专利名称：一种用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于火警综合报警技术领域，尤其涉及一种用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置。
背景技术：
船舶作为重要的水上运输工具，所处环境特殊、结构复杂，一旦发生火灾，燃烧剧烈，蔓延迅速，后果严重。船舶消防系统是关系到船舶人员和财产安全的重要设备，船舶火 灾报警系统能使船员尽早发现火灾，及时采取有效措施，扑灭初期火灾，最大限度的减少因火灾造成的生命和财产损失。随着科技的发展，船舶的自动化程度越来越高，驾驭以计算机技术为主导的自动化机舱设备，是现代轮机管理人员面临的首要问题。特别是STCW公约马尼拉修正案于2010年6月25日在菲律宾召开的STCW公约缔约国外交大会上通过，其中关于恢复船舶电气电子船员的规定，为今后一段时期全球海员培训、发证和值班建立了更为严格、统一的标准。目前轮机人员对弱电设备的修理存在很大的障碍，尤其对自动化装置故障存在认知难、修理难的问题，电气电子船员难以达到对自动化设备的维护管理和维修的根本要求。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置，旨在解决目前轮机人员对弱电设备的修理存在很大的障碍，尤其对自动化装置故障存在认知难、修理难的问题，电气电子船员难以达到对自动化设备的维护管理和维修的根本要求的问题。本实用新型是这样实现的，一种用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置，该模拟试验装置包括火警参数采集模块、故障设置模块、显示控制模块、主控单片机、参数存储电路、执行机构、光电隔离电路、通讯电路、远程监控终端、电源模块；所述火警参数采集模块、故障设置模块及显示控制模块分别与所述主控单片机相连接，所述主控单片机与所述参数存储电路及执行机构相连接；所述主控单片机与所述光电隔离电路相连接，所述光电隔离电路与所述通讯电路相连接，所述通讯电路与所述远程监控终端相连接，所述电源模块与所述显示控制模块相连接。进一步，所述火警参数采集模块包括烟雾传感器、信号鉴别电路、去噪电路、温度传感器、数值采集电路；所述烟雾传感器与所述信号鉴别电路相连接，所述信号鉴别电路与去噪电路相连接，所述去噪电路与所述主控单片机相连接；所述温度传感器与所述数值采集电路相连接，所述数值采集电路与所述主控单片机相连接。进一步，所述烟雾传感器采用联网型离子式烟雾传感器，所述温度传感器采用数字式温度传感器。进一步，所述故障设置模块包括烟雾报警设置单元、温度报警设置单元；所述烟雾报警设置单元及温度报警设置单元分别与所述主控单片机连接。进一步，所述显示控制模块中设置有LED显示器、操作按键、状态指示灯、电源开关;所述LED显示器、操作按键及状态指示灯分别与所述主控单片机相连接，所述电源开关的一端与所述电源模块相连接，所述电源开关的另一端与所述主控单片机相连接；所述操作按键包括增加按键、减少按键、设置按键、切换按键；所述状态指示灯包括电源指示灯、报警指示灯、正常指示灯、教学指示灯。 进一步，所述电源模块采用电压为220V、频率为50Hz的交流电源。进一步，所述执行机构包括消防联动控制阀、声光报警器； 所述消防联动控制阀及声光报警器分别与所述主控单片机相连接。本实用新型提供的用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置，是一套以实训及教学为目的的机舱监视试验设备，正常监测工作模式及试验教学模式的设置，便于学员深刻掌握监测设备的工作原理，正常监测工作模式下，设备可根据烟雾传感器和温度传感器监测并输出显示数据，并能显示具体区域；试验教学模式下，可人为设置故障模式，进行虚拟报警，学员可直接更换插件和探头，实现了对机舱火灾的智能报警与消防的联动控制的模拟实验，并结合教学的特点，对整个模拟实验装置进行了功能分区和人为故障设置，增加了教学的可实施性，让学生能较快掌握整个系统的工作原理和维修方法，可用作海事院校的船电专业教学和轮机员考证培训，提高了学员对自动化设备的故障维修技能，减少了航运公司的修船成本，提高了航运公司的经济效益，增强了船舶海上航行的安全可靠性，结构简单，实用性强，具有较强的推广与应用价值。
图I是本实用新型实施例提供的用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置的结构框图。图中11、火警参数采集模块；111、烟雾传感器；112、信号鉴别电路；；113、温度传感器；114、数值采集电路；115、去噪电路；12、故障设置模块；121、烟雾报警设置单元；122、温度报警设置单元；13、显示控制模块；131、LED显示器；132、操作按键；133、状态指示灯；134、电源开关；14、主控单片机；141、参数存储电路；15、执行机构；151、消防联动控制阀；
152、声光报警器；16、电源模块；17、光电隔离电路；18、通讯电路；19、远程监控终端。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图I示出了本实用新型实施例提供的用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置的结构。为便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。该模拟试验装置包括火警参数采集模块11、故障设置模块12、显示控制模块13、主控单片机14、参数存储电路141、执行机构15、光电隔离电路17、通讯电路18、远程监控终端19、电源模块16 ；火警参数采集模块11、故障设置模块12及显示控制模块13分别与主控单片机14相连接，主控单片机14与参数存储电路141及执行机构15相连接；主控单片机14与光电隔离电路17相连接，光电隔离电路17与通讯电路18相连接，通讯电路18与远程监控终端19相连接，电源模块16与显示控制模块13相连接。进一步，火警参数采集模块11包括烟雾传感器111、信号鉴别电路112、去噪电路115、温度传感器113、数值采集电路114 ；烟雾传感器111与信号鉴别电路112相连接，信号鉴别电路112与去噪电路115相连接，去噪电路115与主控单片机14相连接；温度传感器113与数值采集电路114相连接，数值采集电路114与主控单片机14 相连接。在本实用新型实施例中，烟雾传感器111采用联网型离子式烟雾传感器111，温度传感器113采用数字式温度传感器113。在本实用新型实施例中，故障设置模块12包括烟雾报警设置单元121、温度报警设置单元122 ；烟雾报警设置单元121及温度报警设置单元122与主控单片机14相连接。在本实用新型实施例中，显示控制模块13中设置有LED显示器131、操作按键132、状态指示灯133、电源开关134 ；LED显示器131、操作按键132及状态指示灯133分别与主控单片机14相连接，电源开关134的一端与电源模块16相连接，电源开关134的另一端与主控单片机14相连接；操作按键132包括增加按键、减少按键、设置按键、切换按键；状态指示灯133包括电源指示灯、报警指示灯、正常指示灯、教学指示灯。在本实用新型实施例中，电源模块16采用电压为220V、频率为50Hz的交流电源。在本实用新型实施例中，执行机构15包括消防联动控制阀151、声光报警器152 ；消防联动控制阀151及声光报警器152分别与主控单片机14相连接。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型的应用原理作进一步描述。如图I所示，火警参数采集模块11中的烟雾传感器111及温度传感器113分别实现对烟雾信号和温度信号的自动采集和自动报警，报警时均会伴随声光报警器152发出的声光报警信号；通过显示控制模块13中的切换按键，可根据教学需要将该模拟试验装置切换成正常模式或者是教学模式，在教学模式下可通过故障设置模块12人为的设置烟雾报警或者是温度报警，在出现报警时，显示控制模块13上相应报警类别的状态指示灯133会点亮，同时在显示控制模块13上的LED显示器131会显示对应的报警类别；可根据教学需要，通过显示控制模块13上的操作按键132设置温度报警的门限值；可对报警系统故障进行区域显示；根据教学的特性，进行功能分区，各个模块功能集中，便于学生较快掌握整个系统的工作流程。将多个采集烟雾参数的烟雾传感器111和多个采集温度参数的温度传感器113布置于需要进行火警监测的房间或者区域内，并在火警采集控制器上设置好烟雾和温度的报警阈值；火警采集控制器实时在线监控烟雾报警器及温度传感器113的工作状态和温度值，并将相关信息通过通讯电路18上传至远程监控终端19，实现了远程监控终端19与火警采集控制器间的实时通讯及远程监控。通过不间断的采集烟雾传感器111及温度传感器113的信号，检测的信号经过必要的转换或处理后，统一送给主控单片机14行计算、综合分析和智能判断等系统处理，并通过LED显示器131、状态指示灯133及相应的声光报警器152输出系统的工作状态，并可根据教学需要进行人为设置，增加了可操作性。主控单片机14会每隔一定的周期触发一次采集，实时获取此时整个装置所监测区域的工作状态，远程监控终端19在设定好通讯间隔后，也可以实时监控各部分的各种工作参数。从而实现多参数、实时、远程综合火警参数报警，在实际应用中的干燥、潮湿、密闭、开放的空间中均可实时、有效地实现报警；主控单片机14是由MSP430系列单片机构成，MSP430系列单片机是一种十六位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器。具有处理 能力强、运算速度快、超低功耗、片内资源丰富等特点；通讯电路18采用485、232双通讯的电路方案，光电隔离电路17在满足不同通讯电路18总线要求的同时，更增加了通讯的安全及可靠性。采用多传感器同时采集的方式，防止因某一个传感器故障而引起的误动作；对于同一个传感器的信号，采用信号自动甄别技术，防止系统性干扰引起的传感器信号采集错误；远程监控终端19通过RS-232或RS-485通信接口实时监测各个传感器的工作状态及监控结果，并可进行参数的远程设置；参数存储电路141采用的是型号为24C256的存储电路，该存储电路是一个256K位串行CMOS E2PR0M,先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗，该器件通过12C总线接口进行操作。电源模块16通过采用高性能D⑶C模块将系统电源隔离，对模拟电路和数字电路分别供电，从而减少系统电源部分的噪声，同时3. 3V供电系统采用SPX3819(LD0)供电，更能提闻电源系统的稳定性。温度传感器113采用型号为18B20的数字式温度传感器113，具有如下特点采用独特的单线接口方式，与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与该数字式温度传感器113的双向通讯；在使用中不需要任何外围元件；可用数据线供电，供电电压范围+3. OV +5. 5V;测温范围-55 +125°C，固有测温分辨率为O. 5°C。当在-10°C +85°C范围内，可确保测量误差不超过O. 5°C，在-55 +125°C范围内，测量误差也不超过2°C ;烟雾传感器111采用联网型离子烟雾传感器111，精度达到II级，相对于传统的光电传感器更加灵敏；通讯电路18采用485、232双通讯电路18方案；显示控制模块13中操作按键132的功能如下短按切换按键用于切换正常模式和教学模式，教学模式下长按切换按键用于手动设置一个烟雾传感器111报警；设置模式下短按增加按键用于增加设置值，教学模式下长按增加按键用于手动设置另一个烟雾传感器111报警；设置模式下短按减少按键用于减少设置值，教学模式下长按减少按键用于手动设置一个温度传感器113报警；短按设置按键用于切换正常模式和设置模式，教学模式下长按设置按键用于手动设置另一个温度传感器113报警。[0056]主要技术指标⑴使用温度-10°C至60°C ；⑵监测对象机舱内的烟雾浓度和温度；(3)烟雾浓度测试范围0-2000ppm ； (4)烟雾浓度测试分辨率5ppm ； (5)烟雾测量精度2% ; (6)温度测试范围-30°C -IOO0C ； (7)温度分辨率0. 05°C ； (8)温度测量精度O. 50C ；(9)平衡时间< O. 5h。该模拟试验装置解决的关键问题有传感器的反应灵敏度和报警稳定性；有效和无效报警信号的自动甄别；报警信号的平滑滤波算法；正常模式和教学模式的无缝转换；键盘输入信息的处理；关键系统参数的保存；确定在实际使用时的技术细节和验证整个系统设计的正确性、可靠性；整个系统的在教学过程中的改进及整个装置的调试和试运行。本实用新型实施例提供的用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置，是一套以实训及教学为目的的机舱监视试验设备，正常监测工作模式及试验教学模式的设置，便于学员深刻掌握监测设备的工作原理，正常监测工作模式下，设备可根据烟雾传感器111和温度传感器113监测并输出显示数据，并能显示具体区域；试验教学模式下，可人为设置故障模式，进行虚拟报警，学员可直接更换插件和探头，提高了学员的在船维修能力，实现了对机舱火灾的智能报警与消防的联动控制的模拟实验，并结合教学的特点，对整个·模拟实验装置进行了功能分区和人为故障设置，增加了教学的可实施性，让学生能较快掌握整个系统的工作原理和维修方法，可用作海事院校的船电专业教学和轮机员考证培训，提高了学员对自动化设备的故障维修技能，减少了航运公司的修船成本，提高了航运公司的经济效益，增强了船舶的海上航行的安全可靠性，有着重要的理论意义和实用价值，具有较强的推广与应用价值。以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置，其特征在于，该模拟试验装置包括火警参数采集模块、故障设置模块、显示控制模块、主控单片机、参数存储电路、执行机构、光电隔离电路、通讯电路、远程监控终端、电源模块； 所述火警参数采集模块、故障设置模块及显示控制模块分别与所述主控单片机相连接，所述主控单片机与所述参数存储电路及执行机构相连接； 所述主控单片机与所述光电隔离电路相连接，所述光电隔离电路与所述通讯电路相连接，所述通讯电路与所述远程监控终端相连接，所述电源模块与所述显示控制模块相连接。
2.如权利要求I所述的模拟试验装置，其特征在于，所述火警参数采集模块进一步包括烟雾传感器、信号鉴别电路、去噪电路、温度传感器、数值采集电路； 所述烟雾传感器与所述信号鉴别电路相连接，所述信号鉴别电路与去噪电路相连接，所述去噪电路与所述主控单片机相连接； 所述温度传感器与所述数值采集电路相连接，所述数值采集电路与所述主控单片机相连接。
3.如权利要求I或2所述的模拟试验装置，其特征在于，所述烟雾传感器采用联网型离子式烟雾传感器，所述温度传感器采用数字式温度传感器。
4.如权利要求I所述的模拟试验装置，其特征在于，所述故障设置模块进一步包括烟雾报警设置单元、温度报警设置单元； 所述烟雾报警设置单元及温度报警设置单元分别与所述主控单片机连接。
5.如权利要求I所述的模拟试验装置，其特征在于，所述显示控制模块中设置有LED显示器、操作按键、状态指示灯、电源开关； 所述LED显示器、操作按键及状态指示灯分别与所述主控单片机相连接，所述电源开关的一端与所述电源模块相连接，所述电源开关的另一端与所述主控单片机相连接； 所述操作按键包括增加按键、减少按键、设置按键、切换按键； 所述状态指示灯包括电源指示灯、报警指示灯、正常指示灯、教学指示灯。
6.如权利要求I所述的模拟试验装置，其特征在于，所述电源模块采用电压为220V、频率为50Hz的交流电源。
7.如权利要求I所述的模拟试验装置，其特征在于，所述执行机构进一步包括消防联动控制阀、声光报警器； 所述消防联动控制阀及声光报警器分别与所述主控单片机相连接。
专利摘要本实用新型适用于火警综合报警技术领域，提供了一种用于机舱火警监测与消防联动控制的模拟试验装置，正常监测工作模式及试验教学模式的设置，便于学员深刻掌握监测设备的工作原理，正常监测工作模式下，设备根据烟雾传感器和温度传感器监测并输出显示数据，并显示具体区域；试验教学模式下，可人为设置故障模式，进行虚拟报警，学员可直接更换插件和探头，增加了教学的可实施性，学生能较快掌握整个系统的工作原理和维修方法，可用作海事院校的船电专业教学和轮机员考证培训，提高了学员对自动化设备的故障维修技能，减少了航运公司的修船成本，提高了航运公司的经济效益，增强了船舶海上航行的安全可靠性，具有较强的推广与应用价值。
文档编号G09B9/00GK202677655SQ20122017318
公开日2013年1月16日 申请日期2012年4月23日 优先权日2012年4月23日
发明者孙明, 盛进路, 周明顺, 王新华, 郑婉媚 申请人:青岛远洋船员职业学院