专利名称：大空间场所火灾及典型干扰物信息数据采集装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于火灾探测技术领域，特别涉及一种大空间场所火灾及典型干扰物信 息数据采集的装置。
背景技术：
随着我国社会和经济的快速发展，城市化步伐不断加快，城市规模不断扩大，大量 新型、大型、复杂的现代建筑迅速涌现。这些建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、 结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大的不同，给防火安全带来很多新的问题。 而且这些大型建筑内部人员密集， 一旦发生火灾事故，不仅造成重大的人员及财产损失， 还会影响社会稳定。因此，针对大型公共建筑的特点，重点对火灾探测方面进行科技攻 关，为我国大型公共建筑火灾防治提供先进适用的技术手段，有助于减少和防治该类建 筑突发性重大事故的发生，从一定程度上缓解我国严峻的火灾防治形势。传统的火灾探测方法通常以单一物理参量阈值型的方式进行火灾探测，其误、漏、 迟报火警现象时有发生，大量事实和结果显示，火灾事故的发生进而引发大范围人身伤 亡和大量财产损失均与火灾探测器的探测可靠性有关。从适用于大空间建筑的火灾探测 器的火灾烟雾辨识技术入手，形成火灾探测的设计方法及准则，是目前火灾探测方面研 究领域新的热点。长期以来，针对大空间建筑，国内相关研究机构和企业缺乏有效的实 验设施、技术手段和资金条件支撑，因而无法系统地开展大空间火灾及其干扰物存在情 况下特性数据的采集与整理，难以获取可靠的多信息智能火灾探测方法设计依据。本实 用新型针对大型空间建筑的特点，设计了一种大空间建筑内部火灾和典型干扰物情况下 各种参数信息数据采集的采集装置，为设计新的适用于大空间建筑的火灾探测器提供了 帮助，对于减少大空间建筑火灾探测器误报、漏报火警以及抑制干扰的机率提供了可能， 同时为保护此类建筑不受火灾侵害提供了的理论依据。实用新型内容依据大空间建筑的特点，本实用新型提供了一种大空间场所火灾及典型干扰物信息 数据采集装置。本装置通过高速数据采集卡将热电偶组、co红外线气体分析仪、二氧化碳传感变送器、氧气传感变送器、湿度水分测量仪等设备与计算机相连；通过光电隔离输入卡将离 子烟浓度计和光学密度计与计算机相连；通过制作专用的通讯回路板和RS232/485转换 器将前、后向散射式光电感烟探测器和线型光束感烟探测器与计算机相连；通过专用的 RS232/485转换器将高灵敏度吸气式感烟探测器与计算机相连。从而实现该装置的连接与 构成。该装置的具体构成如图1所示。
本实用新型按照数据采集方式可以分为四大模块，分别为(1) 高速数据采集卡采集模块本模块中的高速数据采集卡(1713)输入端分别连接有热电偶组、C0红外线气体分析 仪、二氧化碳传感变送器、氧气传感变送器和湿度水分测量仪，输出端与计算机相连。 本模块所连接设备的共同特点是输出信号为标准模拟信号，计算机通过高速数据采集卡 采集这些模拟信号，经过运算，转换为数字信号，存储于计算机文件中，完成相关数据 采集工作。(2) 光电隔离输入卡采集模块本模块中数据采集卡(6412)输入端分别连接离子烟浓度计和光学密度计，输出端与 计算机相连。本模块为固体颗粒参数信息采集和测量模块，离子烟浓度计和光学密度计 分别用于测量y(离子感烟探测器的响应阈值)和减光系数m，此模块设备输出信号为数字 信号，通过光电隔离输入卡与计算机相连，采集数据。(3) 传感器阵列串口采集模块本模块通过RS232/485转换器的一端与通讯回路板连接，另一端与计算机相连，通 讯回路板将三种感烟探测器(包括后向散射式光电感烟探测器、前向散射式光电感烟探测 器以及线型光束感烟探测器)的通讯信号采集回来，并将其转换为标准的485信号送到 485总线上，完成此模块的数据采集。其中线型光束感烟探测器特别适合于大空间建筑火 灾探测。(4) 高灵敏度吸气式采集模块该模块通过RS232/485转换器连接计算机与高灵敏度吸气式感烟探测器，直接采集 探测器的传感输出信号，完成吸气式感烟信号的数据采集。该探测器特别适合大型空间 建筑的火灾探测和感知，对大空间建筑起到保护作用。本实用新型各装置的数据处理过程如下(1)数据釆集阶段-在该阶段，所有采集的数据直接从计算机1/0端口的缓冲区读取。根据不同的采集硬 件和协议，所采集的数据形式各不相同。在该阶段，所有的这些数据都不是最终可以存 储和表达的数据，必须根据各自的采集硬件和协议进行转换。(2) 数据转换阶段在该阶段，需要对上一个阶段采集的数据进行转换和整理。根据各自采集硬件的协议 格式，经过数学运算、码制转换等一系列的转换过程，将采集的数据转换成为可以表达 传感器与仪器设备的实际测量值的形式。(3) 数据存储阶段该阶段将上一个阶段转换完毕的数据进行存储。存储包括两个方面 一是将转换后的 数据缓存到内存中，以便系统其他模块访问数据，提高访问速度；二是将转换后的数据 保存到数据库中，以便以后对数据进行脱机访问。(4) 数据表达阶段该阶段将保存后的数据以数字和可视化图形的形式映射到图形显示设备，如显示器 上，用户可直观了解当前各个参数的变化情况。本实用新型能够实现火灾及典型干扰物特性数据的采集，特别是大空间的情况，获取 可靠的探测信息数据，提高适用于大空间建筑火灾探测器的预报真实火警的能力，减少 和避免误、漏、迟报火警现象的发生。
图l是该装置的结构框图；图2是该装置中通讯回路板的采样部分电路原理图； 图3是该装置中通讯回路板的模数信号转换部分电路原理图； 图4是该装置的数据采样层次示意图；图5是该装置的高速数据采集卡采集模块采样过程框图； 图6是该装置的光电隔离输入卡采集模块采样过程框图； 图7是该装置的传感器阵列串口采集模块采样过程框图；具体实施方式
本实用新型的高速数据采集卡为1713数据采集卡，隔离输入卡为6421数据采集卡， 转换器为RS232/485转换器，如图1所示。隔离输入卡和1713数据采集卡的输出端分别 与计算机连接，隔离输入卡输入端连接离子烟浓度计和光学密度计，1713数据采集卡输 入端分别连接有热电偶组、CO红外线气体分析仪、二氧化碳传感变送器、氧气传感变送器和湿度水分测量仪；RS232/485转换器一端与计算机连接，另一端与高灵敏吸气式感烟 探测器和三块通讯回路板连接，三块通讯回路板分别有接后向散射式光电感烟探测器、 前向散射式光电感烟探测器和线型光束感烟探测器。在本实用新型中，热电偶组选用的是沈阳中色测温仪表材料研究所生产的产品，用 于测量温度变化规律；气体传感变送器(包括CO红外线气体分析仪，选用的是北京北 分麦哈克分析仪器有限公司生产的QGS-08D型号、二氧化碳传感变送器，选用的是芬兰 维萨拉公司生产的GMT220型号、氧气传感变送器，选用的是德国J.迪特里希公司生产的 MF010-0型号、湿度水分测量仪，选用的是芬兰维萨拉公司生产的hmp233d型号)用于测 量火灾燃烧过程中及典型干扰物存在情况下所产生气体的浓度。上述设备工作时，变送 器将传感器采集到的数据信息转换为标准模拟信号，计算机通过数据采集卡采集这些模 拟信号，经过运算，转换为数字信号，存储于计算机文件中，完成相关数据采集工作。本实用新型的光电隔离输入卡连接离子烟浓度计和光学密度计，分别用于测量烟浓 度y (离子感烟探测器的响应阈值)和减光系数m，其通过光电隔离输入卡与计算机连接， 进行数据采集。本实用新型的传感器阵列串口通过RS485串口与计算机连接，其中通讯回路板(来自 于沈阳美宝控制有限公司，型号为SJKFLB-1)，线型光束感烟探测器选用的是沈阳消防电 子设备厂生产的JTY-GXH-SX2005型号产品，高灵敏吸气式感烟探测器选用的是沈阳消防 电子设备厂生产的JTY-HS-BJ2001型号产品，离子烟浓度计和光学密度计选用的是国家 消防电子产品质量监督检验中心生产的产品。如图2所示，将后向散射式光电感烟探测器、前向散射式光电感烟探测器和线型光 束感烟火灾探测器的通讯信号采集回来并放大，通过通讯回路板的模数转换部分，如图3 所示，将放大后的信号转换后送到485总线上，完成此部分数据的采集。如图4所示，本实用新型按照数据采集接口分为四个模块，每一个模块进行数据采 集的步骤如下1)数据采集卡采集模块采集过程(如图5所示)1713数据采集卡直接读取板载缓存中的数据来实现数据采样的。通过专门的I/O函 数，就可以取得缓冲区中的数据。采样开始时，需要对1713采集卡进行初始化，设置采集卡的采样参数，如采样速率、 采样模式、采样通道，设置成功以后进入采样循环。检査线程结束标志，当结束标志为 真时，关闭1713采集卡，结束采集工作；当结束标志为假时，则调用函数读取各个通道的采样值。在实际的应用中，将1713采集卡的采样通道设置为16通道的差分模式，这 样每次读取的采样值被保存到一个包含16个元素的数组中。保存到数组中的这些采样值 是模拟的电压值，并不是传感器实际的采样值。所以还需要进行数据转换，转换公式为 实际采样值=(采样电压/满量程电压)*传感器满量程值例如当前第2通道接的是热电偶，某一时刻采样电压为4V，满量程电压为5V，热电 偶的满量程值为20(TC，那么实际热电偶的采样值为 <formula>formula see original document page 7</formula>采样线程将读取到的所有16个通道的数据根据各自的量程进行转换以后，形成实际 的采样数据，放置到各采集模块与监控线程所公用的数据队列中。然后采样线程发送数 据已经准备好的消息到监控线程，通知监控线程进行数据处理。2) 光电隔离输入卡采集模块采集过程(如图6所示)光电隔离输入卡(6412数据采集卡)负责采集m值和y值。它和1713数据采集卡类似， 可以通过API函数进行I/O操作。与1713数据釆集卡不同的是，6412数据采集卡读取到的 数据为BCD码格式。它有两个通道，分别负责m值和y值的读取。读取的数据根据协议从 BCD码格式转换为实际的采样值。该模块启动以后，首先需要初始化6412采集卡，配置采 集参数，然后进入采样循环；检查该模块结束标志，当其为真时，关闭6412采集卡，结 束采集工作；当其为假时，进入釆样过程。先读取m值，然后读取y值，根据协议将采 样值转换为各自的实际值，放入公用数据队列，最后发送消息通知监控线程数据准备好。3) 传感器阵列串口采集模块采集过程(如图7所示)该模块启动，首先打开读取回路板的串口，然后进入采样循环，在每次循环的开始都 要判断该模块的结束标志是否为真，如果为真，则关闭串口，采集结束。该模块的结束 标志由监控线程负责设置。监控线程监视用户操作，如果用户结束本次釆集，监控线程 就会将结束标志置为真，退出循环并结束采集。在循环体中，如果采集结束标志为假，则继续采样过程顺序的发送采样命令，适 当延时之后，读取相应的采样回传值。三种采样值全部读取后，将采样值形成一定的数 据格式放置到公共的数据队列中，向监控线程发送一条数据已经准备好的消息。监控线 程收到消息之后，会根据消息序号从相应的数据队列中读取数据并进行相应的处理。一 次循环结束以后，采集模块会返回到循环开始的地方，再次判断线程结束标志，然后重 复上述过程。4) 高灵敏度吸气式采集模块模块通过RS232/485转换器连接计算机与高灵敏度吸气式感烟探测器，直接采集探测器的传感输出信号，完成吸气式感烟信号的数据采集。其中高灵敏度吸气式感烟探测 器特别适合于大空间数据的采集。
权利要求1、一种大空间场所火灾及典型干扰物信息数据采集装置，其特征在于它是由高速数据采集卡将热电偶组、CO红外线气体分析仪、二氧化碳传感变送器、氧气传感变送器、湿度水分测量仪与计算机相连；通过光电隔离输入卡将离子烟浓度计和光学密度计与计算机相连；通过制作专用的通讯回路板和RS232/485转换器将前、后向散射式光电感烟探测器和线型光束感烟探测器与计算机相连；通过RS232/485转换器将高灵敏度吸气式感烟探测器与计算机相连。
专利摘要一种大空间场所火灾及典型干扰物信息数据采集装置，该装置由高速数据采集卡将热电偶组、CO红外线气体分析仪、二氧化碳传感变送器、氧气传感变送器、湿度水分测量仪与计算机相连；通过光电隔离输入卡将离子烟浓度计和光学密度计与计算机相连；通过制作专用的通讯回路板和RS232/485转换器将前、后向散射式光电感烟探测器和线型光束感烟探测器与计算机相连；通过RS232/485转换器将高灵敏度吸气式感烟探测器与计算机相连。该装置适用于大空间建筑的火灾探测，有利于减少大空间建筑火灾的误报、漏报以及抑制典型干扰物。
文档编号G08C19/00GK201117087SQ20072001605
公开日2008年9月17日 申请日期2007年11月22日 优先权日2007年11月22日
发明者宋立巍, 梅志斌, 王卓甫 申请人:公安部沈阳消防研究所