一种火灾监控黑匣子系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及耐高温数据保护领域，特别是涉及消防监控数据保护和火灾现场取证领域。
【背景技术】
[0002]随着电气火灾监控系统的发展，监控设备监控的点数越来越多，相应的监控存储器空间要求也就越来越大，而且对其数据的防护等级也越来越高。一般存储器内存空间肯定是够了的，但是防护等级一般都是不够的，需要确保在火灾发生后，监控存储的数据依然能够完好无损的保存，并且能快速方便的读取数据。在很多重大火灾发生后，现场已被烧成灰烬，无法取证分析事故原因。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，主要解决的技术问题是:其本身具有防火隔热的作用，所以材料的要求与制作工艺非常严格；同时，必须要确保监控设备上传过来的数据正确性，所以需要较好的通信协议以确保数据的正确性；另外，数据是从USB 口出来，应确保其USB 口读取数据的通用性。
[0004]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:设计一种火灾监控黑匣子系统。该系统外部由一层耐高温金属壳包裹；内部为两个部分，一部分为绝对保护区，包括一块微控制器及其烧写端口电路、一组USB电路模块、两片存储器，绝对保护区是处于整个装置的核心位置，不仅火灾不能烧毁，电气上也不会被破坏；另一部分为电气保护区，包括串口接口电路及外部电源模块，它仅能保证火灾时不会烧坏，但是外部电气还是可能会对其造成损害。
[0005]所述的一种火灾监控黑匣子系统，所述系统外部包裹的一层耐高温金属外壳与内部电路板之间填有耐高温隔热棉，隔热棉具有稳定、耐高低温、保温隔热效果佳等特点，且易于装配加工；同时，所述系统的数据输入信号与电源通过针脚套管引出，该针脚套管采用耐高温陶瓷材料。
[0006]所述的一种火灾监控黑匣子系统，所述系统内部的绝对保护区中USB电路模块由USB硬件端子、带电源隔离的USB通信模块、5V转3.3V电平转换电路和指示灯电路构成；其中，带电源隔离的USB通信模块位于USB硬件端子与微控制器之间；5V转3.3V电平转换电路中5V是由USB硬件端子提供，输出的3.3V作为微处理器的供电电源。
[0007]所述的一种火灾监控黑匣子系统，所述系统内部的电气保护区中串口采用RS232物理层形式，接口与串口驱动芯片间增加了光耦隔离电路以减少因信号干扰带来的错误数据，外部电源模块为5V转3.3V电平转换电路，5V来自串口接口，3.3V为绝对保护区中的存储器供电。
[0008]本实用新型具有如下的有益效果:
[0009]火灾监控黑匣子的外壳采用耐高温金属材料，耐高温强，绿色环保，对人体无害，且为了增加隔热效果，采用完全封闭设计，金属外壳与电路板间填充了耐高温隔热棉。该装置使用方便，保存读取只需要嵌入到带有串口的监控主机上，就能自动保存数据；火灾取证时也是直接插到电脑的USB接口上就能自动读取保存的数据；火灾监控黑匣子的存储器对外部信号都采用隔离方式，确保外部电压过高不会烧坏主芯片。
【附图说明】
[0010]图1为火灾监控系统黑匣子结构图；
[0011]图2为系统电气部分原理图；
[0012]I为USB端子；2为5V转3.3V电路为微处理器供电；3为USB通信指示灯；4为带有电源隔离的USB通信驱动电路；5为USB通信指示灯与微处理器间光耦隔离电路；6为存储器I ;7为存储器2 ；8为微控制器芯片；9为JTAG 口烧写电路；10为LED灯显示电路；11为绝对保护区；12为5V转3.3V电路；13为串口驱动芯片；14为串口通信灯与微处理器间光耦隔离电路；15为外部电源及串口接口； 16为外部电源及串口接口与串口驱动芯片间光耦电路；17为串口通信灯；18为电气保护区；
[0013]图3为系统中绝对保护区电路；其中，
[0014]图3 (a)为32为单片机STM32F103ZET6管脚定义图；
[0015]图3 (b)为JTAG烧写接口电路；
[0016]图3 (c)为基于SST38VF6401的存储器电路；
[0017]图3 (d)为基于ADUM4160的USB通信驱动电路；
[0018]图3 (e)为基于R)503XT的5V转3.3V电平转换电路；
[0019]图3 (f)为基于6N137的USB通信指示灯电路。
[0020]图4为系统中电气保护区电路；其中，
[0021 ] 图4 (a)为基于MAX232芯片的串口通信电路；
[0022]图4(b)为MAX232驱动芯片与微处理器间光耦隔离电路；
[0023]图4 (c)为基于R)503XT的5V转3.3V电平转换电路；
[0024]图4(d)为串口通?目指不灯电路。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0026]本实用新型是一种火灾监控黑匣子系统。为了实现防火耐高温性能，该系统的外壳采用耐高温金属材料和全封闭结构。结合具体应用场合，设计了如图1所示的一套具体设备。从图中可以看出，外壳主要由外壳槽和顶盖组成，均采用耐高温金属制作。首先将外壳槽中放入一层耐高温隔热棉，在将电路板放在其上，再放一层隔热棉覆盖在电路板上，再盖上顶盖，其中所有有空隙的地方都填充了隔热棉。右侧的USB接口即对应电路板上的USB通信端口，可将存储数据导出，最外面还有一层盖板将USB接口封闭在设备内部，盖板是通过两个陶瓷螺丝固定的。中间两个螺丝采用陶瓷螺丝柱，用以固定外壳槽与顶盖，四角的金属螺丝主要是固定电路板与底壳，防止电路板的抖动，信号输入与电源输入采用耐高温陶瓷套管进行保护。
[0027]针对该系统的基本功能，该装置的电气原理如图2所示，电气结构包括绝对保护区和电气保护区两个部分。图3所示电路为系统中绝对保护区中的电路模块。其中，图3 (a)为所选用32位微处理器芯片管脚定义，该芯片型号为STM32F103ZET6。图3 (b)为给芯片进行(Joint TestAct1n Group简称JTAG)烧写的接口电路。图3 (c)为两块存储器电路，所用芯片为SST38VF6401。图3 (d)为USB通信驱动电路，所用芯片为ADUM4160，采用了隔离方式连接。图3(e)为5V转3.3V电平转换电路，所用芯片为R)503XT，输入5V来自USB自身的端子供电端，输出3.3V作为微处理器供电电源。图3(f)为USB通信指示灯电路，采用6N137作为光耦隔离芯片。图4所示电路为系统中电气保护区的电路模块。其中，图4所示电路为系统中电气保护区中的电路模块。图4 (a)为基于MAX232芯片的串口通信电路；图4 (b)为MAX232驱动芯片与微处理器间光耦隔离电路，通过6N137实现了串口电路与微处理器间的电气隔离；图4(0)为5V转3.3V电平转换电路，所用芯片为H)503XT，输入5V来自串口自身的供电端，3.3V用于点亮串口通信指示灯；图4(d)为串口通信指示灯电路。
[0028]该黑匣子系统在正常使用时，相当于与一个存储器在使用，能保存10万条数据以上。当发生重大火灾后，相关消防人员或火灾事故鉴定技术人员可以用专用工具将火灾监控黑匣子从电气火灾监控设备上拆下，打开保护外壳的USB封闭口直接将此USB 口与电脑相连就能读取数据。系统运行主要包括以下两个过程:
[0029]数据保存过程:该过程中监控数据首先由监控设备的串口发出，火灾监控黑匣子接收并经过校验确保监控信息正确后，再将数据完整的保存在外部的存储器中。
[0030]数据读取过程:这个过程一般是发生火灾后需要取证分析火灾发生原因时，把黑匣子拆开，将黑匣子的USB接口直接与电脑的USB接口相连，电脑会自动识别黑匣子，这样就可以直接在电脑上读取所需要的信息。
【主权项】
1.一种火灾监控黑匣子系统，其特征在于，该系统外部由一层耐高温金属壳包裹；内部为两个部分，一部分为绝对保护区，包括一块微控制器及其烧写端口电路、一组USB电路模块、两片存储器，绝对保护区是处于整个装置的核心位置，绝对保护区中USB电路模块由USB硬件端子、带电源隔离的USB通信模块、5V转3.3V电平转换电路和指示灯电路构成；其中，带电源隔离的USB通信模块位于USB硬件端子与微控制器之间；5V转3.3V电平转换电路中5V是由USB硬件端子提供，输出的3.3V作为微处理器的供电电源；另一部分为电气保护区，包括串口接口电路及外部电源模块，电气保护区中串口采用RS232物理层形式，接口与串口驱动芯片间增加了光耦隔离电路以减少因信号干扰带来的错误数据，外部电源模块为5V转3.3V电平转换电路，5V来自串口接口，3.3V为绝对保护区中的存储器供电。
2.根据权利要求1所述的一种火灾监控黑匣子系统，其特征在于，所述系统外部包裹的一层耐高温金属外壳与内部电路板之间填有耐高温隔热棉，隔热棉具有稳定、耐高低温、保温隔热效果佳等特点，且易于装配加工；同时，所述系统的数据输入信号与电源通过针脚套管引出，该针脚套管采用耐高温陶瓷材料。
【专利摘要】本实用新型一种火灾监控黑匣子系统分两个部分，一部分为绝对保护区，包括微控制器、USB端子及隔离模块、供电模块、存储器模块、指示灯等电路，另一部分为电气保护区，包括串口隔离模块及外部供电模块等电路。该装置外部有一层真空层，该层中填充了隔热效果极好的耐高温棉，在真空层外部也涂有一层耐高温漆。该装置的功能是保存并保护数据。当未发生火灾时，火灾监控黑匣子可作为一般存储器来保存火灾监控设备的监控报警值，当发生火灾时，由于其具有防火隔热的能力，可确保所存数据不被损坏，真实记录火灾发生时的监控报警值，再现火灾发生、发展、蔓延过程中消防设施运行情况，为火灾原因分析、责任判定提供有效的依据。
【IPC分类】G08B17-00
【公开号】CN204331963
【申请号】CN201420711956
【发明人】张学文, 曾攀
【申请人】武汉华天世纪科技发展有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年11月25日