一种传感量监控控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及通信、消防等领域，特别是一种传感量监控控制系统及其控制方法。

背景技术：

在大型建筑的消防系统内，由于楼层较多，消防设备种类和数量繁多，如消防电梯、消防栓、应急照明、防火卷帘等，因此为了确保消防安全，必须对消防系统进行实时的监控，以保证在发生消防事故时，消防设备正常工作。

而在数量庞大的消防监控系统内，对消防设备监控时，需对带电设备的其电压、电流、功率以及工作状态中的设备的温湿度等指标进行在线监测，在监测时，往往有很多诸如压力、流量、温湿度的传感量需要在线监测。而且一些设备或监测地点，像水泵房等地则往往集中分布有好多末端压力和开关量。每个末端安装一个监测模块，使用物联网监测终端来对每一个监测模块进行数据采集和传输则会显著提高系统成本，并且传输效率也会非常低，而且如此监测时，往往不能集中管理，难以有效的系统管控消防设备。

基于上述原因，需要对现有的技术问题提出一种解决方案。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种传感量监控控制系统，集中控制各个消防设备中的监测节点，优化监测方案，同时达到节约成本的目的。

实现上述目的的技术方案是：一种传感量监控控制系统，包括

至少一传感量监测模块，对应安装于所需监测的设备，所述传感量监测模块用于获取所述设备的传感量的监测信息，以及将所述监测信息转换为数字量的监测信息，以及发送数字量的所述监测信息；

一传感量控制柜，每一所述传感量监测模块均连接于所述传感量控制柜；所述传感量控制柜用于接收并处理每一所述传感量监测模块传递至的所述监测信息，以及用于本地显示处理后的所述监测信息，以及上传处理后的所述监测信息；

一本地用户信息模块，连接于所述传感量控制柜；所述本地用户信息模块用于接收并处理所述传感量控制柜传递至的所述监测信息，以及用于本地显示和存储所述监测信息，以及用于将所述监测信息上传至一云端。

在本发明一实施例中，所述的传感量监控控制系统还包括至少一客户端，每一所述客户端用于从所述云端获取所述监测信息。

在本发明一实施例中，每一所述传感量监测模块包括

一传感器，对应安装于所需监测的设备，所述传感器用于获取所述设备的传感量的监测信息，并传递所获取的所述监测信息；

一模数转换模块，连接于所述传感器和所述传感量控制柜，所述模数转换模块用于将所述监测信息从模拟量转换为数字量，并将数字量的所述监测信息传递至所述传感量控制柜。

在本发明一实施例中，所述传感器包括流量传感器、温湿度传感器、压力传感器中的至少一种，所述传感器为电流型传感器，当所述传感器获取设备的传感量的监测信息时，所述模数转换模块将所述传感器的电流信号转换为电压信号。

在本发明一实施例中，所述传感量控制柜包括一微控制单元，每一所述模数转换模块连接于所述微控制单元，所述微控制单元用于控制所述模数转换模块将所述电压信号转换为数字量的信号。

在本发明一实施例中，所述传感量控制柜还包括

一液晶显示器，连接于所述微控制单元，所述液晶显示器用于提供刷新界面以及用于显示监测信息和系统运行参数；

一JTAG接口，连接于所述微控制单元，所述JTAG接口用于应用程序的更新下载调试；

一开关监测接口，连接于所述微控制单元，用于所述微控制单元以外部中断的方式获得开关量状态信息；

一WIFI模块，通过串口通信连接于所述微控制单元，所述WIFI模块用于实现所述传感量控制柜与本地控制机或所述本地用户信息传输模块之间的通信；

一CAN通信模块，内置于所述微控制单元，所述CAN通信模块将接收到的传感量的监测信息和开关量状态传送到所述本地工控机或本地用户信息传输模块；

一电可擦可编程只读存储器，连接于所述微控制单元，所述电可擦可编程只读存储器用于存储非易失性的用户数据；

一复位模块，连接于所述微控制单元；

至少一RS485通信模块，连接于所述微控制单元，所述RS485通信模块用于所述微控制单元与所述模数转换模块的通信；

一电源模块，连接于所述微控制单元，用于提供电源；

一LED指示模块，连接于所述微控制单元，用于指示系统的运行状态。

本发明还公开了一种传感量监控控制系统的控制方法。

实现上述目的的技术方案是：一种传感量监控控制系统的控制方法，包括以下步骤，

S1）传感量控制柜向至少一传感量监测模块发送读取传感量的监测信息的指令；

S2）至少一传感量监测模块监测所述设备的传感量的监测信息，并将所述监测信息转换为数字量的监测信息，以及将数字量的所述监测信息反馈至所述传感量控制柜；

S3）所述传感量控制柜接收并处理每一所述传感量监测模块传递至的所述监测信息，以及用于本地显示处理后的所述监测信息，以及将所述监测信息传递至本地用户信息模块；

S4）所述本地用户信息模块接收并处理所述传感量控制柜传递至的所述监测信息，以及用于本地显示和存储所述监测信息，以及用于将所述监测信息上传至一云端。

在本发明一实施例中，所述步骤S1）之前还包括以下步骤，

S01）所述传感量控制柜创建任务，所述任务包括刷新液晶显示器的显示界面、

检测所述液晶显示器的输入界面的输入指令、采集传感量的所述监测信息以及开关量监测；

S02）所述传感量控制柜选择数据通信方式，选择以WIFI模块或CAN通信模

块实现通信；

S03）配置通信方式中通信模块的初始化参数。

在本发明一实施例中，所述步骤S1）中还包括以下步骤，

S11）当与传感量控制柜相连的开关产生动作时，触发IO外部中断；微控制器处理IO中断，读取开关量的动作状态；

当微控制单元开启定时器，触发定时中断，定时中断每10ms触发一次，每次触发定时中断所述微控制单元进行显示界面的输入扫描；

S12）在采集传感量的所述监测信息任务中，所述微控制单元获取所述液晶显示器的输入界面的输入指令并每10ms进行一次数据刷新，所述输入指令包括设置数据采集频率，所述数据采集周期为所述定时中断周期的整数倍；

S13）重复步骤S11）和S12），当所述定时中断达到某一次数，满足数据采集频率时，所述传感量控制柜向至少一传感量监测模块发送读取传感量的监测信息的指令。

在本发明一实施例中，在所述采集传感量的所述监测信息任务中，当所述定时中断达到某一次数，满足数据采集频率时，所述传感量控制柜以Modbus协议向所述模数转换模块发送读取传感量的监测信息的指令，所述模数转换模块读取传感器的监测信息，所述模数转换模块对监测信息进行模数转换并将模数转换后的监测信息传递至所述传感量控制柜；在所述步骤S3）中，所述传感量控制柜产生接收中断，接收所述监控信息，同时向所述本地用户信息模块和本地工控机发送所述监测信息和/或开关量状态信息。

本发明的优点是：本发明的传感量监控控制系统及其方法，解决了现有的技术问题，集中管控消防系统，有效的提高了消防设备的监控效率，通过模数转换模块，将各个监测点的传感量的监测信息进行统一汇总和处理，有效的改善了消防系统中监测信息繁杂难以统一管理的问题；同时，通过不同的通信模块的设置和安全性选择，有效的保障了监测信息的安全、可靠且实时传输；通过定时器的对监测信息接收和传输的分步管控，有效的保证了监控信息获取和传输的精确性和有序性；同时由于集中化管理和监控，所用的监控和控制设备大量减少，有效的降低了成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明实施例的传感量监控控制系统模块示意图。

图2为本发明实施例的传感量控制柜模块示意图。

图3为本发明方法实施例1的步骤流程图。

图4为本发明方法实施例2的步骤流程图。

图5为本发明方法实施例3的步骤流程图。

图6为图5中主要模块动作流程图。

图7为本发明方法实施例3的各个模块动作流程图。

图8本发明各个实施例中消防设备压力仪表的主界面示意图。

图9为图8中区一的界面示意图。

其中。

1传感量监测模块； 2传感量控制柜；

3本地用户信息模块； 4云端；

11传感器； 12模数转换模块；

20微控制单元； 21液晶显示器；

22 JTAG接口； 23开关监测接口；

24 WIFI模块； 25 CAN通信模块；

26 电可擦可编程只读存储器； 27 复位模块；

28 RS485通信模块； 29 LED指示模块；

5客户端。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

实施例

如图1所示，一种传感量监控控制系统，包括至少一传感量监测模块1、一传感量控制柜2、一本地用户信息模块3以及至少一客户端5。

每一传感量监测模块1对应安装于所需监测的设备，传感量监测模块1用于获取设备的传感量的监测信息，以及将所述监测信息转换为数字量的监测信息，以及发送数字量的所述监测信息。

具体的，每一传感量监测模块1包括一传感器11和一模数转换模块12。传感器11对应安装于所需监测的设备，传感器11用于获取所述设备的传感量的监测信息，并传递所获取的所述监测信息。

本实施例中，传感器11包括流量传感器、温湿度传感器、压力传感器中的至少一种，也可以包括其他的传感器以获取所需要的监测信息。本实施例中所有传感器11为电流型传感器，当传感器11获取设备的传感量的监测信息时，将所述监测信息的电流信号转换为电压信号，并将电压信号从输入至所述模数转换模块12。如传感器11依据采集到信号的不同，输出0—20mA的电流，通过150Ω的电阻稳压后转换为0.6—3V的电压，再将电压通过AD口输入模数转换模块12。

模数转换模块12连接于传感器11和传感量控制柜2，模数转换模块12用于将所述监测信息从模拟量转换为数字量，并将数字量的所述监测信息传递至传感量控制柜2。采用RS485通信模块（485总线）进行传输，相对于TCP/IP的网线和WIFI模块，硬件成本大大降低，但是传输稳定性仍然非常高；

本实施例中的，所有对模数转换模块的控制功能均由传感量控制柜完成，保证基础功能的情况下，减少了大量的重复的操作步骤，同时大幅降低了成本。模数转换模块12的功能仍然采用硬件电路+核心芯片转换的方式，转换精度保持不变。

每一传感量监测模块1均连接于传感量控制柜2；传感量控制柜2用于接收并处理每一传感量监测模块1传递至的所述监测信息，以及用于本地显示处理后的监测信息，以及上传处理后的所述监测信息。

如图2所示，在本实施例中，传感量控制柜2的操作系统为集成UCOS操作系统。传感量控制柜2包括一微控制单元20、一液晶显示器21、一JTAG接口22、三个开关监测接口23、一WIFI模块24、一CAN通信模块25、一电可擦可编程只读存储器26、一复位模块27、一RS485通信模块28、一电源模块以及一LED指示模块29。

每一模数转换模块12连接于微控制单元20，本实施例中的微控制单元20集成有嵌入式的微控制器的集成电路（STM32f103RCT6），微控制单元20用于控制模数转换模块12将电压信号转换为数字量的信号。如模数转换模块12将上文所述的模拟量的电压转换为十进制的数字信号，并将该数字信号按照Modbus协议通过RS485通信模块28（RS485总线）上传到传感量控制柜2。

液晶显示器21连接于微控制单元20，液晶显示器21用于提供刷新界面以及用于显示监测信息和系统运行参数。本实施例中液晶显示器21采用3.5寸电阻可触摸电容液晶屏，主要显示与传感量控制柜2相连的设备节点的传感量和开关量状态，传感量包括压力值、温度、流量等。同时也用来设置一些传感量控制柜2运行的参数，包括模块的ID，WIFI模块24连接的IP、端口号、路由器名称和密码，以及CAN通信模块25的波特率，同时将设置的参数存入电可擦可编程只读存储器26（EPROM）里面。

JTAG接口22连接于所述微控制单元20，JTAG接口22用于应用程序的更新下载调试。

三个开关监测接口23通过总线扩展器（GPIO）连接于所述微控制单元20，开关量动作时，开关监测接口23用于微控制单元20以外部中断的方式获得开关量状态信息。

WIFI模块24通过串口通信连接于微控制单元20，WIFI模块24用于实现传感量控制柜2与本地控制机或本地用户信息传输模块之间的通信。主要实现有限及无线的网络数据传输，将采集到的监测信息和开关量状态通过TCP/IP通信协议传输到本地用户信息传输模块或本地控制机。

CAN通信模块25内置于微控制单元20，CAN通信模块25将接收到的传感量的监测信息和开关量状态传送到本地工控机或本地用户信息传输模块。

电可擦可编程只读存储器26连接于所述微控制单元20，电可擦可编程只读存储器26用于存储非易失性的用户数据。

复位模块27连接于微控制单元20。如当微控制单元20检测不到WIFI连接信号时，通过复位模块27将其进行复位，重新连接。

RS485通信模块28连接于所述微控制单元20，RS485通信模块28用于微控制单元20与模数转换模块12的通信。本实施例中，RS485通信模块28采用微控制单元20的内置控制器， 具体可以是SP3485收发器，SP3485通信模块可实现和模数转换模块的Modbus 数据通信，实现传感量的信息采集与传输。

电源模块连接于微控制单元20，用于提供电源。本实施例中的电源模块采用12V-36V的柔性输入接口，经稳压降压电路转换为3.3V和5V的电压后供电给上述各个模块或单元。

LED指示模块29连接于所述微控制单元20，用于指示系统的运行状态。如指示电源通断、程序的正常运行及通信故障等情况。

本实施例中，采用CAN通信模块25与WIFI模块24双重通信的方式是为了增加数据传输的可靠性，保证数据传输的稳定。

本地用户信息模块3连接于传感量控制柜2。本地用户信息模块3用于接收并处理所述传感量控制柜2传递至的所述监测信息，以及用于本地显示和存储所述监测信息，以及用于将所述监测信息上传至一云端4。

在本实施例中，每一所述客户端5可以从云端4获取所述监测信息，以能够使管理员实时掌控具体的监测实情，进一步加强系统控制。

同时需要说明的是：传感量控制柜2具有两路RS485通信模块28（485总线）可接64个模数转换模块12，每个模数转换模块12可接一个传感器11，最终传感量控制柜2可接64个传感器11完成64个点的集中监控。

在本控制系统中，主要涉及传感量控制柜与模拟量转数字量之间的Modbus协议，控制柜与工控机网关之间的TC/PIP通信协议以及节点控制柜与网关之间的CANBUS协议的设置和监控，

下面结合上述系统的实施例，对传感量监控控制系统的控制方法进行具体说明。

方法实施例1

如图3所示，一种传感量监控控制系统的控制方法，包括以下步骤。

S1）传感量控制柜2通过Modbus协议向至少一传感量监测模块1发送读取传感量的监测信息的读取指令。

S2）至少一传感量监测模块1监测所述设备的传感量的监测信息，并将所述监测信息转换为数字量的监测信息，以及将数字量的所述监测信息反馈至传感量控制柜2。

S3）所述传感量控制柜2接收并处理每一所述传感量监测模块1传递至的所述监测信息，以及用于本地显示处理后的所述监测信息，以及将所述监测信息传递至本地用户信息模块3。

S4）所述本地用户信息模块3接收并处理所述传感量控制柜2传递至的所述监测信息，以及用于本地显示和存储所述监测信息，以及用于将所述监测信息上传至一云端4。

上述方法实施例1，采用集中控制的方式来完成消防设备的各种传感量的信息监测，有效的简化了系统模块，特别是集中控制中传感量检测模块与传感量控制柜2的综合应用，有效的提高了控制效率。

方法实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述步骤S1）之前还包括以下步骤。

S01）传感量控制柜2创建任务，任务包括刷新液晶显示器21的显示界面、检测所述液晶显示器21的输入界面的输入指令、采集传感量的所述监测信息以及开关量监测。

S02）传感量控制柜2选择数据通信方式，选择以WIFI模块24或CAN通信模块25实现通信。

S03）配置通信方式中通信模块的初始化参数。

例如，选择WIFI模块24实现通信时，需要设置WIFI模块24的网络连接的IP地址，端口号，路由器名称及路由器密码，同时也要设置WIFI模块24的ID和数据采集发送频率。

本实施例，向上进行数据通信时，具有柔性数据传输接口，可根据监测场景的方便情况，设置压力控制柜和用户信息传输模块之间的数据传输方式为CAN方式或WIFI方法。

方法实施例3

如图5至图7所示，本实施例与实施例2的区别在于：所述步骤S1）中还包括以下步骤。

S11）当与传感量控制柜相连的开关产生动作时，触发IO外部中断；微控制器处理IO中断，读取开关量的动作状态；

当微控制单元开启定时器，触发定时中断，定时中断每10ms触发一次，每次触发定时中断所述微控制单元进行显示界面的输入扫描；

本系统的应用程序开始之初则会启动定时器（TM3），并获得中断最高优先级，每隔10ms中断一次。

S12）在采集传感量的所述监测信息任务中，微控制单元获取所述液晶显示器的输入界面的输入指令并每10ms进行一次数据刷新，所述输入指令包括设置数据采集频率，所述数据采集周期为所述定时中断周期的整数倍。在本步骤中，在定时中断中，预存有按键（液晶显示器的输入界面的输入）扫描函数，微控制单元20获取液晶显示器21的输入界面的输入指令；在每次触发定时中断，扫描触摸按键即获取液晶显示器21的输入界面的输入指令。主任务进行界面刷新，每次刷新之前都会检测WIFI模块24的信号是否连接，若未连接，则对WiFi进行复位直至检测到WiFi。然后对WiFi的网络参数进行配置。

S13）重复步骤S11）和S12），当所述定时中断达到某一次数，满足数据采集频率时，所述传感量控制柜向至少一传感量监测模块发送传感量的查询指令。数据采集频率在设置是如设置成10s，即当定时中断触发1000次时，则达到一次数据采集时间，满足这一条件后，所述传感量控制柜2向至少一传感量监测模块1发送传感量的查询指令。即在定时器（TIM3）的中断时间中，传感量控制柜通过RS485通信模块28（485总线）以Modbus协议向至少一传感量监测模块1发送读取传感量的监测信息的读取指令。

所述步骤S2）中，在所述采集传感量的所述监测信息任务中，当所述定时中断达到某一次数，满足数据采集频率时，所述传感量控制柜以Modbus协议向所述模数转换模块发送读取传感量的监测信息的指令，所述模数转换模块读取传感器的监测信息，所述模数转换模块对监测信息进行模数转换并将模数转换后的监测信息传递至所述传感量控制柜，即传感量监测模块1接收指令后，传感器11读取传感量的监测信息，模数转换模块12将监测信息模数转换后并按照MODBUS对监测信息进行打包，并通过RS485通信模块28（485总线）将其发送到传感量控制柜2。

所述步骤S3）中，所述传感量控制柜接产生接收中断并接收并处理传感量监测信息，在接收中断内，传感量控制柜向所述本地用户信息模块和本地工控机发送所述监测信息和/或开关量状态信息。即传感量控制柜2把接收到的信息解析后，一方面在本地的液晶显示器21上显示传感量的状态信息，一方面把数据重新打包，借助USART2通过WIFI模块24上传数据到用户信息传输模块或者本地工控机中。

在本实施例的步骤S3）中，液晶显示器21的监测主界面会显示区一和区二两个界面，选择不同的界面会显示不同区域传感量监测节点的监测状态。

图8为在WIFI模式下，液晶显示器21主界面显示的消防设备压力仪表的主界面，在主界面会显示区一和区二两个界面，选择不同的界面会显示不同区域传感量监测节点的监测状态。

图中的ATK_RM04检测模块连接路由器和服务器的状态，包括路由器名、服务器IP、端口号。左下方显示传感量控制柜2所监测的传感量节点（设备）所在的楼层号以及连接的节点数目。

图9为进入图8中的区一后显示的监测信息的界面，可知区一显示了8个节点的状态信息，点击右下角的区二按钮会切换到区二所包括的传感量节点状态的监测信息，同样可现实八个传感量监测节点的信息，这样一个传感量控制柜2总共可监测32个设备的传感量。

本实施例，通过定时器的中断控制，实现了传感量监测指令的发送、传感量监测信息的监测、接收、和发送的分步循环控制，能够有效的提高数据传输的效率和达到实时监测的目的，同时保证了信息传递的稳定性，以防止信息在传递过程中发生丢失或者误发等情况。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对本发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。