一种火灾监控系统的制作方法

本发明涉及火灾监控技术，尤其涉及一种自组网的火灾探测器及其监控系统。

背景技术：

电气火灾是指供配电设备、用电设备等因为故障而出现温度过高，发出电火花等情况，当火花和温度达到烧烧条件是时，发生火情灾害。针对目前国内电气火灾近年来大幅上升的态势，消防系统的《火灾自动报警系统设计规范》明确要求了哪些场所应设置电气火灾监控系统。

电气火灾监控系统由电气火灾监控探测器和电气火灾监控设备构成，电气火灾监控探测器有剩余电流式、测温式、组合式、电弧式等。目前系统构成主要使用以下几种方式：

1)在配电室安装独立式的电气火灾监控系统，由专人至配电室巡检，不接入消防值班室，但这种只适合安装数量少于8个的情况(GB50116-2013条款9.1.3)，应用范围窄而且慢慢被淘汰。

2)在值班室安装电气火灾监控设置，通过通信总线与每一台探测器连接，探测器安装于配电室、变电室以及各个配电间，所以中间需要布置一条甚至多条通信线，布线工程相当大。

3)在配电室布置数据集中器，探测器以无线方式去数据集中器通信，通过数据集中器走总线、网络等其它数据链路发送到值班室的监控设备，省去配电室内的通信布线，但多一个数据集中器，且数据集中器没有一个国家检验标准，难以保证产品合格，无法取得消防3C认证标志。

4)探测器与监控设备直接采用无线进行通信，如采用短距离无线，如蓝牙，ZigBee，监控设备与探测器必需近距离安装，无法做到分布式网络；如采用GPS移动运营商网络，则需要通信费用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种火灾监控系统，其能极大地减少监控系统的工程布线。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种火灾监控系统，包括监控后台以及多个火灾探测器；火灾探测器包括总线模块、信号放大模块、控制芯片、剩余电流采集器、温度采集器和电源，电源为总线模块、信号放大模块、控制芯片、剩余电流采集器和温度采集器供电；控制芯片内集成有无线通信模块；

剩余电流采集器用于采集外部的电缆的电流值并将该电流信号发送至控制芯片；温度采集器用于采集外部环境的温度并将该温度信号发送至控制芯片；

控制芯片用于根据电流信号得到电流值，并将检测信号通过无线通信模块和信号放大模块发送至其他火灾探测器的无线通信模块，或用于将检测信号通过总线模块发送至监控后台；所述检测信号包括电流值和温度信号；

其中一个火灾探测器的总线模块与监控后台连接，其他火灾探测器根据该其中一个火灾探测器相互连接并组成无线传感器网络。

作为优选，所述剩余电流采集器包括互感器片和放大电路，放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和运放U6A；电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C2的一端、电容C2的一端和电阻R4的一端均与运放U6A的同相输入端连接，电阻R1的另一端、电容C2的另一端均与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端、电容C4的一端、电阻R5的一端均与运放U6A的反相输入端连接，电容C4的另一端和电阻R5的另一端均与运放U6A的输出端连接；电阻R2的另一端通过电容C1接地、电容C3的另一端接地，电阻R4的另一端和一基准电源连接，电阻R1的两端均与互感器连接，运放U6A的输出端与控制芯片连接。

作为优选，运放U6A的型号为LM324。

作为优选，所述剩余电流采集器还包括开关切换芯片，开关切换芯片和电阻R1的另一端连接，控制芯片用于定时启动开关切换芯片，开关切换芯片用于发送第一切换控制信号至放大电路，放大电路根据电流信号和第一切换控制信号发送第一放大电流信号至控制芯片，第一放大电流信号包括放大后的电流信号。

作为优选，所述开关切换芯片的型号为TPS2052。

作为优选，所述控制芯片的型号为CC2530。

作为优选，在与监控后台连接的该其中一个火灾探测器故障时，监控后台建立与另一个火灾探测器的总线模块的连接，除该其中一个火灾探测器以外的其他火灾探测器再根据该另一个火灾探测器相互连接并组成无线传感器网络。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：利用有线通信连接和无线通信连接的两种连接方式的搭配组合，减少了火灾监控系统中的工程布线。

附图说明

图1为本发明的火灾探测器的模块连接图；

图2为本发明的剩余电流采集器的电路图；

图3为本发明的火灾监控系统的模块连接图；

图4为本发明的火灾探测器的无线传感器网络图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

一种火灾监控系统，包括多个火灾探测器和监控后台；多个火灾探测器均与监控后台连接。

火灾探测器，如图1所示，包括总线模块、信号放大模块、控制芯片、剩余电流采集器、温度采集器和电源，总线模块、信号放大模块、剩余电流采集器和温度采集器均与控制芯片连接，电源为总线模块、信号放大模块、控制芯片、剩余电流采集器和温度采集器供电。

所述控制芯片内集成有无线通信模块；在本实施例中，所述无线通信模块为RF收发器，控制芯片的型号为CC2530，CC2530芯片上集成有RF收发器，信号放大模块和RF收发器连接。

如图2所示，剩余电流采集器包括互感器、开关切换芯片和放大电路，放大电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和运放U6A；电阻R1的一端、电阻R2的一端、电容C2的一端、电容C2的一端和电阻R4的一端均与运放U6A的同相输入端连接，电阻R1的另一端、电容C2的另一端均与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端、电容C4的一端、电阻R5的一端均与运放U6A的反相输入端连接，电容C4的另一端和电阻R5的另一端均与运放U6A的输出端连接；电阻R2的另一端通过电容C1接地、电容C3的另一端接地，电阻R4的另一端和一基准电源连接，基准电源电压为1.65V。

电阻R1的两端均与互感器连接，开关切换芯片与电阻R1的另一端连接，运放U6A的输出端与控制芯片连接；控制芯片与开关芯片连接。

其中运放U6A的型号为LM324，开关切换芯片的型号为TPS2052。

所述剩余电流采集器的互感器用于采集外部的电缆的电流并生成电流信号发送至放大电路，放大电路将电流信号放大后发送至控制芯片，控制芯片根据放大后的电流信号计算得到电流值。

控制芯片还用于定时启动开关切换芯片，开关切换芯片用于发送第一切换控制信号至放大电路，放大电路根据电流信号和第一切换控制信号生成第一放大电流信号发送至控制芯片，第一放大电流信号包括放大后的电流信号。

当互感器正常工作、互感器断路和互感器开路时，第一放大电流信号将会呈现不同形状的跳变波形，控制芯片可以根据第一放大电流信号的形状判断互感器的工作状态，如果判断互感器出现故障，控制芯片将故障信息上传至监控后台，第一时间通知值班人员进行排查，以防互感器故障而无法继续进行火灾监控。

所述温度采集器的型号为DS18B20。

所述温度采集器用于采集火灾探测器所在的外部环境的温度并产生温度信号，温度采集器将温度信号发送至控制芯片。

控制芯片将接收到的温度信号以及计算得到的电流值通过RF收发器以及信号放大模块发送至其他火灾探测器的RF收发器。

如图3至图4所示，多个火灾探测器设于需要进行火灾监控的配电室中，多个火灾探测器相互连接组成无线传感器网络，多个火灾探测器根据现场安装情况和环境情况，自动调整为一个协调探测器、若干个路由探测器和若干个终端探测器。用户可以根据火灾监控系统的实际应用，在若干个配电室均设置多个火灾探测器。

火灾监控系统在进行监控工作时，多个火灾探测器组成无线传感器网络的方法包括如下步骤：

监控后台与多个火灾探测器中的任意一个火灾探测器的总线模块连接；该火灾探测器为协调探测器；

在该协调探测器的通信范围内的所有火灾探测器均与该终端探测器连接；

其中与该终端探测器连接的火灾探测器为路由探测器，而未与协调探测器连接的剩下的火灾探测器为终端探测器；

在任意一个路由探测器的通信范围内的所有终端探测器均与该路由探测器连接；其中没有被终端探测器连接的路由探测器自动变为终端探测器。

本系统采用冗余布线的方式，当与监控后台连接的该协调探测器出现故障，监控后台自动切换与其他火灾探测器的总线模块连接，并重新调整协调探测器，根据新调整的协调探测器进行建立无线传感器网络的方法步骤与前文所述方法类似，不再赘述。

终端探测器用于检测外部环境的温度信号以及外部电缆的电流值，并将检测信号发送至路由探测器，检测信号包括温度信号和电流值。

路由探测器用于接收终端探测器发送的检测信号，并将终端探测器发送来的检测信号发送至协调探测器；路由探测器还用于检测外部环境的温度信号以及外部电缆的电流值，并将检测信号发送至协调探测器。

协调探测器用于获取路由探测器和终端探测器的检测信号，并将路由探测器和终端探测器的检测信号发送至监控后台。协调探测器还用于检测外部环境的温度信号以及外部电缆的电流值，并将检测信号发送至监控后台。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。