多冗余可变主从火灾预警监控系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种多冗余可变主从火灾预警监控系统。解决现有技术中监控系统实时性不强、无重点防控区分、出现故障容易导致失效的问题。系统包括若干控制节点、总监控主机、数据库和节点配置终端，控制节点包括有控制器模块、双冗余网络模块、USB模块、存储模块和火灾监控模块，双冗余网络模块具有两个网络接口，每个网络接口各自连接到一个网络交换单元上，节点配置终端分别与各控制节点的USB模块相连接，数据库分别与节点配置终端和总监控主机相连，总监控主机分别连接到两个网络交换单元上。系统能根据故障情况自动调整主从关系，并自动切换网络接口和网络交换单元，使火灾预警监控这类关键系统的可靠性和稳定性得到较大提高。
【专利说明】多冗余可变主从火灾预警监控系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种火灾监控技术，尤其是涉及一种主从控制可变，具有多重备份技术为一体的多冗余可变主从火灾预警监控系统。
【背景技术】
[0002]随着信息技术的日新月异，火灾预警监控技术也得到了迅猛发展，各类型监控器件、传感器层出不穷，但在整个监控系统控制模式上还是呈现普遍的单一性，即在一个区域(单一楼层)集中预警监控时，现有监控系统都需预先设置一个主控节点，同一区域的其他从属节点受该主控节点控制，即由主控节点主动发起轮询指令，其他各从属节点依次响应该主控节点控制指令，最终由该主控节点集中处理将监控结果上报至上一级系统。这种固定唯一的主从控制模式，在实际火灾预警监控中存在着较大技术隐患，如一区域的主控节点突发故障后，若紧急处理不当或不及时，将会导致该区域的所有预警监控都失效，这种后果对于火灾预警这种关键系统是所不能接受的。应对这种固有存在的技术缺陷，需研究出一种与之相对应的解决措施和方法。
[0003]目前在通用的主从控制系统中，控制方式都普遍采用以主节点发起轮询控制指令，其他从属节点依次响应主节点控制指令的控制作业流程，这种控制方式中主节点遍历所有节点将花费较长时间，对于单一节点的控制利用率也存在利用效率不高的现象，整个控制系统的实时性不强，如加快主节点轮询速率，势必将较大的增加主节点的控制负担。
[0004]在火灾预警防控体系中，存在着重点防控区域，这种区域的防控要求高，如果采用目前的主从控制系统，其中主节点控制权限最高，其余从属节点从控制方式上理解是属于同一级别，无轻重等级来与之加以区分，这与火灾预警防控体系中突出重点区域防控的准则有不符之处。
[0005]目前在火灾预警监控系统中，主从各监控节点间普遍还都采用如RS232、RS485或CAN等其他类似的控制总线方式，从节约经济生产成本的角度来看，这些类型的控制总线方式都具有铺设方便，接口应用简单的优势，但随着网络技术的不断渗透，物联网技术的兴起，火灾预警监控领域单一监控节点中使用网络技术也已成为发展趋势。
[0006]现代工业网络对网络设备的可靠性和有效性要求越来越高，同样在火灾预警监控领域中应用网络技术也有相同的要求，目前网络应用中一般都是采用总线拓扑或星型拓扑等结构的单网络连通方式，其中大部分网络设备都同处于同一网络交换单元(HUB或交换机)中，且各监控节点也只具备单一的网络接口，如果单一监控节点网络接口故障，将会导致这一节点的监控失效，如遇网络交换单元故障，这将会造成同处同一网络交换单元的所有监控节点同时失效，这种因网络接口或设备故障所造成的监控失效，在火灾预警监控系统中应采取有效的解决措施进行避免。
【发明内容】
[0007]本实用新型主要是解决现有技术中监控系统实时性不强、无重点防控区分、出现故障容易导致失效的问题，提供了一种主从控制可变，具有多重备份技术为一体的多冗余可变主从火灾预警监控系统，以及该系统的监控方法。
[0008]本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种多冗余可变主从火灾预警监控系统，包括若干主从自动调整控制节点、总监控主机、数据库和节点配置终端，所述主从自动调整控制节点包括有控制器模块、双冗余网络模块、USB模块、存储模块和火灾监控模块，所述双冗余网络模块、存储模块、USB模块和火灾监控模块分别与控制器模块相连接，双冗余网络模块具有两个网络接口，每个网络接口各自连接到一个网络交换单元上，两个网络交换单元之间相级联，所述节点配置终端分别与各控制节点的USB模块相连接，数据库分别与节点配置终端和总监控主机相连，总监控主机还分别连接到两个网络交换单元上，另外总监控主机连接至区域火灾监控网上。本实用新型中采用一种主从自动调整控制节点，各控制节点初始为从节点，根据需求可随时挂接到监控网络上，并根据预设的优先级能够自动调整自身的从属关系，最终将系统稳定在一个具有最高控制优先级的主控监控节点的一主多从控制系统。与传统的主从设定好的控制系统相比，本实用新型在主控节点的设置上无需人为预先进行设定，且避免了主控节点一旦发生故障后会导致该区域所有预警监控失效的问题。另外控制节点的网络接口均采用了双网络接口方式，双冗余网络模块两个网络接口分别连接至两个网络交换单元，在正常工作时，两个网络接口分别处于工作状态和热备份状态，这样任何一个网络接口发生故障，该节点会自动切换到正常的网络接口，另外若网络交换单元出现故障，各控制节点自动切换到与正常网络交换单元连接的网络接口上，这样确保了网络传输在火警预警监控这种关键系统中的可靠性和有效性。火灾监控模块用于对控制节点所在地方火灾情况进行检测，检测的信息通过控制器模块、总监控主机发送至区域火灾监控网。数据库内存储有各控制节点的配置参数，并与总监控主机进行数据共享，节点配置终端由数据库获取各节点的配置参数，节点配置终端对各控制节点进行参数配置，存储模块对当前控制节点配置参数进行存储。控制器模块接收信息，进行简单的判断处理，对信息优先级进行判断，调整控制节点的主从关系，作为主控制节点时控制器模块接收所有从控制节点的信息，作为从控制节点时控制器模块发送信息给主控制节点。在参数配置完成后通过双冗余网络模块接入双冗余网络进行工作。总监控主机接收区域内主控制节点的信息，处理后显示该区域火警预警信息。
[0009]作为一种优选方案，所述火灾监控模块包括有火灾预警控制单元、温度传感器单元、光电烟雾传感器单元和喷淋单元，所述温度传感器单元、光电烟雾传感器单元和喷淋单元分别连接在火灾预警控制单元上，火灾预警控制单元连接至控制器模块。温度传感器检测温度信息，光电烟雾传感器单元检测火灾产生的光、烟雾信息。火灾预警控制单元将检测到的信息发送给控制器模块，同时还控制喷淋单元工作，喷淋单元工作进行喷水。
[0010]因此，本实用新型的优点是:1.能自动调节主从关系，避免主控制节点出现故障预警监控失效的问题。2.采用双网络接口方式，两个网络接口分别连接至两个网络交换单元，确保了网络传输在火警预警监控这种关键系统中的可靠性和有效性。3.对重点防控区域进行区分设置，更符合火灾预警防控体系的准则。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]附图1是本实用新型的一种结构框示图。
[0012]1-控制节点2-总监控主机3-数据库4-节点配置终端5-控制器模块6_存储模块7-双冗余网络模块8-USB模块9-火灾监控模块10-火灾预警控制单元11-温度传感器单元12-光电烟雾传感器单元13-喷淋单元14-网络交换单元15-区域火灾监控网。
【具体实施方式】
[0013]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0014]实施例:
[0015]本实施例一种多冗余可变主从火灾预警监控系统，如图1所示，包括有多个控制节点1、总监控主机2、数据库3、节点配置终端4和网络交换单元14。控制节点能自动调整主从关系，其结构包括控制器模块5、存储模块6、双冗余网络模块7、USB模块8和火灾监控模块9，其中火灾监控模块又包括火灾预警控制单元10、温度传感器单元11、光电烟雾传感器单元12和喷淋单元13。双冗余网络模块、存储模块、USB模块和火灾预警控制单元分别与控制器模块相连接，温度传感器单元11、光电烟雾传感器12和喷淋单元13分别连接到火灾预警控制单元上。双冗余网络模块具有两个网络接口，网络交换单元具有两个，两个网络交换单元相连接，双冗余网络模块每个网络接口各自连接到一个网络交换单元上。节点配置终端分别与各控制节点的USB模块相连接，数据库分别与节点配置终端和总监控主机相连，总监控主机还分别连接到两个网络交换单元上，另外总监控主机连接至区域火灾监控网15上，该区域火灾监控网连接有多个这样的火灾预警监控系统。
[0016]控制节点为自主研制设备，总监控主机采用自定制计算机，节点配置终端采用普通的计算机，数据库为开源关系类型数据库MySQL。控制节点具有多个，数量根据应用需求在1-200个之间任意调整，并能进行组网扩展。控制节点内的双冗余网络模块通过复用SPI接口与控制器模块连接，完成节点双冗余网络备份功能。USB模块采用标准USB高速设备连接方式与控制器模块连接，完成节点USB配置功能。火灾预警控制单元通过1方式与控制器模块连接，完成相关火灾预警传感器的数据采集及喷淋单元的控制功能。存储模块通过IC总线与控制器模块连接，完成节点配置参数的存储功能。本实施例中控制器模块采用ST公司ARM Cortex-M3内核的STM32F103VET6控制器，双冗余网络模块采用10/100M自适应以太网接口芯片ENC424J600，存储模块采用EEPROM芯片AT24C16，USB模块采用STM32F103VET控制器内置USB引擎控制单元。火灾监控模块中光电烟雾传感器单元采用独立式光电感烟火灾探测报警器JTYJ-GD-2690/B，温度传感器单元采用多个数字温度传感器DS18B20,喷淋单元采用电磁控制阀2W160。
[0017]在系统工作进行前先要对控制节点进行参数配置，使控制节点分配到对应IP地址。参数配置包括所属区域、控制节点名、控制节点安全等级、控制节点位置号配置。其中所属区域确定控制节点双冗余网络所属组播地址，控制节点名确定控制节点名称，控制节点位置号以数字定义控制节点，控制节点安全等级用于确定节点自身双冗余网络接口 IP地址、Port号。系统预先对IP地址进行划分使得与安全等级相对应。如将安全等级分为高中低三个等级，则将IP地址划分为三段，假设系统以在区域内设置200个IP地址为例，这些地址为C类地址192.168.l.X，X=l、2、3......200，系统将地址段末位1-50划分为高安全等级，51-100划分为中安全等级，101-200划分为低安全等级，这样使得IP地址与安全等级相对应，另外IP地址末位数值越小优先级越高，即分配到IP地址末位数值越小的控制节点继承主控制节点的继承权越高。在给控制节点配置所属区域、控制节点名、控制节点安全等级、控制节点位置号参数后，配置控制终端为该控制节点自动生成相应的IP地址。控制节点接收配置参数将其存储到存储模块EEPROM中，同时节点配置终端也会将该监控控制节点参数保存至数据库，建立起对应的数据映射表。参数配置后，各控制节点的控制器模块根据优先级自动调整主从关系，将系统稳定在一主多从的控制模式。
[0018]在系统工作过程任意控制节点网络接口出现故障，则将网络接口进行切换，故障信息通上报至总监控主机，总监控主机显示该控制节点存在网络接口故障。若网络交换单元出现故障，则将网络接口都切换至备份网络交换单元，总监控主机检测到网络交换单元故障并进行显示。
[0019]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属【技术领域】的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0020]尽管本文较多地使用了控制节点、总监控主机、数据库、节点配置终端等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
【权利要求】
1.一种多冗余可变主从火灾预警监控系统，其特征在于:包括若干主从自动调整控制节点(I)、总监控主机(2)、数据库(3)和节点配置终端(4)，所述主从自动调整控制节点包括有控制器模块(5)、双冗余网络模块(7)、USB模块(8)、存储模块(6)和火灾监控模块(9)，所述双冗余网络模块、存储模块、USB模块和火灾监控模块分别与控制器模块相连接，双冗余网络模块具有两个网络接口，每个网络接口各自连接到一个网络交换单元(14)上，两个网络交换单元之间相级联，所述节点配置终端分别与各控制节点的USB模块相连接，数据库分别与节点配置终端和总监控主机相连，总监控主机还分别连接到两个网络交换单元上，另外总监控主机连接至区域火灾监控网上。
2.根据权利要求1所述的多冗余可变主从火灾预警监控系统，其特征是所述火灾监控模块(9)包括有火灾预警控制单元(10)、温度传感器单元(11)、光电烟雾传感器单元(12)和喷淋单元(13)，所述温度传感器单元、光电烟雾传感器单元和喷淋单元分别连接在火灾预警控制单元上，火灾预警控制单元连接至控制器模块(5 )。
【文档编号】G08B25/00GK204066311SQ201420501312
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】丁霄 申请人:杭州航海仪器有限公司