消防设备电源无线监控系统设计

　　消防设备电源无线监控系统设计

　　消防设备电源监控系统可对消防电源状态进行实时监控和早期故障状态预警。针对有线　消防设备电源监控系统线缆起火时易毁损.及布线带来的安装、维护困难等问题.设计一种无线数据传输的消防设备电源监控系统无线消防设备电源监控系统由电源采集器、中继器和监控主机组成，射频RF无线组网.可实现对消防设备电源的实时监测、故障报警、故障点定位及显示存储功能。

　　建筑物内的自动消防系统日益完善，而火灾发生时消防设备不能正常工作的情况却屡有发生，致使火灾蔓延造成重大损失。而消防设备不能正常工作的原因中，相当大的比例是设备电源故障。稳定可靠的消防设备电源是消防系统在火灾中发挥作用的保证。

　　国家标准GB28184—2011《消防设备电源监控系统》…2012年发布实施。根据此标准的要求，目前已研制的消防设备电源监控系统，以有线为主，监控器与传感器采取线缆连接方式。由于消防系统包括自动报警、自动喷淋、消火栓、防排烟、消防电梯、防火门及卷帘、应急照明等多个系统多台分散的设备，因此有线连接，设计、施工、安装和维护困难。无线消防设备电源监控系统，无需布线，具有施工安装维护简便，成本低等优势，特别适用于大跨度大空间建筑及不便布线、不能联网等场所。无线火灾消防系统是有线系统的有效补充。美国1988年伊利诺州电话局火灾和1991年贝尔公司软件故障致使火灾自动报警系统瘫痪，造成重大灾难，为此2008年美国和日本等国消防协会制定了火灾监控无线系统标准.纳入消防系统。我国在无线火灾监控系统方面已有很多研究，消防设备电源无线监控系统也已起步.但还没有形成标准。

　　1结构设计

　　无线消防设备电源监控系统可对设备电源工作状态进行实时监测，并能显示和查看各个设备相关信息.当电源发生过压、欠压、过流、缺相等故障时，能发出报警信号、指出具体故障设备并保存信息，以保证建筑消防系统内各消防设备的供电正常，从而确保消防系统稳定运行。

　　1.1总体结构

　　本文研制的无线消防设备电源系统由监控主机、中继器、信号采集器和RF数据传输模块构成。中继器为数据转发单元。当消防设备距离监控主机较远时。可增加一至多级中继器转发采集器信号，系统结构如图1所示。

　　1.2射频RF无线数据传输

　　射频RF无线数据传输是使用特定频段中的一个频率的电磁波，电信号源经调制成射频信号发射出去，在接收端再经解调成电信号源的传输方式。本设计选用433MHz频率，433MHz频率除抗干扰强、可支持点对多点无线数据通讯外，在我国是开放频段可直接使用。采用RF方式，在终端电源传感器与控制主机间组成监控数据传输网络，实现数据无线传输。在传感器、控制主机中，嵌人RF芯片和天线。

　　RF在空旷区域传输距离为100ITI左右，为加长传输距离.可在采集器与监控主机问增加RF转发中继器。

　　1.3终端设备电源信号采集器

　　电源传感器采集的是电压、电流模拟信号，在传感器中嵌入单片机使之成为采集控制器，在与同样具有微处理器的中继器和控制主机之间，进行串行接口通讯.实现数据互联，通过解析采集器的数据通讯协议.可以从输出数据中得到报警部位、报警类型、系统运行状态、故障状况等信息。这些信息对判断故障真伪、了解报警点位置、掌握设备具体运行情况极为重要。

　　1.4报警通讯协议

　　采用串行口异步通信。

　　数据帧由用户码、识别码、事件类别码、事件码、系统码及防区码及校验码组成。采集器地址码是采集器的唯一标识，可确定采集器位置。事件类别码为所有事件分类，如采集器工作状态、监控点设备故障、本机故障、通讯故障等。事件为具体事件，如监控点电源故障中的欠压、过压、过流、缺相、短路等。当控制主机接收到采集器发送的数据包，就可以判断是否有故障，故障点位置及具体故障类型。

　　因为监控系统的实时性，数据传输以采集器向中继器或监控主机发送信息，中继器接收采集器信息转发给监控主机形式。设定任务优先级，监控点设备电源故障传送为最高优先级，当执行其它任务时，若有故障信息，采用中断方式，执行故障报警。

　　2系统硬件设计

　　2.1控制主机

　　监控主机完成接收、显示、存储采集器传送的监控点设备电源工作状态、故障信息，并通过电话线将故障传达给消防中心。选用芯片STC89C58RD作为微处理器。连接RF射频芯片MICRF211AYQSEl3.52127、DTMF编解码单元、I/0扩展单元、存储单元、矩阵按键单元、LCD显示单元、警铃驱动单元、电话线接口、RS485接口和电源稳压和电池充电检测单元。RS485接口与LED显示屏连接：电话线接口接人报警电话。

　　2.2电源信号采集器

　　电源信号采集器设置在消防设备电源供电开关处，实时监测消防设备电源的工作状　态，当发生短路、断路、故障或人为切断消防设备电源时，立即发出无线报警信号，同时将警报经RF发射单元发射出去。无故障情况下，定期传送采集器工作状态参数。

　　采集器由单片机、电压采集单元和RF发射模块构成。单片机选用TINY24一SO一14，电压采集4N25、RF发射模块为NDR433A。

　　采集器三相电源采集电路如图2所示

　　2.3中继器

　　中继器为数据转发单元.由单片机TMP87P809和RF收、发模块SYN400R、NDR433A组成。

　　2.4RF无线数据传输模块

　　RF为短距离无线数据传输，一般在100m以下RF芯片体积小、功耗低、性能稳定、抗干扰能力强，与单片机连接容易.并且RF工作在开放的ISM频段，可直接使用，组网成本低。RF无线通讯模块电路如图3、图4所示。