具有GPRS数据远传功能的消防控制系统自动监测装置的制作方法

本发明涉及消防控制系统，具体涉及一种具有gprs数据远传功能的消防控制系统自动监测装置。

背景技术：

根据《消防控制室通用技术标准》和消防安全管理制度，在准工作状态，严禁将水灭火系统、防排烟系统及电动防火分隔设施的配电柜置于手动控制状态。但是有的单位和有些控制室的操作人员因种种原因，而将配电柜长期置于手动控制状态，只是在应付相关部门检查时才转换到自动控制状态，达不到自动系统的自动效果。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种具有gprs数据远传功能的消防控制系统自动监测装置。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：具有gprs数据远传功能的消防控制系统自动监测装置，包括处理器电路、与处理器电路连接的二总线通讯电路、监测开关输入电路、现场故障报警的声光报警电路，通过发光二极管和蜂鸣器对现场故障进行报警、为装置提供所需电源的内部电源转换电路，为装置的系统电源电路和信号隔离电源电路提供两路所需电源、gprs传输电路和为装置提供现场ip地址编排的ip地址编码电路，所述的二总线通讯电路与外置消防控制系统信号通讯衔接，保持数据的交换，监测开关输入电路与消防控制系统手/自动转换器开关量输入信号衔接，gprs传输电路通过卫星数据传输与消防总部信息交互。

所述的二总线通讯电路通过二总线信号隔离电路与处理器电路连接。

所述的处理器电路包括与上电复位及编程调试电路连接的引脚和bkgd引脚、与时钟电路连接的xtal引脚和extal引脚，与gprs传输电路连接的pwm0引脚—pwm3引脚、ioc0引脚—ioc3引脚、txd0引脚和rxd0引脚，与ip地址编码电路连接的an0引脚—an7引脚，与声光报警电路连接的miso0引脚、mosi0引脚和sck0引脚，与监测开关输入电路连接的ss0引脚，与二总线通讯电路或二总线信号隔离电路连接的txd1引脚和rxd1引脚，vrh/vddxra引脚通过电源滤波电容连接至vcc电源端，vssxa引脚和vss引脚电源接地，test引脚悬空；

所述的上电复位及编程调试电路包括bdm调试器，bdm调试器bkgd引脚连接至处理器电路bkgd引脚及通过第二十四电阻连接至vcc电源端，vdd引脚连接至vcc电源端，bdm调试器reset引脚通过第二十六电阻连接至vcc电源端，reset引脚通过第二十五电阻和第十七电容串联电源接地，第二十五电阻和第十七电容公共端连接至处理器电路引脚，nc引脚及gnd引脚电源接地，vfp引脚悬空；

所述的时钟电路包括晶体振荡器，晶体振荡器两端分别连接至处理器电路xtal引脚和extal引脚，且晶体振荡器两端通过第十八电容和第十九电容电源接地；

所述的电源滤波电容包括并联至vcc电源端和电源接地之间的第二十电容和第二十电容。

所述的二总线通讯电路包括总线主站通信接口芯片和无极性双向电路，所述的无极性双向电路包括串联的第二二极管和第三二极管、串联的第四二极管和第五二极管，且第二二极管阴极与第四二极管阴极连接，第二二极管阳极连接至第三二极管阴极，第四二极管阳极连接至第五二极管阴极，第三二极管阳极与第五二极管阳极连接；

所述的总线主站通信接口芯片sin引脚连接至第二二极管阴极、第四二极管阴极和第六二极管阳极的公共端，第二二极管阳极和第三二极管阴极的公共端连接至二总线信号第一输入端，第四二极管阳极和第五二极管阴极的公共端连接至二总线信号第二输入端，二总线信号第一输入端与二总线信号第二输入端之间并联有第一稳压二极管和第一电容、第二电容串联支路，且第一电容与第二电容公共端信号接地，第一稳压二极管用于总线入口的强电防护，第一电容与第二电容用于配合第一稳压二极管做总线滤波处理，总线主站通信接口芯片vcc引脚通过第一电阻连接至第六二极管阴极，第三电容和第四电容并联至总线主站通信接口芯片vcc引脚和gnd引脚之间，第三电容负极及gnd引脚信号接地，vout引脚和sel引脚连接至5v电源及通过第五电容信号接地，rxd引脚通过二总线信号隔离电路或第六电阻连接至处理器电路rxd1引脚，如需要信号隔离则通过二总线信号隔离电路，如不需要信号隔离则通过第六电阻，txd引脚通过二总线信号隔离电路或第七电阻连接至处理器电路txd1引脚，如需要信号隔离则通过二总线信号隔离电路，如不需要信号隔离则通过第七电阻，nc引脚悬空。

所述的二总线信号隔离电路包括第一光耦合器和第二光耦合器，其中第一光耦合器an引脚连接至5v电源及第二光耦合器vcc引脚和en引脚，第一光耦合器cath引脚通过第二电阻连接至总线主站通信接口芯片rxd引脚，第一光耦合器vcc引脚和en引脚连接至vcc电源端及第二光耦合器an引脚，第一光耦合器out引脚连接至处理器电路rxd1引脚及通过第四电阻连接至第一光耦合器vcc引脚和en引脚，第一光耦合器gnd引脚电源接地及通过第七电容连接至第一光耦合器vcc引脚和en引脚，nc引脚和nc1引脚悬空，二总线信号由sin引脚输入，经总线主站通信接口芯片解调后由rxd引脚输出ttl信号，经第一光耦合器后传输至处理器电路；

第二光耦合器out引脚连接至总线主站通信接口芯片txd引脚及通过第三电阻连接至第二光耦合器vcc引脚和en引脚，第二光耦合器gnd引脚信号接地及通过第六电容连接至5v电源，第二光耦合器cath引脚通过第五电阻连接至处理器电路txd1引脚，nc引脚和nc1引脚悬空，处理器电路输出的ttl信号经第二光耦合器后，由txd引脚输入总线主站通信接口芯片，在总线上行成调制信号。

所述的监测开关输入电路包括第三光耦合器，第三光耦合器cath引脚通过第二十电阻连接至消防控制系统手/自动转换器第一无极性开关端，an引脚连接至vdd电源端、消防控制系统手/自动转换器第二无极性开关端及信号接地，vcc引脚和en引脚连接至vcc电源端，out引脚连接至处理器电路ss0引脚及通过第二十一电阻连接至第三光耦合器vcc引脚和en引脚，gnd引脚电源接地及通过第十二电容连接至vcc引脚和en引脚，nc引脚和nc1引脚悬空，z1和z2用于输入手/自动转换器的无极性开关信号，经第三光耦合器信号隔离后传输至处理器电路；

第三光耦合器起到电平转换和信号隔离的作用，如不需要信号隔离，所述的监测开关输入电路可通过第二十二电阻连接于vdd电源端和vcc电源端之间，第二十三电阻连接于信号接地与电源接地之间，将开关信号隔离功能短接，使其只起到电平转换的作用，电源vdd通过dc-dc电源电路模块获得。

所述的声光报警电路包括蜂鸣器报警电路和指示灯电路，蜂鸣器报警电路包括蜂鸣器，蜂鸣器in+引脚连接至vcc电源端，in1引脚连接至第二三极管集电极，第二三极管发射极电源接地，第二三极管基极通过第十六电阻连接至处理器电路sck0引脚，第十七电阻和第三十一电容并联连接至第二三极管基极与电源接地之间；

指示灯电路包括第一发光二极管和第二发光二极管，分别作为工作电源指示灯和报警指示灯，第一发光二极管阳极与第二发光二极管阳极连接至vcc电源端，第一发光二极管阴极通过第十八电阻连接至处理器电路mosi0引脚，第二发光二极管阴极通过第十九电阻连接至处理器电路miso0引脚。

所述的内部电源转换电路包括系统电源电路和信号隔离电源电路，其中系统电源电路包括集成稳压电路，集成稳压电路in引脚连接至12v电源，第九稳压二极管阴极、第十三电容正极及第十四电容一端连接至in引脚，第九稳压二极管阳极、第十三电容负极及第十四电容另一端电源接地，out引脚通过第一电感输出至vcc电源端，fb引脚连接至vcc电源端，gnd引脚和on/off引脚电源接地，第十稳压二极管阴极连接至out引脚，第十五电容正极及第十六电容一端连接至vcc电源端，第十稳压二极管阳极、第十五电容负极及第十六电容另一端电源接地，系统电源电路将电源接口输入的12v电源转换为系统电路所需的5v电源；

信号隔离电源电路包括dc-dc电源电路，dc-dc电源电路vin+引脚连接至vcc电源端，vout+引脚连接至vdd电源端，vin-引脚电源接地，vout-引脚信号接地，dc-dc电源电路通过系统的5v电源生成电气上完全隔离的另一组5v电源，作为无极性输入的隔离电源使用。

所述的gprs传输电路link1引脚和link2引脚分别连接至处理器电路ioc0引脚和ioc1引脚，gprs传输电路link3引脚和link4引脚分别通过第八电阻和第九电阻连接至处理器电路ioc2引脚和ioc3引脚，gprs传输电路utxd1引脚和urxd1引脚分别连接至处理器电路rxd0引脚和txd0引脚，gprs传输电路work引脚连接至处理器电路pwm2引脚，gprs传输电路powkey引脚连接至第一场效应管漏极、栅极通过第十电阻连接至处理器电路pwm1引脚，gprs传输电路gnd引脚连接至第一场效应管源极及电源接地，gprs传输电路reset引脚和reload引脚分别连接至复位电路和数据恢复电路，gprs传输电路re485_en引脚通过第十一电阻连接至处理器电路pwm3引脚，gprs传输电路link引脚连接至处理器电路pwm0引脚，gprs传输电路vcap引脚连接至第八电容正极，dc5-18v引脚连接至vcc电源端及第九电容正极，第八电容负极和第九电容负极电源接地，nc1引脚、nc2引脚、rcv_n引脚、rcv_p引脚、mic_n引脚及mic_p引脚悬空；

所述的复位电路包括第一按键，第一按键一端连接至gprs传输电路reset引脚、通过第十二电阻连接至vcc电源端及通过第十电容电源接地，第一按键另一端通过第十三电阻电源接地；

所述的数据恢复电路包括第二按键，第二按键一端连接至gprs传输电路reload引脚、通过第十四电阻连接至vcc电源端及通过第十一电容电源接地，第二按键另一端通过第十五电阻电源接地。

所述的ip地址编码电路包括拨动开关，拨动开关引脚分别连接至处理器电路an0—an7引脚，为装置提供一组编码地址，为0—255，方便现场对装置进行ip地址编排。

二总线信号第一输入端和二总线信号第二输入端、消防控制系统手/自动转换器第一无极性开关端和第二无极性开关端通过输入接口与监测装置连接，输入接口作为消费控制系统的二总线信号和手/自动转换器的无极性开关信号输入接口；外置电源通过电源接口为监测装置提供电能，电源接口作为12v直流电源的输入接口。

本发明提出了一种具有gprs数据远传功能的消防控制系统自动监测装置，在控制柜内部的手/自动转换器上读取信号，除了通过传统的开关信号和二总线手段将自动控制状态的信号发送至消防控制室，并可通过gprs远传装置将其信号远传到公安消防部门或消防远程监控中心实时监测，实时监测消防设施的控制模式，督促单位将自动消防设施处于自动状态，从而确保消防控制系统发挥其实际作用。

附图说明

图1为功能框图；

图2为处理器电路；

图3为上电复位及编程调试电路；

图4为时钟电路；

图5为二总线通讯电路；

图6为二总线信号隔离电路；

图7为监测开关输入电路；

图8为蜂鸣器报警电路；

图9为指示灯电路；

图10为系统电源电路；

图11为信号隔离电源电路；

图12为gprs传输电路；

图13为ip地址编码电路；

图14为输入接口；

图15为电源接口。

具体实施方式

如图1所示，具有gprs数据远传功能的消防控制系统自动监测装置，包括处理器电路u8、与处理器电路u8连接的二总线通讯电路、监测开关输入电路、现场故障报警的声光报警电路，通过发光二极管和蜂鸣器对现场故障进行报警、为装置提供所需电源的内部电源转换电路，为装置的系统电源电路和信号隔离电源电路提供两路所需电源、gprs传输电路u4和为装置提供现场ip地址编排的ip地址编码电路，所述的二总线通讯电路与外置消防控制系统信号通讯衔接，保持数据的交换，监测开关输入电路与消防控制系统手/自动转换器开关量输入信号衔接，gprs传输电路u4通过卫星数据传输与消防总部信息交互。

所述的二总线通讯电路通过二总线信号隔离电路与处理器电路u8连接。

如图2所示，所述的处理器电路u8选用freescale系列的微处理器s9s12g32call_32，管脚32，封装lqfp32，5v电源供电，2路串口通讯接口，20路i/o输入输出口，处理器电路u8包括与上电复位及编程调试电路连接的引脚和bkgd引脚、与时钟电路连接的xtal引脚和extal引脚，与gprs传输电路u4连接的pwm0引脚—pwm3引脚、ioc0引脚—ioc3引脚、txd0引脚和rxd0引脚，与ip地址编码电路连接的an0引脚—an7引脚，与声光报警电路连接的miso0引脚、mosi0引脚和sck0引脚，与监测开关输入电路连接的ss0引脚，与二总线通讯电路或二总线信号隔离电路连接的txd1引脚和rxd1引脚，vrh/vddxra引脚通过电源滤波电容连接至vcc电源端，vssxa引脚和vss引脚电源接地，test引脚悬空；

如图3所示，所述的上电复位及编程调试电路包括bdm调试器jp1，bdm调试器jp1bkgd引脚连接至处理器电路u8bkgd引脚及通过第二十四电阻r24连接至vcc电源端，vdd引脚连接至vcc电源端，bdm调试器jp1reset引脚通过第二十六电阻r26连接至vcc电源端，reset引脚通过第二十五电阻r25和第十七电容c17串联电源接地，第二十五电阻r25和第十七电容c17公共端连接至处理器电路u8引脚，nc引脚及gnd引脚电源接地，vfp引脚悬空；

如图4所示，所述的时钟电路包括晶体振荡器xt1，晶体振荡器xt1两端分别连接至处理器电路u8xtal引脚和extal引脚，且晶体振荡器xt1两端通过第十八电容c18和第十九电容c19电源接地；

所述的电源滤波电容包括并联至vcc电源端和电源接地之间的第二十电容和第二十电容。

如图5所示，所述的二总线通讯电路包括总线主站通信接口芯片u1和无极性双向电路，所述的无极性双向电路包括串联的第二二极管d2和第三二极管d3、串联的第四二极管d4和第五二极管d5，且第二二极管d2阴极与第四二极管d4阴极连接，第二二极管d2阳极连接至第三二极管d3阴极，第四二极管d4阳极连接至第五二极管d5阴极，第三二极管d3阳极与第五二极管d5阳极连接；

所述的总线主站通信接口芯片u1sin引脚连接至第二二极管d2阴极、第四二极管d4阴极和第六二极管d6阳极的公共端，第二二极管d2阳极和第三二极管d3阴极的公共端连接至二总线信号第一输入端bus1，第四二极管d4阳极和第五二极管d5阴极的公共端连接至二总线信号第二输入端bus2，二总线信号第一输入端bus1与二总线信号第二输入端bus2之间并联有第一稳压二极管d1和第一电容c1、第二电容c2串联支路，且第一电容c1与第二电容c2公共端信号接地，第一稳压二极管d1用于总线入口的强电防护，第一电容c1与第二电容c2用于配合第一稳压二极管d1做总线滤波处理，总线主站通信接口芯片u1vcc引脚通过第一电阻r1连接至第六二极管d6阴极，第三电容c3和第四电容c4并联至总线主站通信接口芯片u1vcc引脚和gnd引脚之间，第三电容c3负极及gnd引脚信号接地，vout引脚和sel引脚连接至5v电源及通过第五电容c5信号接地，rxd引脚通过二总线信号隔离电路或第六电阻连接至处理器电路u8rxd1引脚，如需要信号隔离则通过二总线信号隔离电路，如不需要信号隔离则通过第六电阻，txd引脚通过二总线信号隔离电路或第七电阻连接至处理器电路u8txd1引脚，如需要信号隔离则通过二总线信号隔离电路，如不需要信号隔离则通过第七电阻，nc引脚悬空。

如图6所示，所述的二总线信号隔离电路包括第一光耦合器u2和第二光耦合器u3，其中第一光耦合器u2an引脚连接至5v电源及第二光耦合器u3vcc引脚和en引脚，第一光耦合器u2cath引脚通过第二电阻r2连接至总线主站通信接口芯片u1rxd引脚，第一光耦合器u2vcc引脚和en引脚连接至vcc电源端及第二光耦合器u3an引脚，第一光耦合器u2out引脚连接至处理器电路u8rxd1引脚及通过第四电阻r4连接至第一光耦合器u2vcc引脚和en引脚，第一光耦合器u2gnd引脚电源接地及通过第七电容c7连接至第一光耦合器u2vcc引脚和en引脚，nc引脚和nc1引脚悬空，二总线信号由sin引脚输入，经总线主站通信接口芯片u1解调后由rxd引脚输出ttl信号，经第一光耦合器u2后传输至处理器电路u8；

第二光耦合器u3out引脚连接至总线主站通信接口芯片u1txd引脚及通过第三电阻r3连接至第二光耦合器u3vcc引脚和en引脚，第二光耦合器u3gnd引脚信号接地及通过第六电容c6连接至5v电源，第二光耦合器u3cath引脚通过第五电阻r5连接至处理器电路u8txd1引脚，nc引脚和nc1引脚悬空，处理器电路u8输出的ttl信号经第二光耦合器u3后，由txd引脚输入总线主站通信接口芯片u1，在总线上行成调制信号。

如图7所示，所述的监测开关输入电路包括第三光耦合器u5，第三光耦合器u5cath引脚通过第二十电阻r20连接至消防控制系统手/自动转换器第一无极性开关端z1，an引脚连接至vdd电源端、消防控制系统手/自动转换器第二无极性开关端z2及信号接地，vcc引脚和en引脚连接至vcc电源端，out引脚连接至处理器电路u8ss0引脚及通过第二十一电阻r21连接至第三光耦合器u5vcc引脚和en引脚，gnd引脚电源接地及通过第十二电容c12连接至vcc引脚和en引脚，nc引脚和nc1引脚悬空，z1和z2用于输入手/自动转换器的无极性开关信号，经第三光耦合器u5信号隔离后传输至处理器电路u8；

第三光耦合器u5起到电平转换和信号隔离的作用，如不需要信号隔离，所述的监测开关输入电路可通过第二十二电阻连接于vdd电源端和vcc电源端之间，第二十三电阻连接于信号接地与电源接地之间，将开关信号隔离功能短接，使其只起到电平转换的作用，电源vdd通过dc-dc电源电路u7模块获得。

如图8所示，所述的声光报警电路包括蜂鸣器报警电路和指示灯电路，蜂鸣器报警电路包括蜂鸣器m1，蜂鸣器m1in+引脚连接至vcc电源端，in1引脚连接至第二三极管q2集电极，第二三极管q2发射极电源接地，第二三极管q2基极通过第十六电阻r16连接至处理器电路u8sck0引脚，第十七电阻r17和第三十一电容c31并联连接至第二三极管q2基极与电源接地之间；

如图9所示，指示灯电路包括第一发光二极管d7和第二发光二极管d8，分别作为工作电源指示灯和报警指示灯，第一发光二极管d7阳极与第二发光二极管d8阳极连接至vcc电源端，第一发光二极管d7阴极通过第十八电阻r18连接至处理器电路u8mosi0引脚，第二发光二极管d8阴极通过第十九电阻r19连接至处理器电路u8miso0引脚。

如图10所示，所述的内部电源转换电路包括系统电源电路和信号隔离电源电路，其中系统电源电路包括集成稳压电路u6，集成稳压电路u6in引脚连接至12v电源，第九稳压二极管d9阴极、第十三电容c13正极及第十四电容c14一端连接至in引脚，第九稳压二极管d9阳极、第十三电容c13负极及第十四电容c14另一端电源接地，out引脚通过第一电感l1输出至vcc电源端，fb引脚连接至vcc电源端，gnd引脚和on/off引脚电源接地，第十稳压二极管d10阴极连接至out引脚，第十五电容c15正极及第十六电容c16一端连接至vcc电源端，第十稳压二极管d10阳极、第十五电容c15负极及第十六电容c16另一端电源接地，系统电源电路将电源接口j2输入的12v电源转换为系统电路所需的5v电源；

如图11所示，信号隔离电源电路包括dc-dc电源电路u7，dc-dc电源电路u7vin+引脚连接至vcc电源端，vout+引脚连接至vdd电源端，vin-引脚电源接地，vout-引脚信号接地，dc-dc电源电路u7通过系统的5v电源生成电气上完全隔离的另一组5v电源，作为无极性输入的隔离电源使用。

如图12所示，所述的gprs传输电路u4link1引脚和link2引脚分别连接至处理器电路u8ioc0引脚和ioc1引脚，gprs传输电路u4link3引脚和link4引脚分别通过第八电阻r8和第九电阻r9连接至处理器电路u8ioc2引脚和ioc3引脚，gprs传输电路u4utxd1引脚和urxd1引脚分别连接至处理器电路u8rxd0引脚和txd0引脚，gprs传输电路u4work引脚连接至处理器电路u8pwm2引脚，gprs传输电路u4powkey引脚连接至第一场效应管q1漏极、栅极通过第十电阻r10连接至处理器电路u8pwm1引脚，gprs传输电路u4gnd引脚连接至第一场效应管q1源极及电源接地，gprs传输电路u4reset引脚和reload引脚分别连接至复位电路和数据恢复电路，gprs传输电路u4re485_en引脚通过第十一电阻r11连接至处理器电路u8pwm3引脚，gprs传输电路u4link引脚连接至处理器电路u8pwm0引脚，gprs传输电路u4vcap引脚连接至第八电容c8正极，dc5-18v引脚连接至vcc电源端及第九电容c9正极，第八电容c8负极和第九电容c9负极电源接地，nc1引脚、nc2引脚、rcv_n引脚、rcv_p引脚、mic_n引脚及mic_p引脚悬空；

所述的复位电路包括第一按键sw1，第一按键sw1一端连接至gprs传输电路u4reset引脚、通过第十二电阻r12连接至vcc电源端及通过第十电容c10电源接地，第一按键sw1另一端通过第十三电阻r13电源接地；

所述的数据恢复电路包括第二按键sw2，第二按键sw2一端连接至gprs传输电路u4reload引脚、通过第十四电阻r14连接至vcc电源端及通过第十一电容c11电源接地，第二按键sw2另一端通过第十五电阻r15电源接地。

如图13所示，所述的ip地址编码电路包括拨动开关sw3，拨动开关sw3引脚分别连接至处理器电路u8an0—an7引脚，为装置提供一组编码地址，为0—255，方便现场对装置进行ip地址编排。

如图14、图15所示，二总线信号第一输入端bus1和二总线信号第二输入端bus2、消防控制系统手/自动转换器第一无极性开关端z1和第二无极性开关端z2通过输入接口j1与监测装置连接，输入接口j1作为消费控制系统的二总线信号和手/自动转换器的无极性开关信号输入接口；外置电源通过电源接口j2为监测装置提供电能，电源接口j2作为12v直流电源的输入接口。

在正常的自动喷水灭火系统和联动控制的防火卷帘等防火分隔设施设置的开关置于自动状态时，第一无极性开关端z1和第二无极性开关端z2的无极性开关信号经过第三光耦合器u5光电信号隔离转换后，经输入接口j1输入到处理器电路u8,通过对输入信号的电平进行判断后，确认此时的开关位置是处于自动状态的正常情况，因此处理器电路u8不对现场启动声光报警及数据远传等功能。

当操作人员将自动喷水灭火系统和联动控制的防火卷帘等防火分隔设施设置在手动控制状态时，或是此时的开关装置出现故障时，手/自动转换器第一无极性开关端z1和第二无极性开关端z2的无极性开关信号通过输入接口j1经监测开关输入电路传输至处理器电路u8，处理器电路u8在判断开关不是处于正常要求的情况下，通过gprs传输电路u4将监测信号的状态及本装置的ip地址等数据同时远传至消防总部的主控制台，实时监测各个消防设施的控制模式，并通过声光报警电路对现场故障进行报警，确保消防控制系统发挥其实际作用。