一种消防设备电源监控系统的制作方法

本发明属于电源监控设备技术领域，尤其涉及一种消防设备电源监控系统。

背景技术：

现代社会中，建筑物的消防安全措施越来越受到重视，消防安全措施通常包括应急照明、排烟风机、喷淋水泵、防火卷帘、报警系统等，上述装置和设备各自具有独立的供电线路，在发生火灾等事故时传感器感知火灾(如温度升高、火焰的烟气等)的发生，控制器控制多种措施联动响应，如报警系统产生声光报警提示、防火卷帘降下以隔离着火点、应急照明打开进行照明以方便人员疏散、排烟风机启动排烟以降低烟气浓度为人员疏散争取时间、喷淋水泵动作进行喷淋灭火等。按照设定要求，上述各种设备的供电电源需要保证供电的可靠性，在火灾事故发生时，各种设备应该能够无差错地快速介入事故的消防处理过程中去，因此，供电电源需要进行持续有效的监控，在电源发生问题时及时进行处理，防止在火灾事故发生时上述各种消防措施无法启动而造成损失。

现有的消防设备电源监控系统一般包括消防设备电源监控主机、监控区域分机、总线系统以及多个与各消防设施分别对应的电源监控模块，电源监控模块施加在相应消防措施的电源线路上，对电源情况进行监控，监控的信息通过总线系统传递给监控主机或者通过监控区域分机发送给消防设备电源监控主机，由电源监控主机产生声光报警提示，电源故障位置进行准确显示以供处理人员参考。

上述消防设备电源监控系统的结构较为复杂，其中电源监控主机、区域分机、以及与消防设施一一对应的电源监控模块成本都较高，导致整个监控系统的搭建成本提升。事实上，上述结构的监控系统更适用于大型建筑、商场等建筑内的电源监控，然而考虑到一些特殊的场合如小型生产车间、小型建筑室内空间、分散化的住房建筑等，上述复杂结构的电源监控系统由于其较高的搭建成本而通常无法得到接受，因此需要对消防电源监控系统进行结构上的设计以降低搭建成本，适配于上述特殊场景下的安装和使用需求。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构简单、易于搭建、搭建和维护成本低的消防设备电源监控系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种消防设备电源监控系统包括双通道模数转换器，在各消防设备的电源线上均设有穿心式电流互感器，还包括多个光电耦合器，各穿心式电流互感器的输出端分别连接至各光电耦合器的输入端；各消防设备分为两组，其中一组消防设备的各光电耦合器的输出端同时连接至双通道模数转换器的一个输入端、另一组消防设备的各光电耦合器的输出端同时连接至双通道模数转换器的另一个输入端，在各穿心式电流互感器的输出端与其光电耦合器的输入端之间的导联线上均设有电磁继电器；还包括plc控制器，作为中间继电器的各电磁继电器分别与plc控制器的多个控制端口电连接；还包括数字信号处理器和嵌入式计算机，数字信号处理器的输入端与双通道模数转换器的输出端电连接，数字信号处理器的输出端与嵌入式计算机的输入端口电连接；还包括显示屏和声光报警器，两者均与嵌入式计算机电连接。

本发明的优点和积极效果是：本发明提供了一种结构设计简单合理的消防设备电源监控系统，与现有的消防设备电源监控系统相比，本技术方案中通过设置整个系统由双通道模数转换器、光电耦合器、电磁继电器、穿心式电流互感器这类价格较低的模拟量元器件搭建，降低了消防设备电源监控系统的整体搭建成本，更适用于诸如小型生产车间、小型建筑室内空间、分散化的住房建筑等场合。通过将多个消防设备分为两组并采用双通道模数转换器以双通道的方式接收电信号，提升了电源状态获取的效率。通过采用同一plc控制器控制各消防设备的电磁继电器轮流导通，配合双通道模数转换器实现了对多个消防设备电源的轮巡式状态获取和监控，进一步简化了系统的整体结构，降低了系统的搭建成本。通过设置数字信号处理器和嵌入式计算机，令获取的消防设备电源状态信号得到快速处理，通过设置显示屏和声光报警器，实现了对消防设备电源状态的可视化显示以及电源发生故障时的及时声光报警提示。

优选地：还包括时钟电路，时钟电路的输出端口与plc控制器和双通道模数转换器两者的时钟控制端口电连接。

优选地：还包括存储器，存储器与嵌入式计算机电连接。

优选地：消防设备包括应急照明灯、排烟风机、喷淋水泵、防火卷帘、报警器及广播器，其中应急照明灯、排烟风机和喷淋水泵三者分为一组，防火卷帘、报警器和广播器分为另一组。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图中，

1、光电耦合器；2、电磁继电器；3、穿心式电流互感器。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明如下：

请参见图1，本发明的消防设备电源监控系统包括双通道模数转换器，在各消防设备的电源线上均设有穿心式电流互感器3，还包括多个光电耦合器1，各穿心式电流互感器3的输出端分别连接至各光电耦合器1的输入端。

双通道模数转换器是具有两个通道的模数转换器，用于将模拟信号转换为数字信号，可以采用多款成熟的产品，如ad9268(一款双通道、16位、125msps模数转换器(adc)，设计用来支持需要高性能、低成本、小尺寸且具多功能性的通信应用)等。

本实施例中，穿心式电流互感器3以感应取电的方式从各消防设备的电源线上取电，并输出一定的电流信号，考虑到消防设备电源在通常情况下的故障主要为断路和短路，因此本发明的技术方案中采用电流互感器来反映消防设备的电源线内的电流变化情况，进而获取上述断路和短路的信息。

穿心式电流互感器3为当前常用的电气元件，其本身结构不设一次绕组，负荷电流导线由l1至l2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形铁心起一次绕组作用。二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路。由于穿心式电流互感器不设一次绕组，其变比根据一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定，穿心匝数越多，变比越小；反之，穿心匝数越少，变比越大。

光电耦合器1是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件，为常用的电气元件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等。

光电耦合器的原理是：在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于激励电流的大小，此光照射到封装在一起的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换。其主要特点是：①光信号单向传输，输出信号对输入端无反馈，可有效阻断电路或系统之间的电联系，但并不切断他们之间的信号传递。②隔离性能好，输入端与输出端之间完全实现了电隔离。③光信号不受电磁波干扰，工作稳定可靠。④光发射器件与光敏器件的光谱匹配十分理想，响应速度快，传输效率高，光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒级。⑤抗共模干扰能力强，能很好地抑制干扰并消除噪音。⑥无触点，使用寿命长，体积小，耐冲击能力强。⑦易与逻辑电路连接。⑧工作温度范围宽，符合工业和军用温度标准。

本发明的技术方案中，穿心式电流互感器3的输出的电流作为光电耦合器1的输入电流，该输入电流作为光电耦合器1内发光源的电源，因此为了令光电耦合器1的输入电流低于其额定输入电流，穿心式电流互感器3应具有合适的变比，以输出合适大小的感应电流。穿心式电流互感器3的变比设定应参考所监控的消防设备电源线内常规电流的大小(如交流单项电流)，通过采用合适变比的穿心式电流互感器3，得到与相应光电耦合器1适配的感应电流值。

各消防设备分为两组，其中一组消防设备的各光电耦合器的输出端同时连接至双通道模数转换器的一个输入端、另一组消防设备的各光电耦合器的输出端同时连接至双通道模数转换器的另一个输入端，在各穿心式电流互感器的输出端与其光电耦合器的输入端之间的导联线上均设有电磁继电器。通过将多个消防设备分为两组并采用双通道模数转换器以双通道的方式接收电信号，提升了电源状态获取的效率。

本实施例中，消防设备包括应急照明灯、排烟风机、喷淋水泵、防火卷帘、报警器及广播器，其中应急照明灯、排烟风机和喷淋水泵三者分为一组，防火卷帘、报警器和广播器分为另一组。在诸如小型生产车间、小型建筑室内空间、分散化的住房建筑等场合，上述消防设备的型式已经满足了日常消防处理的需要，其中应急照明灯用于提供疏散的照明，排烟风机用于排烟以降低烟气浓度为人员疏散争取时间，喷淋水泵用于喷淋灭火，防火卷帘用于将着火区域与非着火区域隔离，报警器用于产生报警提示音，广播器用于广播疏散逃生内容。

还包括plc控制器，作为中间继电器的各电磁继电器2分别与plc控制器的多个控制端口电连接。在plc控制器的控制作用下，多个电磁继电器2轮巡式依次闭合(同时有且只有一个电磁继电器处于闭合状态)，相应地各消防设备的光电耦合器1依次与双通道模数转换器接通，双通道模数转换器顺次接收各光电耦合器1传输的电信号，并进行模拟量、数字量的转换。

plc控制器以plc芯片为核心，配以必要的外设电路形成具有完整控制功能的控制器主体，该控制器用于控制本消防设备电源监控系统中各电磁继电器2的闭合和打开(相应地，穿心式电流互感器3与光电耦合器1之间导通或者断开)。本系统可以配置一个蓄电池装置，该蓄电池装置作为各电磁继电器2的电源而存在，plc控制器控制各电磁继电器2的闭合和打开的过程就是控制各电磁继电器2与蓄电池装置接通或断开的过程。蓄电池装置与市电长期相连并配有电源管理器，蓄电池装置欠电时通过接通市电网络而充电，在市电网络断电后也能保持继续运转。

还包括数字信号处理器和嵌入式计算机，数字信号处理器的输入端与双通道模数转换器的输出端电连接，数字信号处理器的输出端与嵌入式计算机的输入端口电连接；还包括显示屏和声光报警器，两者均与嵌入式计算机电连接。双通道模数转换器将采集得到的电源状态信号传输给数字信号处理器进行前置处理，数字信号处理器将处理后得到的数据传输给嵌入式计算机，由嵌入式计算机进行进一步操作。

嵌入式计算机是本测温系统的上位计算机，由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及应用程序四个部分组成。嵌入式计算机接收数字信号处理器发送来的数字信号，对数字信号进行处理、存储、显示等操作。本实施例中，还包括存储器，存储器与嵌入式计算机电连接，用于对数据进行存储，供嵌入式计算机随时调用。

考虑到双通道模数转换器与plc控制器两者在动作上需要协同起来，也就是在plc控制器控制控制其中一个电磁继电器2闭合(即穿心式电流互感器3与光电耦合器1之间导通)后双通道模数转换器进行一次读数，如此有节拍式地分步动作，实现多个消防设备电源状态的轮巡式获取。因此本实施例中，还包括时钟电路，时钟电路的输出端口与plc控制器和双通道模数转换器两者的时钟控制端口电连接，也就是采用时钟电路或者能够产生同步时钟信号的时钟控制器控制双通道模数转换器与plc控制器两者协同、同步动作。

电源监控的原理是：在正常情况下，嵌入式计算机得到的各消防设备电源的状态信息是稳定的，当某个消防设备的电源发生短路或者断路故障时，轮巡到该设备的电源时将产生明显变化的状态信号，该信号的变化作为判断发生故障的唯一指示，故障出现后通过显示屏进行显示，通过声光报警器进行报警提示。轮巡的时间间隔可以通过时钟电路进行设置和控制，典型的动作间隔周期为10秒、获取状态信息的时间为1秒。也就是：plc控制器控制一个电磁继电器闭合，同时双通道模数转换器开始读数，该读数过程持续时间为1秒，接下来plc控制器控制当前的电磁继电器打开，双通道模数转换器也停止读取信号，9秒后，plc控制器控制下一个电磁继电器闭合，同时双通道模数转换器开始读数，如此循环往复。各消防设备电源在嵌入式计算机的软件系统内进行编号及位置设定，在故障报警后能够及时显示故障设备编号以及设备所在位置。