专利名称：一种安全监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自动控制系统，特别涉及一种安全监控系统。
背景技术：
现有的安全监控系统在监测到异常情况时，比如当失火时，或是有侵入者时都会触发报警。但是，按照目前的监控方式，无法满足使用者对一些特定情况进行报警等相应操作的需要，即不能满足用户灵活定义报警等操作的触发条件的需要。
另外，现有的安全监控系统主要依靠服务器进行数据处理和控制，受服务器稳定性的影响较大，比如当服务器出现死机或重启等情况时，会发生停止控制或报警漏报等现象；而且搭建和调试系统时比较繁琐，全都需要服务器的参与。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种监控报警系统，能够对多个分散地点的情况进行监测，并在满足用户所定义的触发条件时进行用户指定的相应操作。
本发明采用的技术方案是一种安全监控系统，其特征在于，包括至少一个主控制单元、若干数据采集单元和若干操作单元；所述主控制单元用于控制数据采集单元采集和上报数据，并接收数据采集单元上报的数据；还用于存储用户定义的逻辑表达式，并当所采集的数据使所述表达式结果满足触发条件时，进行相应操作；所述数据采集单元用于在主控制单元的控制下进行数据的采集，并将采集的数据上报给主控制单元；所述操作单元用于在主控制单元的控制下对相应设备进行开关控制。
进一步地，所述主控制单元进行的相应操作包括生成报警信息、控制操作单元对相应设备进行开/关控制，或其中之一。
进一步地，所述的安全监控系统还包括交互单元；所述主控制单元还用于将生成的报警信息发送给所述交互单元；所述交互单元与主控制单元连接，用于提供给用户编辑逻辑表达式的界面，并将用户所定义的表达式转换为后序逻辑表达式后发送给主控制单元；还用于根据主控制单元的报警信息对用户进行报警。
进一步地，所述主控制单元包括存储模块、通信模块及数据处理模块；所述存储模块用于存储用户定义的逻辑表达式、接收到的数据及报警信息；所述数据处理模块用于通过通信模块发送地址设置指令给数据采集单元和操作单元，来定义其地址；并通过通信模块发给这两个单元采集和上报数据的指令；还用于根据存储模块中数据采集单元上报的数据计算表达式的结果，并判断表达式的结果是否满足触发条件，满足时进行相应操作，包括生成报警信息并发送给存储模块或通过通信模块发送、生成输出控制指令并通过通信模块发送给操作单元，或其中之一。
进一步地，所述数据采集单元包括通信模块、存储模块和数据接收模块；所述存储模块用于存储主控制单元给本数据采集单元定义的地址，以及准备上报给主控制单元的数据；所述通信模块用于从通信总线上接收主控制模块的数据采集指令并发送给数据接收模块，接收主控制模块的地址设置指令并将从该指令中得到的本设备地址发送给存储模块；以及向通信总线上发送数据接收模块得到的或存储模块存储的数据；所述数据接收模块用于根据所述数据采集指令进行数据采集，并将所得到的数据发送给存储模块，和/或直接通过通信模块上报给主控制模块。
进一步地，所述数据接收模块包括传感器探头、或继电器开、闭状态监测电路。
进一步地，所述操作单元包括存储模块、通信模块和继电器控制模块；所述存储模块用于存储主控制单元给本数据采集单元定义的地址；所述通信模块用于从通信总线上接收主控制模块的输出控制指令并发送给所述继电器控制模块，还用于接收主控制模块的地址设置指令并将从该指令中得到的本设备地址发送给存储模块；所述继电器控制模块用于根据主控制模块的输出控制指令控制相应继电器开和/或闭。
进一步地，所述主控制单元与所述数据采集单元、操作单元以通信总线相连；与交互单元通过以太网或串口相连。
进一步地，所述通信总线为RS-485总线。
该系统具有智能的控制功能，能够根据用户的需要，对采集的数据进行判断，并实时进行报警等处理，有效的保障了监控区域的安全；并且实现简单、灵活。
图1为本发明安全监控系统的应用实例示意框图；图2为本发明安全监控系统的应用实例供电示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
一种安全监控系统，包括至少一个主控制单元、一个或一个以上的数据采集单元、一个或一个以上的操作单元及一交互单元。
所述主控制单元与所述数据采集单元、操作单元以通信总线相连，与交互单元通过以太网或串口相连；用于控制数据采集单元采集和上报数据，并接收数据采集单元上报的数据；还用于存储用户定义的逻辑表达式，并当所采集的数据使所述表达式结果满足触发条件时，进行相应操作，所述相应操作包括以下两种或其中之一生成报警信息并发送给交互单元、控制操作单元对相应设备进行开/关控制。
所述主控制单元包括存储模块、通信模块及数据处理模块。
所述存储模块用于存储用户定义的逻辑表达式、接收到的所采集的数据及准备发送给交互单元的报警信息等。
所述主控制单元通过两种形式与其它设备相连，因此通信模块也包括两类一类为通信总线通信模块，用于向通信总线上发送数据处理模块发往数据采集单元和/或操作单元的指令，以及从通信总线上接收数据采集单元上报的数据并发送给存储模块；另一类为串口通信模块或以太网串口通信模块，用于从交互单元接收用户定义的逻辑表达式并发送给存储单元，以及将数据处理模块生成的或存储模块存储的报警信息发送给交互单元。
所述数据处理模块用于通过通信模块发送地址设置指令给数据采集单元和操作单元，来定义其地址；并通过通信总线通信模块发给这两个单元数据采集指令指示其采集和上报数据；还用于根据存储模块中数据采集单元上报的数据计算表达式的结果，并判断表达式的结果是否满足触发条件，满足时进行相应操作，包括生成报警信息并发送给存储模块或直接发送给交互单元、发送输出控制指令给操作单元指示其对相应设备进行开/关控制、或其中之一；所述指令通过相应通信模块发送。
所述数据采集单元用于在主控制单元的控制下进行数据的采集，并将采集的数据上报给主控制单元。
所述数据采集单元包括通信模块、存储模块和数据接收模块。
所述存储模块用于存储主控制单元给本数据采集单元定义的地址，以及准备上报给主控制单元的数据。
所述通信模块用于从通信总线上接收主控制模块的数据采集指令并发送给数据接收模块，接收主控制模块的地址设置指令并将从该指令中得到的本设备地址发送给存储模块；以及向通信总线上发送数据接收模块得到的或存储模块存储的数据。
所述数据接收模块用于根据所述数据采集指令进行数据采集，并将所得到的数据发送给存储模块，和/或直接通过通信模块上报给主控制模块。
所述数据接收模块可以是传感器探头，或继电器开、闭状态监测电路等具备数据收集功能的电路，也就是说，可以通过传感器探头得到相应数据，也可以通过监测继电器的开、闭来得到相应数据。
所述操作单元用于在主控制单元的控制下对相应设备进行开关控制；包括存储模块、通信模块和继电器控制模块。
所述存储模块用于存储主控制单元给本操作单元定义的地址。
所述通信模块用于从通信总线上接收主控制模块的输出控制指令并发送给所述继电器控制模块，还用于接收主控制模块的地址设置指令并将从该指令中得到的本设备地址发送给存储模块。
所述继电器控制模块用于根据主控制模块的输出控制指令控制相应继电器开和/或闭。
所述交互单元与主控制单元连接，用于提供给用户编辑逻辑表达式的界面，并将用户所定义的表达式转换为后序逻辑表达式后发送给主控制单元；还用于根据主控制单元的报警信息对用户进行报警。
所述交互单元可以但不限于设置为服务器中的用户操作界面。
下面用本发明的一个应用实例进一步加以说明。
如图1所示，本应用实例中的监控报警系统包括至少一个主控盒、若干温、湿度采集盒、若干输入输出处理盒、若干水浸传感器、若干红外线与微波感应探头(或三感探测器)、服务器和通信总线。其中，每个主控盒上最多可连接20个底端传感器——包括温、湿度采集盒及输入输出处理盒。
在实际应用中，并不局限于图1所示的方式，比如，服务器上可以连接多个主控盒；每个主控盒上最多可以连接若干个底端传感器。
在本应用实例中所述主控盒完成主控制单元的功能。
所述温、湿度采集盒完成数据采集单元中温、湿度数据采集的功能。
所述输入输出处理盒中，输入处理部分和水浸传感器、三感探头等共同完成除了温、湿度数据以外的其它数据采集的功能；输出处理部分完成操作单元的功能，控制门禁系统、空调、灯和风扇等的开/关。
所述服务器完成交互单元的功能。
所述通信总线采用RS485总线。
该系统各部分间的电路关系如图2所示，交流220V电源通过开关电源转换为直流24V电压，为主控盒、温湿度采集盒、输入输出处理盒等提供工作电压。同时，输入输出处理盒也可以由交流220V电源直接供电。
主控盒具有直流5V电压输出口，用于为串口/以太网转换盒供电。
输入输出处理盒具有直流12V电压输出口，可以给相关传感器供电。
下面将详细介绍以上各部分。
所述服务器用于提供给用户编辑自定义表达式的界面，并将用户所定义的表达式转换为后序表达式后发送给主控盒。还用于收到主控盒的报警信息后进行报警。
用户定义的表达式包括触发条件及触发后要进行的相应操作。服务器还可以设置表达式的判错和语义解析功能，比如当用户定义的表达式格式错误时进行提示，再比如将用户定义的表达式解析为相应意思的中文表达，便于用户查错。
通过用户定义表达式，可以满足用户灵活定义进行各操作的触发条件的需要。
服务器通过串口直接连接主控盒；采用RS-232方式进行通信，如果主控盒与服务器的距离较远时，两者可以通过以太网进行连接，此时所述安全监控和报警系统还包括与主控盒一一对应的串口/以太网转换盒，用于实现串口数据与以太网传输数据之间的转换。
所述主控盒是监控报警系统的核心控制器，它的正常工作直接影响到系统的正常运行；其用于实现所监控区域的总体管理、配制、查错与逻辑表达式处理、进行区域时钟管理、完成用户自定义逻辑表达式分析处理、进行自动底层传感器监控、配置温、湿度采集盒和输入输出处理盒的系统地址。即使没有服务器的参与，只要主控盒中已经存储了用户定义的表达式，使用主控盒就可以独立完成系统的构建、调试及监控，因此系统实现更加方便灵活，而且安全性得到了提高。
本应用实例中，主控盒使用单片机进行功能控制。单片机采用的是51系列性能较强的一款，具有两个串行接口，方便设备间进行串行数据通信。单片机具有看门狗，可以避免电源等原因造成的设备损坏，及时进行复位等相关保护，以提高系统的运行可靠性。
在本应用实例中，主控盒包括存储模块、数据处理模块、接入以太网转换器的串口通信模块、485系统串口通信模块、万年历时钟模块、安全备电模块、液晶显示模块和键盘控制模块。
所述存储模块为E2PROM，可以存储大量用户定义的表达式、所采集的数据、以及各种报警信息，即使系统断电也有相应记录保存。
主控盒通过接入以太网的串口通信模块或串口/以太网转换盒与服务器进行数据通信，并且可以为串口/以太网转换盒提供工作电压；该接入以太网的串口通信模块用于从服务器接收表达式并发送给存储单元，还用于将数据处理模块生成的或存储模块中存储的报警信息发送给服务器。
主控盒通过RS485总线与底端传感器——包括输入输出处理盒和温、湿度采集盒相连，实现对两种设备的控制，包括定义地址及指示其采集数据或进行相应操作；主控盒与RS485总线间通过485系统串口通信模块相连。该485系统串口通信模块用于将数据处理模块生成的地址设置指令、数据采集指令和输出控制指令通过RS485总线发往相应设备，并从RS485总线上接收上报的数据并发送给存储单元。
RS485连接线可采用5类屏蔽双绞线制作。RS-485通信方式具有传输距离远(可达到1000米)，接线成本低(仅两芯的铜线)的优点。为了避免多个设备在同一时间发送数据而导致竞争，所有通过RS-485进行通讯的设备都由主控盒控制，采用主控盒的主导命令/响应方式。底端传感器不发送数据时处于监听模式。主控盒通过RS-485连接线发送带有地址信息的数据采集指令，然后等待相关地址设备的响应。
所述数据处理模块用于控制输入输出处理盒与温湿度采集盒采集数据，其具有表达式处理能力，可以直接处理存储模块中的后序表达式；所述数据处理模块定期监测输入输出处理盒与温湿度采集盒传上来的数据是否达到报警警戒线；比如设置每3秒刷新一次数据，则该数据处理模块每3秒发送一次数据采集指令，要求输入输出处理盒和温湿度采集盒采集并上报相应数据；然后根据存储模块中刷新后的数据计算表达式的结果，并判断结果是否符合触发条件，满足则进行相应处理，包括生成报警信息发送给存储单元或直接通过串口通信模块发送给服务器、生成输出控制指令并发送给输入输出处理盒、或这两种处理中的一种。
所述数据处理模块还用于对本主控盒所接的温湿度传感器及输入输出处理盒进行地址设置，给相应设备发送地址设置指令来设置其地址；温湿度传感器及输入输出处理盒的个数在所述主控盒上电的时候自动识别并确定，若要添加新的部件，必须在各部件断电后操作。主控盒可以同时接20个底端传感器，包括输入输出处理盒和温、湿度采集盒，其所接各部件按照部件地址编号从1到20，不应有重复地址的传感器，不能定义0号地址(主控盒默认为地址0)。主控盒所接各部件按照地址编号由小到大的顺序传送数据(地址编号有可能不连续)。底端传感器不发送数据时处于监听模式。数据处理模块通过485系统串口通信模块向RS-485总线上发送带有地址信息的地址设置指令和/或数据采集指令，然后等待相关地址设备的响应。
主控盒内部还设有万年历时钟模块，具有万年历功能，年、月、星期、日、小时、分钟、秒均可以设置。主控盒中的所述安全备电模块为一断电保护电路，在主控盒断电的情况下还可以保证时钟正常工作3个月左右，可以保障系统突然断电造成系统时钟复位。所述万年历时钟模块能方便的提供系统时钟，有效的管理实时任务，尤其具有包括星期在内的特殊时间概念，可以方便操作人员对时间划分的特殊要求(尤其是引入周一至周五工作日的概念)同时，主控盒除了利用存储器所具有的断电部分数据保护功能外，通过电路的处理，可为时钟芯片在断电情况下提供继续工作的电压，为时钟芯片单独备电，使时间数据的不可丢失性大大提高，同时也方便了系统时间的数据核对。
主控盒还具有液晶显示模块和键盘控制模块，可以实现一些基本的操作，如查看传感器状态、修改主控制器地址、修改传感器地址、告警信息指示等相关重要操作，并具有在线指示功能，待机状态显示实际识别的传感器数量，以方便用户实地现场进行派查故障、读取重要信息。
所述输入输出处理盒是底层硬件的输入输出设备的处理盒，用于完成输入继电器信号采集与继电器开关输出控制；具有6路继电器信号输入与6路继电器信号输出；能同时支持有源和无源继电器信息采集；同时支持常开与常闭两种继电器开关。输入输出都具有光电隔离。
所述输入输出处理盒包括输入模块、输出模块、存储模块和通信模块。
所述存储模块可以对主控盒所设置的地址信息、以及准备上报给主控制单元的数据进行本地存储。
所述通信模块，用于将输入部分采集到的或存储模块中存储的继电器开、闭状态信号转换为符合RS485总线协议的信息发送给主控盒，并接收主控盒通过RS485总线发来的指令，包括地址设置指令、输出控制指令和数据采集指令；还用于从地址设置指令中得到的本设备地址并发送给存储模块；以及将输出控制指令发送给输出部分，将数据采集指令发送给输入部分。
所述输入模块相当于一组继电器开、闭状态监测电路，用于根据数据采集指令进行数据采集，并将所得到的数据发送给存储模块，和/或直接通过通信模块上报给主控制模块。
所述输入模块的继电器端连接有红外线与微波感应探头、浸水传感器及相关传感器等。该输入部分通过光耦二极管进行光电隔离，减少了外来输入信号对输入输出处理盒的过流影响；并具有有源无源继电器输入信号的选择功能，而且常开或常闭类型的继电器都适用。
所述输出模块相当于一组继电器控制电路，用于根据主控制模块的输出控制指令控制相应继电器开和/或闭。
所述输出模块利用继电器开关控制强电设备的运行状态，可以控制直流50V以下电源，或直接控制220AC市电电源，如空调、门禁系统等。也具有光耦隔离特性。继电器开关的输出也可以选择常开或常闭类型。且输入输出的每一路都是单独设置的，不会影响其它路的设置状态。同时，它具有给相关传感器提供12V电源的能力，可以方便现场电源供给。
各路输入和各路输出分别用不同的数值指代，比如第一路输入为A1，第三路输出为B3等，主控盒通过地址识别输入输出处理盒，然后通过该数值识别一个输入输出处理盒中不同路的输入输出。
输入输出处理盒可根据整个系统的电源负荷选择单独供电与系统供电两种供电方式。
温湿度采集盒用于实时采集所处位置的温湿度信息；是底层硬件的温湿度采集处理设备，它利用相关的传感器收集现场的温湿度信息，并转化为符合RS485总线协议的信息，通过RS485总线传输给主控盒。并且其具有存储数据功能，可以通过主控盒为其定义的地址，实现方便识别变更处理。
温湿度采集盒具有可设置传感器地址的功能。所述温湿度采集盒包括温度模块、湿度模块、存储模块和通信模块。
所述存储模块，用于对包括本设备地址、温湿度数值在内的重要数据进行本地存储。通过设置地址，相应的传感器就具有了系统内的可识别标识，由于其间的通讯都是基于这个标识基础上，因此对相应的传感器操作变得非常简易直观。
所述通信模块，用于将温度模块和/或湿度模块采集到的、或存储模块中存储的温湿度信息转换为符合RS485总线协议的信息发送给主控盒，并接收主控盒通过RS485总线发来的指令，包括地址设置指令和数据采集指令；还用于从地址设置指令中得到的本设备地址并发送给存储单元；并将所述数据采集指令发送给温度模块和湿度模块。
所述温度模块采用专用的单线式温度数字信号采集设备，提供稳定的采集能力，用于根据所述数据采集指令得到温度信息，并发送给存储模块，和/或直接通过通信模块上报给主控制模块。
所述湿度模块采用了湿敏电容与振荡电路关系的基本原理，利用两者的特性，方便得到准确的湿度信息。用于根据所述数据采集指令得到温度信息，并发送给存储模块，和/或直接通过通信模块上报给主控制模块。
下面用一个具体的例子说明本系统的工作，比如用户需要在下班时间对经理办公室进行安全监控，则首先在经理办公室安装三感探头，并将表达式定义为时间为下班时间并且三感探头有输入时报警并关门；当主控盒通过输入输出处理盒得知三感探头有输入，并且时间为下班时间时，就通知服务器进行报警，并通知输入输出处理盒打开门禁系统，将侵入者锁在经理办公室。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种安全监控系统，其特征在于，包括至少一个主控制单元、若干数据采集单元和若干操作单元；所述主控制单元用于控制数据采集单元采集和上报数据，并接收数据采集单元上报的数据；还用于存储用户定义的逻辑表达式，并当所采集的数据使所述表达式结果满足触发条件时，进行相应操作，包括生成报警信息、控制操作单元对相应设备进行开/关控制，或其中之一；所述数据采集单元用于在主控制单元的控制下进行数据的采集，并将采集的数据上报给主控制单元；所述操作单元用于在主控制单元的控制下对相应设备进行开关控制。
2.如权利要求1所述的安全监控系统，其特征在于所述主控制单元进行的相应操作包括生成报警信息、控制操作单元对相应设备进行开/关控制，或其中之一。
3.如权利要求2所述的安全监控系统，其特征在于，还包括交互单元；所述主控制单元还用于将生成的报警信息发送给所述交互单元；所述交互单元与主控制单元连接，用于提供给用户编辑逻辑表达式的界面，并将用户所定义的表达式转换为后序逻辑表达式后发送给主控制单元；还用于根据主控制单元的报警信息对用户进行报警。
4.如权利要求2所述的安全监控系统，其特征在于，所述主控制单元包括存储模块、通信模块及数据处理模块；所述存储模块用于存储用户定义的逻辑表达式、接收到的数据及报警信息；所述数据处理模块用于通过通信模块发送地址设置指令给数据采集单元和操作单元，来定义其地址；并通过通信模块发给这两个单元采集和上报数据的指令；还用于根据存储模块中数据采集单元上报的数据计算表达式的结果，并判断表达式的结果是否满足触发条件，满足时进行相应操作，包括生成报警信息并发送给存储模块或通过通信模块发送、生成输出控制指令并通过通信模块发送给操作单元，或其中之一。
5.如权利要求4所述的安全监控系统，其特征在于，所述数据采集单元包括通信模块、存储模块和数据接收模块；所述存储模块用于存储主控制单元给本数据采集单元定义的地址，以及准备上报给主控制单元的数据；所述通信模块用于从通信总线上接收主控制模块的数据采集指令并发送给数据接收模块，接收主控制模块的地址设置指令并将从该指令中得到的本设备地址发送给存储模块；以及向通信总线上发送数据接收模块得到的或存储模块存储的数据；所述数据接收模块用于根据所述数据采集指令进行数据采集，并将所得到的数据发送给存储模块，和/或直接通过通信模块上报给主控制模块。
6.如权利要求5所述的安全监控系统，其特征在于所述数据接收模块包括传感器探头、或继电器开、闭状态监测电路。
7.如权利要求4所述的安全监控系统，其特征在于，所述操作单元包括存储模块、通信模块和继电器控制模块；所述存储模块用于存储主控制单元给本数据采集单元定义的地址；所述通信模块用于从通信总线上接收主控制模块的输出控制指令并发送给所述继电器控制模块，还用于接收主控制模块的地址设置指令并将从该指令中得到的本设备地址发送给存储模块；所述继电器控制模块用于根据主控制模块的输出控制指令控制相应继电器开和/或闭。
8.如权利要求3所述的安全监控系统，其特征在于，所述主控制单元与所述数据采集单元、操作单元以通信总线相连；与交互单元通过以太网或串口相连。
9.如权利要求8所述的安全监控系统，其特征在于，所述通信总线为RS-485总线。
全文摘要
本发明公开了一种安全监控系统，包括至少一个主控制单元、若干数据采集单元和若干操作单元；所述主控制单元用于控制数据采集单元采集和上报数据，并接收数据采集单元上报的数据；还用于存储用户定义的逻辑表达式，并当所采集的数据使所述表达式结果满足触发条件时，进行相应操作；所述数据采集单元用于在主控制单元的控制下进行数据的采集，并将采集的数据上报给主控制单元；所述操作单元用于在主控制单元的控制下对相应设备进行开关控制。该系统能够根据用户的需要，对采集的数据进行判断，并实时进行报警等处理，有效的保障了监控区域的安全；并且实现简单、灵活。
文档编号G08B25/01GK101059901SQ200710099789
公开日2007年10月24日 申请日期2007年5月30日 优先权日2007年5月30日
发明者张燕峰, 张伟, 周建波 申请人:北京天航信民航通信网络发展有限公司