一种无线智能隧道火灾监控系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线智能隧道火灾监控系统及方法，采用无线通信方式。在消防控制室侧设置一个主控制器进行隧道火灾状况监测与隧道火灾进行消防联动控制、在风机侧设置若干个风机控制器、在隧道中设置若干个火灾探测器和火灾告警器，设置一个火灾广播控制器、在各控制器与消防控制室侧主控制器之间设置若干个信号接力传送单元（路由器），用于消防控制室侧主控制器与各控制器之间的信号接力传送。正常时监视隧道火灾状态；消防联动时控制风机进行消防排烟、火灾告警和启动消防广播。本发明具有抗干扰性强、自动监控、安装调试方便、维护成本低等优点，满足隧道火灾监控系统可靠、抗干扰、稳定的控制要求，可广泛于隧道火灾消防和通风系统。
【专利说明】
一种无线智能隧道火灾监控系统及方法
技术领域
[0001]本技术涉及一种隧道火灾消防与隧道通风系统，尤其涉及一种无线智能隧道火灾监控系统及方法。
【背景技术】
[0002]目前市面上所出现的各种隧道火灾消防与隧道通风系统，主要是采用简单的有线方式的控制模式，实现隧道火灾消防与隧道通风功能，而这种隧道火灾消防与隧道通风系统线路复杂，控制系统施工量大，系统安装和维护成本高。随着我国消防产业规模的不断扩大，消防行业技术的提升和智能消防的发展，采用有线监控的隧道火灾消防与通风控制的传统模式由于其抗干扰性和安装与维护困难等缺点，越来越不能满足现代消防系统的监控要求。同时，隧道消防与通风控制室为了掌握现场设备的状态数据，需要对各个现场设备运行状态进行监测，并与消防主机进行通信，由于隧道消防与隧道通风设备处于分布式状态，现有的有线监测网络已经不能适应新的监控模式的要求。
[0003]目前，采用有线隧道火灾监控系统采用的是RS485等总线的监控网络，这种系统使用的是总线型网络，当网络中有一个节点出现故障时，影响整个网络的运行，其可靠性、实时性和抗干扰性及网络的扩展性差，不便于监控网络规模的扩大。也有的系统采用其他的网络结构(如CAN监控网络)，一定程度上改善监控系统的性能，但仍使用有线网络系统，系统的抗干扰性和可靠性仍然不高。
[0004]ZigBe技术是一种新兴的无线传感器网络技术，是一种低功耗、低复杂度、低速率、低成本，可靠性、实时性、灵活性非常高的无线网络通信技术。与其他无线网络技术相比较，ZigBee网络在功耗、成本、复杂度和自组网方面具有优势，特别是ZigBee技术使用ISM通信频段，无需申请专用频段;在网络协议方面使用ZigBee联盟的协议，无需专利费用;ZigBee网络具有星型、网状型等到多种拓扑结构，用户可自行选择组网形式;ZigBee网络还具有自组网功能，网络中的节点可随时加入或退出网络，并不影响网络的正常工作，其网络容量可多达6.5万个节点，特别适用于分布式监测系统中；ZigBee的网络协议包使用灵活，用户可针对不同的应用，对网络协议进行精简，以提高网络的数据传输效率;ZigBee网络的传输距离，在增强了 RF的发射功率后，可达Ikm左右，满足用户对传输距离的要求;ZigBee实时性非常强，数据传输时延短，接入网络的时时在30ms以下，相对其他无线网络的接入时间短得多；ZigBee节点在不工作时，自动进行休眠状态，能从很短的时间内容转入到工作模式，节约系统能量;此外，ZigBee还具有三级安全模式，用户可以根据需要选择，对系统传输数据具有很好的安全性;ZigBee芯片内含CPU、RAM、A/D转换、数字时钟、看门狗、电源单元、DAM控制器、闪存、基带数据处理单元、RF处理传输等部分组成。
[0005]ZigBee技术特别适用于传输数据量较小、实时性要求高传输距离短、有线控制实现困难及安装施工与维护成本高、系统资源受限和工作环境恶劣的场合。
【发明内容】
[0006]本发明针对以上问题，而研制了一种使用和扩展方便，组网方式灵活，实时性强、抗干扰，数据信息安全性高的无线控制的智能隧道火灾消防监控系统。本发明包所使用的技术手段如下:
一种无线智能隧道火灾监控系统，包括:
一个主控制器、若干个火灾探测器、若干个风机控制器、若干个火灾告警器、一个消防广播控制器、若干个数据接力传送控制器(路由器)组成；主控制器和消防广播控制器位于消防控制室侧，风机控制器位于风控制柜侧，火灾探测器、火灾告警器、数据接力传送控制器位置相对固定；
主控制器通过均匀分布安装在隧道中的火灾探测器进行隧道火灾监测，以及安装在风机上的风机控制器对风机运行状态信息进行采集，由主控制器对这些信息进行分析处理和存储，传输到消防控制柜或进行火灾监测及风机工作状态信息显示；当隧道火灾时，火灾探测器将探测到的火灾信息传输至主控制器，经数据接口至消防控制柜，消防控制柜产生消防联动信号，输出至主控制器产生火灾控制指令，通过数据接力传送控制器(路由器)传送至风机控制器，启动风机进行排烟或通风，同时，传输至火灾告警器及消防广播控制器进行火灾告警提示和消防广播;当消防联动结束时，主控制器发出相应控制指令，通过数据接力传送控制器(路由器)传送至风机控制器、火灾告警器、消防广播控制器，系统进入火灾监控状态，其特征在于:
在所述控制器上均设有ZigBee处理器与通信单元，用于消防控制室主控制器与风机控制器、火灾探测器、火灾告警器、消防广播控制器之间通信；
所述消防控制室侧主控制器包括:ZigBee通信单元(I)、ZigBee处理器单元(2)、主处理器单元(3)、数据接口单元(4)、显示单元(5)、电源单元(6);其中ZigBee通信单元实现主控制器与各通信节点之间的通信;主处理器单元完成对火灾探测器信号处理以及生成消防联运控制指令等;ZigBee处理器单元负责收发数据处理;数据接口单元实现主控制器与消防控制柜之间的数据通信；显示单元负责火灾监控系统参数或工作状态显示;主控制器在火灾监视时，接收火灾探测器的检测信息，监视隧道消防情况;消防联运时，接收消防控制柜的联动信号，经主处理器处理，传送至ZigBee处理器生成风机控制指令，由ZigBee通信单元发送至各控制器，实现火灾排烟和火灾告警及火灾广播；
所述火灾探测器包括:烟雾传感器单元(I)、温度传感器单元(2)、信号转换与隔离单元
(3)、ZigBee处理器单元(4)、ZigBee通信单元(5)、电源单元(6);烟雾传感器单元、温度传感器单元负责监测隧道火灾参数;信号转换与隔离单元进行传感器监测数据信号转换与隔离;ZigBee处理器单元对传感器数据进行处理;ZigBee通信单元实现火灾探测器与消防控制室侧主控制器之间的通信；
所述风机控制器包括:风机状态检测单元(I)、风机启停控制单元(2 )、风机正反转控制单元(3)、信号转换与隔离单元(4)、ZigBee处理器单元(5)、ZigBee通信单元(6)、电源单元
(7);其中风机状态数据采集监测单元采集风阀的工作状态信息;风阀启停控制单元、风机正反转控制单元实现对风机启停控制和正反转控制；信号与隔离单元负责数据转换与隔离;ZigBee处理器单元负责进行及控制信号处理;ZigBee通信单元实现风机控制器与消防控制室侧主控制器之间的通信；消防联动时，ZigBee通信单元接收到消防控制室侧主控制器发送的风机控制指令，经ZigBee处理器单元处理后，产生风机启动或停止指令以及风机正反转控制指令，进行消防火灾排烟或隧道通风；
所述火灾告警器包括= ZigBee处理器单元(l)、ZigBee通信单元(2)、信号转换与隔离单元(3)、警笛驱动单元(4)、警灯驱动单元(5)、电源单元6);警笛驱动单元、警灯驱动单元产生火灾声光告警信号；ZigBee处理器单元负责对主控制器传输过来的指令进行处理；ZigBee通信单元实现火灾告警器与消防控制室侧主控制器之间的通信；
所述消防广播控制器包括:由ZigBee处理器单元(l)、ZigBee通信单元(2)、号转换与隔离单元(3)、消防广播启动单元(4)、电源单元(5)组成;ZigBee处理器单元负责对主控制器传输过来的指令进行处理;消防广播触发驱动单元使消防广播切换至火灾模式，ZigBee通信单元实现消防广播控制器与消防控制室侧主控制器之间的通信；
所述信号接力传输控制器(路由器)包括:ZigBee通信单元、ZigBee处理器单元、电源单元;其中ZigBee通信单元接收到空中数据信号，经ZigBee处理器单元处理，判断是否是需要接力传输的数据，若是，则进行数据转发，完成数据接力传送。
[0007]一种无线智能隧道火灾监控系统控制方法，其特征在于包括如下步骤:
a.风机控制器、火灾探测器、火灾告警器、消防广播控制器、数据接力传输控制器(路由器)开机初始化，自动组建基于ZigBee的无线监控网络；
b.消防控制室侧主控制器、风机控制器、火灾探测器、火灾告警器、消防广播控制器、数据接力传输控制器(路由器)分别独安装通过无线信号进行信号连接;风机控制器通过安装在风机端，通过风机状态监测单元采集风机状态信息，通过ZigBee发射单元和数据接力传输控制器(路由器)实时向消防控制室侧主控制器发送风机状态信号；当消防联动时，通过数据接力传输控制器(路由器)接收消防控制室侧主控制器发送的控制指令，控制风机启停止或正反转，同时，将电磁风阀动作信息通过数据接力传输控制器(路由器)发送至消防控制室的主控制器;火灾探测器通过火灾探测单元感应火灾信息，通过ZigBee发射单元和数据接力传输控制器(路由器)实时向消防控制室侧主控制器发送火灾报警信号;火灾告警器在消防联动时，接收主控制器联动信号，启动声光报警;消防广播控制器在消防联动时，接收主控制器联动信号，启动火灾广播模式；
c.消防控制室侧主控制器接收到风机状态信息及火灾报警器信息后，由其ZigBee处理器单元进行数据处理，通过数据显示单元显示隧道火灾状态信息。同时，主处理器通过数据接口传输至消防控制柜；
d.消防联动时，消防控制柜输入消防联动信号给消防控制室主控制器，由主控制器处理单元处理后，生产风机控制信号，经其ZigBee处理器单元处理后，通过ZigBee通信单元发送至电磁风阀控制器，开启风机进行消防排烟，同时，发送消防联动指令至火灾告警器和消防广播控制器，启动火灾告警及火灾广播；当消防联动解除后，向风机控制器、火灾告警器和消防广播控制器发送关闭指令，同时在显示屏上显示系统为正常状态；
e.数据接力传输控制器(路由器)对接收到的信号由其ZigBee处理器单元进行处理，判断信号是否需要接力传输，若是，则进行数据接力传输，否则进行休眠
本发明的一种无线智能隧道火灾监控系统，具有工作可靠(系统采集碰撞避免机制，避免了节点发送数据时的竞争与冲突，系统具有自动动态组网功能，节点的加入与退出不影响整个网络的工作稳定，信号在整个网络中通过路由节点以自动路由的方式进行传输，从而保证了监测系统数据传输的可靠性)、实时性强(ZigBee网络节点在传输数据时时延短)、抗干扰(系统采用ISM工作频段和特殊的数据处理方式)、低功耗(ZigBee节点不工作时自动进入休眠状态，休眠电流极低)、网络容量大和数据安全性高等特点。完全可以满足建筑物消防排烟中及空调系统风阀控制可靠性、实时性、抗干扰和稳定性的监控要求。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的无线智能隧道火灾监控系统框图(无线隧道火灾智能控制系统框图如图1所示)；
图2为本发明的火灾探测器组成框图(火灾探测器组成框图如图2所示)；
图3为本发明的风机控制器组成框图(风机控制器组成框图如图3所示)；
图4为本发明的消防控制室侧主控制器组成框图(消防控制室侧主控制器组成框图如图4所示)；
图5为本发明的火灾告警器组成框图(火灾告警器组成框图如图5所示)；
图6为本发明的消防广播控制器组成框图(消防广播控制器组成框图如图6所示)；
图7为本发明的数据接力传输控制器(路由器)的组成框图(数据接力传输控制器(路由器)框图如图7所示)；
图8为本发明的主控制器及火灾监控系统工作流程图(主控制器及火灾监控系统工作流程图如图8所示)；
图9为本发明的火灾探测器工作流程图(火灾探测器工作流程图如图9所示)；
图10为本发明的风机控制器工作流程图(风机控制器工作流程图如图10所示)；
图11为本发明的火灾告警控制器工作流程图(火灾告警控制器工作流程图如图11所示)；
图12为本发明的消防广播控制器工作流程图(消防广播控制器工作流程图如图12所示)；
图13为本发明的数据接力传输控制器(路由器)工作流程图(数据接力传输控制器(路由器)工作流程图如图13所示)；
图14为本发明的系统通信数据帧格式框图(系统通信数据帧格式如图14所示)。
【具体实施方式】
[0009]如图1所示，本发明中的一种无线智能隧道火灾监控系统由一个主控制器、若干个火灾探测器、若干个风机控制器、若干个火灾告警器、一个消防广播控制器、若干个数据接力传送控制器(路由器)组成。一种控制无线智能隧道火灾监控系统框图如图1所示，包括消防室侧主控制器、若干个火灾探测器、若干个风机控制器、若干个火灾告警器、消防广播控制器、若干个数据接力传送控制器(路由器)。其中，各控制器之间通过ZigBee无线传输技术进行数据通信;系统中有I个消防控制室侧主控制器、I个ZigBee网络、η个火灾探测器、m风机控制器、P个火灾告警器、k个数据接力控制器(路由器)、1个消防广播控制器;其中，各控制器之间通过ZigBee无线传输技术进行数据通信，通过数据接力传输控制器(路由器)进行系统数据接力传输；
各火灾探测点的火灾检测信息是通过火灾探测器进行数据采集、分析处理，并通过ZigBee无线网络传输到消防控制室侧主控制器，由主控制器进行分析处理;风机工作状态检测与风机运行控制由风机控制器进行数据处理，并通过ZigBee无线网络传输到消防控制室侧主控制器;火灾告警由火灾告警控制器进行数据处理，并通过ZigBee无线网络传输到消防控制室侧主控制器;消防广播控由消防广播控制器启动火灾广播模式，通过ZigBee无线网络传输到消防控制室侧主控制器；
如图1、如图2所示火灾探测器由烟雾传感器单元(1)、温度传感器单元(2)、信号隔离与转换单元(3)处理器单元(4)、ZigBee通信单元(5)、电源单元(6)组成，平时处于休眠状态，当烟雾传感器单元(I)、温度传感器单元(2)检测到烟雾或隧道温度急剧升高时，激活处理器单元(4)，通过ZigBee通信单元(5)向消防控制室侧主处理器发送火灾报警信号；
如图1、图3所示风机制器由风机状态监测单元(I )、风机启停控制单元(2)、风机正反转控制单元(3)、信号采集与隔离单元(4)、ZigBee处理器单元(5)、ZigBee通信单元(6)、电源单元(7)组成。该控制器在风机处于非消防联动时，处于通风模式运行状态，风机工作状态检测由ZigBee处理器单元(5)中的定时器设定的时间通过工作状态监测单元(I)采集风机工作状态信息，并通过信息采集隔离单元(4)进行数据转换，风机控制器通过采集到风阀状态信号的电平，送到ZigBee处理器单元(5)中进行A/D转换与相应的处理，再通过ZigBee通信单元(6)传送到控制室侧控制台。当风机处于消防联动状态时，风机控制器由ZigBee通信单元(6)接收到的风机动作控制指令，由ZigBee处理器单元(5)对消防控制室侧主控制器传输过来的风机动作指令进行处理，生成风机控制动作指令，然后通过信息采集隔离单元(4)输出至风机启停控制单元(2)及风机正反转控制单元(3)启动风机进行火灾排烟，当消防联动结束时，控制风机恢复至消防联动前状态；
如图1、图4所示消防控制室侧主控制器由ZigBee通信单元(I)、ZigBee处理器单元(2)、主处理器单元(3)、数据显示单元(4)、数据接口单元(5)、电源单元(6)组成;在系统处于监视状态时，ZigBee通信单元(I)接收到风机状态信号及火灾探测器检测的火灾信息后，通过ZigBee处理器单元(2)处理后，产生风机状态信号和火灾监控信息，输出至数据显示单元
(4)显示风机工作状态和火灾监测情况，同时通过数据接口传输至消防控制柜；当火灾探测器检测到火灾发生时，将火灾报警传输至消防控制柜，由消防控制柜产生消防联动信号，在消防联动状态时，通过数据接口单元(5)接收消防控制柜联动信号，由主处理器单元(3)产生风机控制信号，再由ZigBee处理器单元(2)处理后，由ZigBee通信单元(I)及通过数据接力传送控制器(路由器)单元传输至风机控制器控制风机实现消防排烟，同时控制火灾告控制器和消防广播控制器进行隧道火灾告警和消防广播;此外，该主控制器的ZigBee处理器单元(2)还是一个ZigBee网络管理器，负责整个网络的节点管理，对系统中个节点的加入与退出进行管理，给系统中每个节点分配地址；
如图1、图5所示的火灾告控制器由处理器单元(l)、ZigBee通信单元(2)、警笛驱动单元
(3)、警灯驱动单元(4)、电源单元(5)组成，平时处于休眠状态，消防联运时，通过ZigBee通信单元接收消防控制室侧主控制器的消防联动信号，激活处理器启动警笛驱动单元(3)、警灯驱动单元(4)进行火灾声光报警；
如图1、图6所示的消防广播控制器由处理器单元(l)、ZigBee通信单元(2)、消防广播启动单元(3)、电源单元(4)组成，消防联动时，ZigBee通信单元(2)接收联动信号，经处理器单元(I)处理后，驱动消防广播启动单元(3)进行火灾消防广播；
如图1、图7所示的信号接力传输控制器(路由器)由ZigBee通信单元(l)、ZigBee处理器单元(2)、电源单元(3)组成。其中ZigBee通信单元接收到空中数据信号，经其ZigBee处理器单元处理，判断是否是需要接力传输的数据，若是，则进行数据转发，完成数据接力传送。该控制器在空中无信号时，自动进入休眠状态，只有在有信号的情况下才被激活；
无线控制隧道火灾智能控制系统的工作平台是ZigBee无线网络，该网络是一个由可多达6.5万个无线节点所组成的无线网络平台，与目前的移动通信网络(如⑶MA、GSM)等网络类似，每个ZigBee节点类似移动通信网络中的一个基站，在整个网络中，各节点之间相互通信;每个节点的传输距离可从75m到lkm，该网络还可以与其他网络实现相互连接，实现与其他网络之间的通信；
ZigBee技术是传感器与网络的结合，其主要是为环境参数监测、工业自动化控制等应用而建立的，主要应用在资源受限，通信速率不高、实时性要求较强、高可靠性和高扩展性、高抗干扰性和成本要求低廉的场合。ZigBee网络中各节点体积小，能耗低，可嵌入性强，节点可嵌入到传感器或控制器中组成无线传感器网络。Z i gBe e网络中的节点可分为全功能节点(FR))和精简功能节点(RFD)两类，其中全功能节点可以作为网络控制器或簇控制器，负责网络管理，精简功能节点作为网络的终端。每个ZigBee节点可多达31个设备(传感器或受控设备)。
[0010]本发明中消防控制室侧的主控制器设备为全功能节点，负责监测系统的网络管理，其他节点均设置为精简功能节点，完成相应的任务。
[0011]消防控制室侧主控制器通过ZigBee的RF接收模块将接收到的数据输入到ZigBee存储器中，然后由CPU进行分析处理，得到火灾监测信息和风机工作状态信息，再通过显示单元进行显示。同时通过与主处理器相连的RS232/485数据接口输出到消防控制柜中进行处理与存储；
消防联动时，消防控制室侧主控制器通过与消防控制柜之间的数据接口接收消防联动信号，输入到ZigBee存储器中由CPU进行分析处理，得到隧道火灾消防动作指令，再通过RF处理单元输出到RF模块及数据接力传输控制器(路由器)发射至对应的控制器节点，启动或停止隧道火灾消防联运控制；
数据接力传输控制器(路由器)通过ZigBee的RF接收模块将接收到的数据输入到ZigBee存储器中，然后由CPU进行分析处理，判断是否是需要转发的数据，若是，则将该数据转发至相应的节点，否则丢弃该数据；
结合图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14将系统工程的工作情况描述如下:
系统操作总是从消防控制室侧的主控制器开机初始化开始，建立监测系统网络。网络建立后，一方面通过监听无线信号等待其他设备的加入，若有设备加入到网络中则给该设备分配网络资源(如网络地址等)；另一方面接收火灾探测器和风机控制器的火灾报警信息及风机工作状态信息，并对火灾报警信息进行处理，然后发送到显示单元显示，同时，将数据通过RS232/485数据接口传输至消防控制柜(消防控制计算机)中；
火灾探测器开机初始化后，先向消防控制室侧主控制器发送加入网络信息，加入成功后，进入休眠状态，当传感器检测到火灾时，激活处理器单元，通过数据采集与隔离单元输入至ZigBee处理器进行相应处理后，经RF无线模块发射出去；
风机控制器开机初始化后，先向加入网络信息，加入成功后，进入休眠状态，监听消防控制室侧主控制器控制指令，当收到消防控制室侧主控制器的控制指令时，激活控制器，经ZigBee处理器进行相应处理后执行消防联动控制，同时，定时向消防控制室侧主控制器发送风机工作状态信息；
火灾告警控制器开机初始化后，先向加入网络信息，加入成功后，进入休眠状态，监听消防控制室侧主控制器控制指令，当收到消防控制室侧主控制器的控制指令时，激活控制器，经ZigBee处理器进行相应处理后驱动控制器进行隧道火灾声光告警，同时，向消防控制室侧主控制器发送工作状态信息；
消防广播控制器开机初始化后，先向加入网络信息，加入成功后，进入休眠状态，监听消防控制室侧主控制器控制指令，当收到消防控制室侧主控制器的控制指令时，激活控制器，经ZigBee处理器进行相应处理后驱动控制器进入消防广播模式，消防联动结束时，恢复至消防联运前状态；
数据接力传输控制器开机后初始化，先向消防控制室侧主控制器发送加入网络信息，加入成功后，进入休眠状态，当接收到无线信号时激活，将接收到的数据传输至CPU处理，判断是否是需要转发的数据，若是，则转发，否则丢弃该数据。完成操作后重新进入休眠。
[0012]本发明使用ZigBee技术主要考虑隧道火灾监控系统由于对象数量众多且各控制器处于分布状态，使用有线方式很难可靠地实现大量的控制对象运行监控;另一方面，由于隧道火灾监控系传输的数据主要以开关量为主，数据量较小，但对实时性要求高；由于ZigBee技术具有组网灵活，各节点之间的网络拓扑可采用星型、网状等结构。在应用中，还可以与工业级差组态软件配合使用；
实际应用中，消防控制室侧主控制器及消防广播控制器安装于消防控制柜侧、风机控制器安装在风机侧，火灾探测器及火灾告警控制器在隧道中呈均匀线状分布;数据接力传送控制器位置相对固定;火灾探测器及风机控制器将火灾信息和风机状态信息传输至消防控制室侧主控制器，经消防控制室侧主控制器的数据接口传输至消防控制柜；当系统处于消防联动时，主控制器接收消防联动信号，通过无线收发控制单元，控制风机控制器进行火灾排烟，控制火灾告警控制器进行火灾告警提示，控制消防广播控制器进入消防火灾广播模式;数据接力控制器(路由器)负责对网络数据的接力传送。同时，消防控制室侧主控制器还负责整个隧道火灾监控网络的管理。
[0013]上述仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟透本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种隧道火灾智能无线监控系统及方法，包括: 系统由一个主控制器、若干个火灾探测器、若干个风机控制器、若干个火灾告警器、消防广播控制器、若干个数据接力传送控制器(路由器)组成;主控制器和消防广播控制器位于消防控制室侧，风机控制器位于风控制柜侧，火灾探测器、火灾告警器、数据接力传送控制器位置相对固定； 主控制器通过安装在隧道顶部进行隧道火灾探测，正常状态下，由主控制器对火灾探测器的探测信息进行分析处理和存储，传输到消防控制柜或进行火灾监视；当隧道火灾时，消防控制柜产生消防联动信号时，主控制器产生风机排烟控制指令、隧道火灾告警指令，通过数据接力传送控制器(路由器)传送至风机控制器、火灾告警器及消防广播控制器，启动风机进行隧道排烟，火灾告警器告隧道火灾，启动消防广播指导疏散；当消防联动结束时，主控制器发出风机停止排烟指令及火灾告警器、消防广播控制器停止指令，通过数据接力传送控制器(路由器)传送至风机控制器和火灾告警器、消防广播控制器切换至正常状态，其特征在于: 主控制器上设有处理器与ZigBee通信单元及与消防控制柜的数据接口，通过数据接口与消防控制柜之间进行通信，ZigBee通信单元用于消防控制柜与没风机控制器、火灾探测器、消防广播控制器、数据接力传送控制器(路由器)之间数据采集与控制指令的传输； 火灾探测器分为烟雾探测和温度探测两类，按一定距离排列，探测器上设有处理器与ZigBee通信单元，分别对火灾的烟雾特征和温度特征进行检测，平时探测器处于休眠状态，当传感器检测到烟雾或隧道温度急剧升高时，激活处理器，通过ZigBee通信单元向消防控制室侧主处理器发送火灾报警信号； 消防广播控制器设置在消防控制室侧，火灾消防联运时，由消防控制柜启动直接进入火灾广播模式； 火灾告警器上设有处理器与ZigBee通信单元，平时处于休眠状态，消防联运时，通过ZigBee通信单元接收消防控制室侧主控制器的消防联动信号，激活处理器启动火灾声光报馨.1=I ， 风机控制器上设有处理器与ZigBee通信单元，对风机状态信息进行采集，通过ZigBee通信单元将风机状态信息发送至消防控制室侧的主控制器；当消防联动时，通过数据接力传送控制器(路由器)接收消防控制室侧主控制器产生消防联动信号，控制风机启动或停止以及正反转控制；同时，风机控制器将风机动作信息通过数据接力传送控制器(路由器)传输至主控制器； 数据接力传送控制器(路由器)上设有处理器与ZigBee通信单元，负责的控制器与电磁风阀控制器之间的数据接力传输。2.根据权利I所述一种隧道火灾智能无线监控系统，其特征在于所述无线隧道火灾智能控制系统包括: 风机控制器:风机状态监测单元、风机启动控制单元、风机停止控制单元、风机正反转控制单元、信号隔离与转换单元、ZigBee处理器单元、ZigBee通信单元、电源单元;其中风机状态监测单元所包含的传感器采集风机的运行状态信息，并通过信号隔离与转换单元进行数据转换，然后送到ZigBee处理器单元进行处理，再通过ZigBee通信单元及数据接力传送控制器(路由器)单元传输至消防控制室侧的主控制器；当消防联运时，ZigBee通信单元接收消防控制室侧主控制器的风机动作控制指令，经ZigBee处理器单元处理后，驱动风机启动控制单元或机停止控制单元进行风阀的开启或停止及驱动风机正反转控制单元进行风机的正反转控制； 消防控制室侧主控制器:ZigBee通信单元、ZigBee处理器单元、主处理器单元、数据显示单元、数据接口单元、电源单元;其中，在系统处于监视状态时,ZigBee通信单元接收到风机状态信号后，通过ZigBee处理器单元处理后，产生风机状态信号，输出至数据显示单元显示风阀工作状态，同时通过数据接口传输至消防控制柜； 接收火灾探测器检测的火灾信息，通过ZigBee处理器单元处理后，输出至数据显示单元显示火灾探测器监视状态，同时通过数据接口传输至消防控制柜；当火灾探测器检测到火灾发生时，将火灾报警传输至消防控制柜，由消防控制柜产生消防联动信号，在消防联动状态时，通过数据接口单元接收消防控制柜联动信号，由主处理器单元产生风机控制信号，再由ZigBee处理器单元处理后，由ZigBee通信单元； 通过数据接力传送控制器(路由器)单元传输至风机控制器控制风机实现消防排烟；火灾探测器:由烟雾传感器单元、温度传感器单元、信号隔离与转换单元处理器单元、ZigBee通信单元、电源单元组成，平时处于休眠状态，当烟雾传感器单元、温度传感器单元检测到烟雾或隧道温度急剧升高时，激活处理器单元，通过ZigBee通信单元向消防控制室侧主处理器发送火灾报警信号； 火灾告警器:由ZigBee处理器单元、ZigBee通信单元、信号转换与隔离单元、警笛驱动单元、警灯驱动单元、电源单元组成，平时处于休眠状态，消防联运时，通过ZigBee通信单元接收消防控制室侧主控制器的消防联动信号，激活处理器启动警笛驱动单元、警灯驱动单元进行火灾声光报警； 消防广播控制器:由ZigBee处理器单元、ZigBee通信单元、号转换与隔离单元、消防广播启动单元、电源单元组成，消防联动时，ZigBee通信单元接收联动信号，经处理器单元处理后，驱动消防广播启动单元进行火灾消防广播； 数据接力传送控制器(路由器):ZigBee通信单元、ZigBee处理器单元、电源单元；其中ZigBee通信单元接收到空中数据信号，经ZigBee处理器单元处理，判断是否是需要接力传输的数据，若是，则进行数据转发，完成数据接力传送。3.根据权利要求2所描述无线智能隧道火灾监控系统，其特征在于系统中所有的监控单元之间使用ZigBee模式进行通信，系统主控制器与消防控制柜之间数据接口通过RS232/RS485进行通信。4.一种隧道火灾智能无线监控系统及方法，其特征在于包括如下步骤: a.消防控制室侧主控制器、风机控制器、火灾探测器、火灾告警器、消防广播控制器、数据接力传输控制器(路由器)开机初始化，自动组建基于ZigBee的无线监控网络； b.消防控制室侧主控制器、风机控制器、火灾探测器、火灾告警器、消防广播控制器、数据接力传输控制器(路由器)分别独安装通过无线信号进行信号连接;风机控制器通过安装在风机端，通过风机状态监测单元采集风机状态信息，通过ZigBee发射单元和数据接力传输控制器(路由器)实时向消防控制室侧主控制器发送风机状态信号；当消防联动时，通过数据接力传输控制器(路由器)接收消防控制室侧主控制器发送的控制指令，控制风机启停止或正反转，同时，将电磁风阀动作信息通过数据接力传输控制器(路由器)发送至消防控制室的主控制器;火灾探测器通过火灾探测单元感应火灾信息，通过ZigBee发射单元和数据接力传输控制器(路由器)实时向消防控制室侧主控制器发送火灾报警信号;火灾告警器在消防联动时，接收主控制器联动信号，启动声光报警;消防广播控制器在消防联动时，接收主控制器联动信号，启动火灾广播模式； c.消防控制室侧主控制器接收到风机状态信息及火灾报警器信息后，由其ZigBee处理器单元进行数据处理，通过数据显示单元显示隧道火灾状态信息，同时，主处理器通过数据接口传输至消防控制柜； d.消防联动时，消防控制柜输入消防联动信号给消防控制室主控制器，由主控制器处理单元处理后，生产风机控制信号，经其ZigBee处理器单元处理后，通过ZigBee通信单元发送至电磁风阀控制器，开启风机进行消防排烟，同时，发送消防联动指令至火灾告警器和消防广播控制器，启动火灾告警及火灾广播；当消防联动解除后，向风机控制器、火灾告警器和消防广播控制器发送关闭指令，同时在显示屏上显示系统为正常状态； e.数据接力传输控制器(路由器)对接收到的信号由其ZigBee处理器单元进行处理，判断信号是否需要接力传输，若是，则进行数据接力传输，否则进行休眠。5.根据权利要求4所述一种无线智能隧道火灾监控系统的监控方法，其特征在于风机侧控制器将风阀状态信息通过无线方式发送至消防控制室侧的主控制器，消防控制室侧的主控制器将消防联动控制指令以无线方式发送风机侧控制器，控制电磁风阀启停或正反转;火灾探测器将火灾监测信息发送至消防控制室侧的主控制器，主控制器将消防联动信号发送至火灾告警器及消防广播控制器，主控制和其他各种控制器之间通过ZigBee单元进行信令交互，再通过接力传输控制器进行信号的接力传送;各种初始化数据也通过ZigBee网络上传到控制室侧的主控制器。6.—种无线智能隧道火灾监控系统及方法不仅用于隧道火灾监控，还完全适用于隧道通风系统中的通风控制。
【文档编号】G08B25/10GK105938645SQ201610350677
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】马子余, 董源, 董方武
【申请人】马子余, 董源, 董方武