带电池相连； 所述电压检测电路的输出端与MCU控制单元中的模/数转换接口相连。
3.根据权利要求2所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述报警输入接口包括报警比较器、开路比较器、短路比较器以及上拉电阻， 所述报警比较器的一输入端与上拉电阻的外端相连，所述报警比较器的另一输入端通过第一分压电阻组与上拉电阻的内端相连，所述报警比较器的输出端与MCU控制单元相连； 所述开路比较器的一输入端与上拉电阻的外端相连，所述开路比较器的另一输入端通过第二分压电阻组与上拉电阻的内端相连，所述开路比较器的输出端与MCU控制单元相连； 所述短路比较器的一输入端与上拉电阻的外端相连，所述短路比较器的另一输入端通过第三分压电阻组与上拉电阻的内端相连，所述短路比较器的输出端与MCU控制单元相连。
4.根据权利要求1所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述报警输入接口为无源触点型结构。
5.根据权利要求1所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述火灾触发器件为独立式感烟火灾探测报警器或非编址型手动火灾报警按钮。
6.根据权利要求1所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述火灾联动器件为火灾声光警报器。
7.根据权利要求1所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述火灾报警无线通讯底座采用卡扣机构与火灾联动器件或火灾触发器件相连。
8.根据权利要求1所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述无线通讯模块的无线频率采用以下ISM频段中的一种，所述ISM频段包括434MHz、470MHz、860MHz、900MHz 以及 2.4GHz。
9.根据权利要求1所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于:所述MCU控制单元控制警报播放单元发出的报警信号音量从45 d B逐渐增大至75dB。
10.根据权利要求1所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述的无线通讯模块的侦听电流≤7uA、平均休眠电流≤3uA、接收灵敏度≤-112dbm,最大发射电流< 64mA,发射功率在Idbm~17dbm范围内可调。
11.根据权利要求1所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述的电池采用锂电池，其电容量大于2600mAh，所述火灾报警无线通讯底座的平均工作电流小于33uA。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述无线通讯模块每隔一秒自动唤醒并进入侦听工作周期，侦听工作周期为1ms，所述侦听工作周期包括以下任务: 1)无线通讯模块监测所连接的火灾触发器件是否发出火警信号，若火灾触发器件发出火警信号，无线通讯模块在3秒内向报警主机发送火警信号； 2)无线通讯模块监测所连接的火灾触发器件是否存在短路或开路故障，若存在上述故障，无线通讯模块在100秒以内向报警主机发送故障信号； 3)无线通讯模块监测报警主机是否发出疏散警报信号，若接收到疏散警报信号，则判 断: a)若与所述火灾报警无线通讯底座相连接的是火灾触发器件，则通过警报播放单元在3秒内发出报警声； b)若与所述火灾报警无线通讯底座相连接的是火灾联动器件，则由火灾联动器件本身在3秒内发出报警声。
13.根据权利要求12所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 1)所述无线通讯模块监测所连接的火灾触发器件是否发出火警信号，若火灾触发器件发出火警信号，无线通讯模块立即以2秒间隔重复5次向报警主机发送火警信号； 2)所述无线通讯模块监测所连接的火灾触发器件是否存在短路或开路故障，若存在上述故障，无线通讯模块立即以5秒间隔重复10次向报警主机发送故障信号。
14.根据权利要求2所述的火灾报警无线通讯底座，其特征在于: 所述MCU控制单元每隔300秒控制所述电压检测电路采集其输入端的电压值，并将采集到的电压值信号发送至报警主机。
【文档编号】G08B17/00GK104036610SQ201310506994
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】张振伟, 官宏运, 曹伟, 张德健, 徐琰, 刘盛鹏, 方戍, 吉倍平 申请人:公安部上海消防研究所