CN101352604B

CN101352604B - 一种网络化消防灭火控制系统

Info

Publication number: CN101352604B
Application number: CN2008101961636A
Authority: CN
Inventors: 郭建国; 毛星原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2028-09-12
Also published as: CN101352604A

Abstract

本发明涉及一种网络化消防灭火控制系统，目的在于提供一种网络化消防灭火控制系统，实现网络化远程火灾现场探测报警、远程火灾现场灭火和远程消防灭火控制系统维护。该系统包括消防火灾控制网关，智能火灾探测系统和智能消防灭火系统；所述消防火灾控制网关，用于接收现场探测报警，进行控制远程火灾现场灭火控制和远程消防灭火控制系统维护；所述智能消防灭火系统中设有网络灭火器，用于在所述消防火灾控制网关控制下，进行火灾现场灭火；所述消防火灾控制网关通过DCPL-Bus回路隔离总线接口分别与智能火灾探测系统和网络灭火器连接。

Description

一种网络化消防灭火控制系统

技术领域

本发明涉及消防安全领域，具体涉及一种网络化消防灭火控制系统。

背景技术

当前，国内外现有的火灾自动报警系统如：德国安舍8007系统、沈阳消防科研所研制的复合感烟感温火灾探测报警系统、南京消防集团公司的SH9400系统等，都存在以下的问题：

1、火灾自动报警系统通讯协议无标准，通讯协议不开放，数据格式不统一，传输非标准技术层面的信息交换不畅通。而现有的消防两线制、无极性现场总线是逻辑电平方式传输，只能半双工巡检方式通讯，并带载能力很低。所以采用现有的消防两线制、无极性现场总线标准，将造成各类火灾探测器功能无法进一步提高，也无法连接网络灭火器装置。

2、火灾自动报警系统及火灾自动报警产品，无法纳入标准化的广域网络管理，国家有关部门也难以在网上对任一火灾自动报警运行状况，进行必要的远程监督检查和统一指挥。

3、火灾自动报警系统中现有使用的各种传感器在探测火灾方面，功能单一(例如：离子和光电感烟传感器不能感应很宽的非火灾现象“粒谱”，另外对火灾发生过程中所产生的不同粒径和颜色的烟又有某些探测“盲区”)，存在先天不足，误报、漏报率高，严重影响用户使用。

4、火灾自动报警系统无法执行网络化消防灭火控制功能，并且当前还没有网络灭火器装置产品。

因此，发明一种网络化消防灭火控制系统及其装置，为“城市消防安全保障监管服务平台”实现网络化远程火灾现场探测报警、远程火灾现场灭火、远程消防灭火控制系统维护，提供一套系统解决方案及其系统产品。

发明内容

本发明的任务是提供一种网络化消防灭火控制系统，实现网络化远程火灾现场探测报警、远程火灾现场灭火和远程消防灭火控制系统维护。

实现本发明目的的技术方案是：一种网络化消防灭火控制系统，该系统包括消防火灾控制网关，智能火灾探测系统和智能消防灭火系统；

所述消防火灾控制网关，用于接收现场探测报警，进行控制远程火灾现场灭火控制和远程消防灭火控制系统维护，所述消防火灾控制网关包括第一微控制器和与第一微控制器连接的DCPL-Bus回路隔离总线接口、CAN隔离接口、USB接口、存储器(flashRAM、SDRAM)、音频电路(Audio)、显示器电路(TFT LCD)、键盘电路(Keyboard)、以太网接口电路和电源稳压电路电路；

所述智能火灾探测系统，用于网络化远程火灾现场探测报警；

所述智能消防灭火系统中设有网络灭火器，用于在所述消防火灾控制网关控制下，进行火灾现场灭火；

所述消防火灾控制网关通过DCPL-Bus回路隔离总线接口分别与智能火灾探测系统和网络灭火器连接。

本发明中消防火灾控制网关通过消防火灾控制网关内部DCPL-Bus回路隔离总线接口与各个网络灭火器、激光感烟感温火灾探测器、红外热成像火灾探测器系统连接，组成防火用户单位内部网络化消防灭火控制系统。在由消防火灾控制网关的以太网接口连接互联网，通过“城市消防安全保障监管服务平台”实现网络化远程火灾现场探测报警、远程火灾现场灭火、远程消防灭火控制系统维护。

所述的“网络化消防灭火控制系统及其装置”涉及的DCPL-Bus总线在中国03132268.9发明专利：“网络智能表计量终端的DCPL现场总线及网络预收费网桥”中有详细叙述。本发明采用DCPL-Bus总线工作方式，形成两线制供电线路与多点频率调制方式的数字通讯线路总线。所述的DCPL-Bus回路隔离总线接口电路的由内接微处理器单元电路、电器隔离单元电路和外接调制通讯单元电路组成。

所述智能火灾探测系统中包括感烟感温火灾探测器和红外热成像火灾探测器。

所述红外热成像火灾探测器中设有：DCPL-Bus下端接口电路、第二微处理器、红外热成像电路、调理控制器、红外传感器、温度传感器、红外热成像CMOS传感器及远、近红外透镜；

DCPL-Bus下端接口电路、温度传感器和红外热成像电路分别与第二微处理器端口连接，红外传感器部件通过调理控制器与第二微处理器端口连接，所述红外传感器部件包括5.0-8.0um远红外透镜和若干红外传感器；红外热成像电路包括第二微控制器与外围电路；所述外围电路中包括红外热成像CMOS传感器及0.8-1.0um近红外透镜。

所述激光感烟感温火灾探测器包括：DCPL-Bus下端接口电路、第三微处理器(除P89LPC9XX系列，微处理器还可以选择其它低供耗51系列微处理器)、第一调理控制器、第二调理控制器、红外传感器部件、温度传感器、激光发生器、感烟光电管、光学陷阱及远红外透镜，DCPL-Bus下端接口电路和温度传感器分别与微处理器端口连接，红外传感器部件通过第一调理控制器与第三微处理器端口连接，激光发生器和感烟光电管部件通过第二调理控制器第三微处理器端口连接；所述红外传感器部件包括5.0-8.0um远红外透镜和若干红外传感器；所述激光发生器和感烟光电管部件包括激光发生器、感烟光电管和光学陷阱。

本发明系统因采用DCPL-Bus回路隔离总线接口，具有较高的消防总线通讯及带载能力，探测器中带有温度传感器、红外传感器、红外热成像CMOS、感光光电管和激光发生器等多种类型的传感器，在火灾早期阶段生成物较少的时候，即可探测到信息并报警。

所述网络灭火器的结构可以是：它包括连接器，连接器内设有网络控制气体发生器，网络控制气体发生器与膨胀气囊密封连接，膨胀气囊外周设有容器，容器壁上设有若干断裂槽，容器与连接器连接，容器与连接器连接处的容器口设有密封环。气体发生器药剂是采用低温燃烧的固体烟火药或迭叠氮化钠，容器内可装填干粉灭火剂，当气体发生器药剂产生的气体进入气囊后，气囊膨胀，导致容器壁断裂，撒出干粉灭火剂。

所述网络灭火器的结构还可以是：它包括一个连接器，连接器内设有网络控制气体发生器，网络控制气体发生器与膨胀气囊密封连接，膨胀气囊外周设有灭火剂囊，外围设有容器，容器壁上设有若干断裂槽，容器与连接器连接，容器与连接器连接处的容器口设有密封环。使用时，网络控制气体发生器内装有气体发生器药剂，灭火剂囊中装入灭火剂，灭火剂可以选择E-500或AFFF等，容器中装入水，当容器因气囊膨胀而破裂时，撒出灭火剂和水的混合液体。

所述网络控制气体发生器的具体结构是：它由控制电路板系统、导电极板、导电电极、电子点火器和气体发生器本体组成，控制电路板和导电极板电气连接，导电电极设在导电极板下方，导电电极与电子点火器电气连接，电子点火器设在气体发生器本体中，气体发生器本体设有导气孔，导气孔通道中设有金属过滤器。气体发生器本体是由药剂筒、隔离体、密封压环、密封垫和电极密封盖组成。电极密封盖防止气体从上方泄漏，弹簧能使导电极板与导电电极紧密接触。

所述控制电路板电路系统由网络通讯电路单元、DC/DC隔离电源电路单元、微处理器控制单元、电激发点火电路单元组成；

所述网络通讯电路单元是由微处理器芯片及外围电路器件组成的微处理器控制单元，是微型智能网络控制电路板进行数据通讯、数据处理、网络灭火器装置状态检测与控制的核心电路单元；所述外围电路器件中包括温度/湿度传感器芯片，用于检测气囊快速充气膨胀进行火灾灭火的实时监测以及环境温度/湿度的监测；

所述DC/DC隔离电源电路单元由DC/DC隔离电源转换芯片及外围电路器件组成，是抗强电磁干扰的、可控的电源转换电路单元，同时也是提供电激发点火电路单元的电源系统；

所述电激发点火电路单元由微型继电器、电感、光耦合器、电子点火器及电阻、电容和三极管所组成；

所述网络通讯电路单元中的微处理器芯片通过光耦合器控制电激发点火头。

上述网络灭火器能快速进行网络化控制进行消防灭火，实现远程控制消防灭火。

附图说明

图1为本发明实施例中消防火灾控制网关电路框图；

图2为本发明实施例中红外热成像火灾探测器电路框图；

图3为本发明实施例中激光感烟感温火灾探测器电路框图；

图4为本发明中网络灭火器一种实施例结构图；

图5为本发明中网络灭火器另一种实施例结构图；；

图6为本发明实施例中网络控制气体发生器结构图；

图7为本发明实施例中气体发生器本体结构图

图8为本发明实施例DCPL-Bus回路隔离总线接口电路原理图

图9为本发明实施例控制电路实施例电路原理图

具体实施方式

下面结合实施例做进一步说明。

参照图1，一种网络化消防灭火控制系统，包括消防火灾控制网关，智能火灾探测系统和智能消防灭火系统。

消防火灾控制网关，用于接收现场探测报警，进行控制远程火灾现场灭火控制和远程消防灭火控制系统维护。消防火灾控制网关包括ARM9系列微控制器和与微控制器连接的DCPL-Bus回路隔离总线接口、CAN隔离接口、USB接口、存储器(flashRAM、SDRAM)、音频电路(Audio)、显示器电路(TFT LCD)、键盘电路(Keyboard)、以太网接口电路和电源稳压电路电路。

智能火灾探测系统，用于网络化远程火灾现场探测报警；它包括红外热成像火灾探测器和激光感烟感温火灾探测器；红外热成像火灾探测器中多个红外传感器通过5.0-8.0um远红外透镜(中心波长6.5um)探测火源初期温度高于170C°的红外线，而红外热成像CMOS传感器通过0.8-1.0um近红外透镜探测火源高温明火图像，低温环境物体与人体不成像，温度传感器是探测环境温度；激光感烟感温火灾探测器中多个红外传感器通过5.0-8.0um远红外透镜(中心波长6.5um)探测火源初期温度高于170C°的红外线，而激光发生器与感烟光电管是探测光学陷阱中的有无烟粒子漫反射激光，温度传感器是探测环境温度。

智能消防灭火系统中设有网络灭火器，用于在所述消防火灾控制网关控制下，进行火灾现场灭火。包括水成膜泡沫灭火器和干粉剂灭火器。

消防火灾控制网关通过DCPL-Bus回路隔离总线接口分别与智能火灾探测系统和网络灭火器连接。

参照图8，图8为DCPL-Bus回路隔离总线接口电路原理图。DCPL-Bus回路隔离总线接口是专门为新型网络化消防灭火控制系统而设计的。DCPL-Bus回路隔离总线接口电路与ARM9系列微控制器连接采用I²C总线方式，形成多路DCPL-Bus回路隔离总线接口形式，每路DCPL-Bus回路隔离总线接口可以带载64个负载(负载可选择红外热成像火灾探测器、激光感烟感温火灾探测器与网络灭火器组合)。

DCPL-Bus回路隔离总线接口特征是：输出形式是采用多频率点FSK调制的两线制、无极性现场总线，通讯采用全双工通讯方式。

DCPL-Bus回路隔离总线接口电路由内接微处理器单元电路、电器隔离单元电路和外接调制通讯单元电路组成。

内接微处理器单元电路是采用带I²C接口、低供耗P89LPC932微处理器U1，复位电路U2及外围器件所组成。

电器隔离单元电路是采用ICC1隔离通讯接口芯片、ICC2光耦合器及RCC1电阻所组成。

外接调制通讯单元电路是采用IC1A、IC1B放大器、IC2调制解调器、IC3稳压器及外围器件所组成。

内接微处理器单元电路是通过U1微处理器I²C接口与ARM9系列微控制器I²C接口相连。U1微处理器的通讯串口TXD、RXD；收发控制I/O口与ICC1隔离通讯接口芯片VOA、VIB，ICC2光耦合器二极管相连。

外接调制通讯单元电路是形成两线制、无极性、现场供电的DCPL-Bus通讯总线电路。其中IC2调制解调器通讯串口TXD、RXD；收发控制RS/MOD1与ICC1隔离通讯接口芯片VIA、VOB，ICC2光耦合器三极管相连。而IC2调制解调器模拟调制(FSK调制信号)输出、输入(AO、AI)端口及相对应C4、C12电容与IC1A、IC1B放大器输入、输出端相连。IC1A放大器输出端与DC1、DC2二极管；TC1、TC2、TC3、TC4、TC5三极管；电阻R1—R8、RC5；电容C1—C4；电感L1组成DCPL-Bus功率驱动电路。IC1B放大器与电阻R9—R12、RC12；电容C9—C12；电感L2组成信号滤波放大电路，其中输入信号是电感L1次级感应初级FSK调制的电流信号。

参照图4，图4的网络灭火器是吸顶式网络灭火器，它包括第一连接器9和第二连接器10，第一连接器9内设有网络控制气体发生器5，网络控制气体发生器5与膨胀气囊3密封连接，膨胀气囊3外周设有灭火剂囊2，外围设有塑料容器7，塑料容器7壁上设有若干断裂槽4，塑料容器7与第一连接器9连接，塑料容器7与第一连接器9连接处的容器口设有密封环8。第二连接器10将吸顶式网络灭火器连接至屋顶。

图5所示的网络灭火器是壁挂式网络灭火器，它与吸顶式网络灭火器的区别在于第一连接器9与塑料容器7的连接位置不同，第一连接器9与塑料容器7的侧面连接。

图6是网络控制气体发生器局部放大图。网络控制气体发生器，由控制电路板5.10、电子点火器5.5、导电极板5.8、导电电极5.6和气体发生器本体5.1组成，控制电路板5.10和导电极板5.8电气连接，控制电路板5.10和导电极板5.8之间设有弹簧，导电电极5.6设在导电极板5.8下方，导电电极5.6与电子点火器5.5电气连接，导电电极5.6四周还设有电极密封盖5.7，电子点火器5.5设在气体发生器本体5.1中，气体发生器本体5.1设有导气孔5.3，导气孔5.3通道中设有金属过滤器5.4。控制电路板5.10通过网络接线板5.11与网络连接。

气体发生器本体5.1内装有气体发生器药剂5.2，气体发生器药剂5.2是采用低温燃烧的固体烟火药或迭叠氮化钠。电子点火器5.5是采用带点火装药的电点火头。

参照图7，气体发生器本体5.1是由药剂筒5.1-1、隔离体5.1-2、密封压环5.1-3、密封垫5.1-4和电极密封盖5.7组成。电极密封盖5.7防止气体从上方泄漏，弹簧能使导电极板与导电电极紧密接触。

参照图4和图6，膨胀气囊3是由防裂性能好的轻质、超薄、高坚韧尼龙织物制成，它能承受较大的压力，经过硫化处理，可减少气囊冲气膨胀时的惯性力，为使气体密封及防水，气囊里面涂有涂层材料。网络灭火器是由微型网络控制电路点燃高速气体发生器，为超薄、质轻、高坚韧尼龙纤维层叠气囊快速在核心内部充气，使气囊体积和表面积迅速膨胀增大，瞬间灭火剂囊2破裂将灭火剂1与水6挤压混合，并挤压塑料容器7，使塑料容器7在断裂槽4位置上按规律迅速开裂，这时灭火剂1与水6混合抛洒在空中对人不产生危害进行火灾灭火，而点燃的高速气体是安全的保留在气囊3内。

网络灭火器中灭火剂1可以选择E-500或AFFF等，网络灭火器中除去灭火剂囊2，也可在塑料容器7中装填干粉灭火剂，形成干粉网络灭火器。

参照图9，图9是网络控制气体发生器的控制电路板电路原理图。控制电路板5.10由网络通讯电路单元、DC/DC隔离电源电路单元、微处理器控制单元和电激发点火电路单元四部分功能电路组成。

其中，IC1为DCPL网络通讯芯片、U0为DC/DC隔离电源转换芯片、IC3为温度/湿度传感器芯片、IC4为微处理器芯片、IC2为微处理器复位芯片。

IC1为DCPL网络通讯芯片及外围电路器件组成的网络通讯电路单元，是微型智能网络控制电路板5.10与消防火灾控制网关进行数字通讯的两线制现场通讯总线，同时也是消防火灾控制网关给微型智能网络控制电路板5.10供电的电源线。

U0为DC/DC隔离电源转换芯片及外围电路器件组成的DC/DC隔离电源电路单元，是抗强电磁干扰的、可控的电源转换电路单元，同时也是提供电激发点火电路单元的电源系统。DC/DC隔离电源电路单元中CU4是电激发电点火头的储能电容。微处理器IC4通过U1与U2光耦合器控制与检测DC/DC隔离电源电路单元工作状态。

IC3为温度/湿度传感器芯片是通过微处理器检测气囊快速充气膨胀进行火灾灭火的实时监测以及环境温度/湿度的监测。

IC4为微处理器芯片及外围电路器件组成的微处理器控制单元，是控制电路板5.10进行数据通讯、数据处理、网络灭火器装置状态检测与控制的核心电路单元。微处理器控制单元中IC2为微处理器复位芯片，K1是保险状态开关，AN是紧急触发按钮，并通过JU1光耦合器控制电激发点火头。

由J1与JK1微型继电器、L1电感、JU1光耦合器、电子点火器DH1及电阻JR1、JR2、电容JC1、三极管JT1、JT2所组成电激发点火电路单元。电激发点火电路单元中J1微型继电器是常闭的机电保险器件。

参看附图2，红外热成像火灾探测器由红外热成像电路、P89LPC9XX系列微处理器、DCPL-Bus下端接口电路、红外热成像电路、调理控制器、红外传感器部件、温度传感器和红外传感器部件组成。DCPL-Bus下端接口电路、温度传感器和红外热成像电路分别与P89LPC9XX系列微处理器端口连接，红外传感器部件通过调理控制器与P89LPC9XX系列微处理器端口连接，红外传感器部件包括远红外透镜和若干红外传感器；红外热成像电路包括ARM7系列微控制器与外围电路，外围电路中包括红外热成像CMOS传感器及近红外透镜。本实施例中还可以选择其它低供耗51系列微处理器替代P89LPC9XX系列微处理器。

参看附图3，激光感烟感温火灾探测器由P89LPC9XX系列微处理器、DCPL-Bus下端接口电路、DCPL-Bus下端接口电路、P89LPC9XX系列微处理器、第一调理控制器、第二调理控制器、红外传感器部件、温度传感器、激光发生器、感烟光电管、光学陷阱及远红外透镜组成，DCPL-Bus下端接口电路和温度传感器分别与微处理器端口连接，红外传感器部件通过第一调理控制器与P89LPC9XX系列端口连接，激光发生器和感烟光电管部件通过第二调理控制器P89LPC9XX系列端口连接；红外传感器部件包括远红外透镜和若干红外传感器；激光发生器和感烟光电管部件包括激光发生器、感烟光电管和光学陷阱。

Claims

1.一种网络化消防灭火控制系统，其特征在于，该系统包括消防火灾控制网关，智能火灾探测系统和智能消防灭火系统；

所述消防火灾控制网关，用于接收现场探测报警，进行控制远程火灾现场灭火控制和远程消防灭火控制系统维护，所述消防火灾控制网关包括第一微控制器和与第一微控制器连接的DCPL-Bus回路隔离总线接口、CAN隔离接口、USB接口、存储器、音频电路、显示器电路、键盘电路、以太网接口电路和电源稳压电路；

2.按照权利要求1所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述DCPL-Bus回路隔离总线接口由内接微处理器单元电路、电器隔离单元电路和外接调制通讯单元电路组成。

3.按照权利要求1所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述智能火灾探测系统中包括感烟感温火灾探测器和红外热成像火灾探测器。

4.按照权利要求1所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述网络灭火器中设有连接器，连接器内设有网络控制气体发生器，网络控制气体发生器与膨胀气囊密封连接，膨胀气囊外周设有容器，容器壁上设有若干断裂槽，容器与连接器连接，容器与连接器连接处的容器口设有密封环。

5.按照权利要求1所述的消防灭火控制系统，特征在于，所述网络灭火器中设有一个连接器，连接器内设有网络控制气体发生器，网络控制气体发生器与膨胀气囊密封连接，膨胀气囊外周设有灭火剂囊，外围设有容器，容器壁上设有若干断裂槽，容器与连接器连接，容器与连接器连接处的容器口设有密封环。

6.按照权利要求1所述的消防灭火控制系统，特征在于，所述第一微控制器采用ARM9系列微控制器。

7.按照权利要求2所述的消防灭火控制系统，特征在于，所述内接微处理器单元电路是采用带I²C接口、低功耗P89LPC932微处理器。

8.按照权利要求2所述的消防灭火控制系统，特征在于，所述外接调制通讯单元电路是形成两线制、无极性、现场供电的DCPL-Bus通讯总线电路。

9.按照权利要求3所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述红外热成像火灾探测器中设有：DCPL-Bus下端接口电路、第二微处理器、红外热成像电路、调理控制器、红外传感器、温度传感器、红外热成像CMOS传感器及远、近红外透镜；

DCPL-Bus下端接口电路、温度传感器和红外热成像电路分别与第二微处理器端口连接，红外传感器部件通过调理控制器与第二微处理器端口连接，所述红外传感器部件包括远红外透镜和若干红外传感器；红外热成像电路包括第二微控制器与外围电路；所述外围电路中包括红外热成像CMOS传感器及近红外透镜。

10.按照权利要求3所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述感烟感温火灾探测器包括：DCPL-Bus下端接口电路、第三微处理器、第一调理控制器、第二调理控制器、红外传感器部件、温度传感器、激光发生器、感烟光电管、光学陷阱及远红外透镜，DCPL-Bus下端接口电路和温度传感器分别与微处理器端口连接，红外传感器部件通过第一调理控制器与第三微处理器端口连接，激光发生器和感烟光电管部件通过第二调理控制器第三微处理器端口连接；所述红外传感器部件包括远红外透镜和若干红外传感器；所述激光发生器和感烟光电管部件包括激光发生器、感烟光电管和光学陷阱。

11.按照权利要求4或5所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述网络控制气体发生器由控制电路板系统、导电极板、导电电极、电子点火器和气体发生器本体组成，控制电路板和导电极板电气连接，导电电极设在导电极板下方，导电电极与电子点火器电气连接，电子点火器设在气体发生器本体中，气体发生器本体设有导气孔，导气孔通道中设有金属过滤器。

12.按照权利要求11所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述控制电路板系统由网络通讯电路单元、DC/DC隔离电源电路单元、微处理器控制单元和电激发点火电路单元组成。

13.按照权利要求12所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述网络通讯电路单元由微处理器芯片及外围电路器件组成，是微型智能网络控制电路板进行数据通讯、数据处理、网络灭火器装置状态检测与控制的核心电路单元；所述外围电路器件中包括温度/湿度传感器芯片，用于检测气囊快速充气膨胀进行火灾灭火的实时监测以及环境温度/湿度的监测。

14.按照权利要求12所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述DC/DC隔离电源电路单元由DC/DC隔离电源转换芯片及外围电路器件组成，是抗强电磁干扰的、可控的电源转换电路单元，同时也是提供电激发点火电路单元的电源系统。

15.按照权利要求13所述的消防灭火控制系统，其特征在于，所述网络通讯电路单元中的微处理器芯片通过光耦合器控制电激发点火头。