CN104468006B - 总线式应急广播系统及其通信控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种总线式应急广播系统，包括应急广播主机、应急广播信号总线、及若干广播装置；应急广播信号总线采用应急电源充电线、广播信号线四根线共管；广播装置包括壳体及位于壳体上的若干电源接口，壳体内设有喇叭、直流蓄电池、存储器及带自检功能的控制组件；广播装置与应急广播信号总线连接，实现与应急广播主机的双向通信。本发明还公开了该系统的通信控制方法，使该应急广播系统在大型建筑体中易满足现行规范的要求。

Description

总线式应急广播系统及其通信控制方法

技术领域

本发明涉及通信领域，具体为一种总线式应急广播系统及该系统的通信方法。

背景技术

应急广播系统是消防报警系统中的重要组成部分之一，它能及时给建筑内的用户传递火灾警报信息。然而在实际应用中，市场上使用的应急广播系统存在以下问题：

一、根据旧版《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98第6.3.1.6条：

“消防控制室应设置火灾警报装置与应急广播的控制装置，其控制程序应符合下列要求：

二层及以上的楼房发生火灾，应先接通着火层及其相邻的上、下层；

首层发生火灾，应先接通本层、二层及地下各层；

地下室发生火灾，应先接通地下各层及首层；

含多个防火分区的单层建筑，应先接通着火的防火分区及其相邻的防火分区。”

而根据现行《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第4.8.8条“消防应急广播系统的联动控制信号应由消防联动控制器发出。当确认火灾后，应同时向全楼进行广播。”

由此可见，相比于旧版规范，现行规范要求全楼的应急广播都要同时工作，这将大大增加应急广播系统的运行压力。现在市场上的应急广播系统采用的工作方式均是由一个广播功率放大器驱动若干个应急广播，而单个应急广播功率至少为3W，大的达20W及以上。对于小体量的建筑利用一个广播功率放大器尚可支持所有的应急广播同时工作，但对于大体量的建筑，从广播功率放大器前端，到建筑物内最远的应急广播，长达几百米的线路，众多的应急广播装置同时驱动，几十、上百个应急广播产生的电压降不容小视，将严重影响应急广播系统的正常运行。

二、现在的建筑体量越来越大，一方面对消防疏散顺序提出了更高要求，另一方面不同建筑功能分区对背景音乐的播放有了更多样化的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种总线式应急广播系统及该系统的通信方法，以实现大型建筑的多样化需求。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

总线式应急广播系统，包括应急广播主机、应急广播信号总线、及若干广播装置；

所述的应急广播信号总线采用应急电源充电线、广播信号线四根线共管；所述的广播装置包括壳体及位于壳体上的若干电源接口，所述的壳体内设有喇叭、直流蓄电池、存储器及带自检功能的控制组件；所述的广播装置与应急广播信号总线连接，实现与应急广播主机的双向通信。本发明的广播信号线传输的是数字信号，而非传统的模拟信号，采用蓄电池作为广播装置的主要电源，由于蓄电池的使用寿命与充放电次数成正相关，长期处于反复充电状态会使蓄电池寿命减短，且容易使蓄电池内部积累热量发生爆炸，因此在广播装置内配备控制组件，可以对蓄电池进行管理。

优选地，还包括日常广播电源线，所述的广播装置可与日常广播电源线连接。在平时可用日常广播电源线充电。

优选地，还包括背景音乐主机、切换控制盘及显示屏，所述的应急广播主机与背景音乐主机之间连接切换控制盘，切换控制盘切换应急广播信号或背景音乐信号的输出。该设计可满足不同建筑功能分区对背景音乐的播放需求。所述的显示屏与应急广播主机连接。显示屏显示广播系统的工作状态，便于人员监控。

优选地，为了方便施工，所述的应急电源充电线、广播信号线、日常广播电源线共管于一根八芯双绞线内。

本发明还公开了上述总线式应急广播系统的通信方法，包括应急广播主机和广播装置的双向通信方法，包括以下步骤：

S1.应急广播系统初始设置：将每个广播装置设置一个唯一的地址码，存储在存储器内，并将各广播装置接入信号线中，接线过程按照各个广播装置所在的功能区进行分组，并编制“广播组号”，在应急广播主机处，通过应急广播信号总线，用编程的方式对各个广播装置写入广播组号；

S2.应急广播主机与各广播装置间通过报文进行通信，应急广播主机发出“检测工作状态报文”，广播装置接收到报文后，控制组件进行自检，判定直流蓄电池的电量是否充足，当蓄电池电量不足时，接通充电回路，对蓄电池进行充电，同时控制组件将工作状态、蓄电池工作信息存入存储器；然后将存储在存储器内的工作信息及地址码以“反馈工作状态报文”发送给应急广播主机；

S3.应急广播主机接收到各广播装置的工作状态信息后，将其存储，并通过显示屏显示出来；

S4.应急广播主机发送“广播报文”，各广播装置接收到报文，然后比较报文内的“广播组号”是否和自身的“广播组号”相等，如果不相等，就丢弃报文；如果相等则继续读取报文中的广播内容并转化为声音信号，由喇叭播报出来。

进一步地，步骤S1中将广播装置接入信号线中的方法为：当广播装置工作的总功率在100Ｗ以内时，将广播装置仅与应急电源充电线及广播信号线连接；当广播装置工作的总功率大于100Ｗ时，将广播装置与应急电源充电线、广播信号线及日常广播电源连接。

进一步地，所述的步骤S2中广播装置内的控制组件进行自检，对蓄电池进行充电的方法为：

当检测到日常广播电源线有电时，控制组件接通日常广播电源线、断开应急电源充电线，利用日常广播电源对蓄电池进行充电；当检测到日常广播电源线没电时，控制组件断开日常广播电源线、接通应急广播充电线，利用应急广播电源对蓄电池进行充电；当蓄电池充电达到98%及以上时，控制组件断开充电回路，蓄电池停止充电；当蓄电池的电量降低到90%时，控制组件接通充电回路，对蓄电池进行再充电。

进一步地，应急广播主机每隔一定的时间段，自动对蓄电池进行一次深度充放电：应急广播主机发出“充放电报文”，广播装置以组为单位依次进行深度放电，放电结束后，再对蓄电池进行充电，直到充满。通过定期的充放电，增强蓄电池的自动维护功能，提高蓄电池的使用寿命。

其中，所述的“检测工作状态报文”，“充放电报文”均由报文类型编码、子类型编码、广播组号、报文内容、校验位组成。所述的“反馈工作状态报文”由报文类型编码、子类型编码、广播组号、地址码、电量情况、短路情况、校验位组成。所述的“广播报文”由报文类型编码、广播类型识别码、广播组号、广播音量、广播内容编号、广播内容、校验位组成。

进一步地，所述的步骤S6中，当广播装置读取的“广播组号”和自身的广播组号相等时，读取的步骤方法如下，

（1）读取报文中的“广播类型识别码”，当“广播类型识别码”表示的广播类型为背景音乐时，直接进行下一步骤，当“广播类型识别码”表示的广播类型为应急广播时，控制组件清除存储器内的背景音乐内容后进行下一步骤；

（2）读取报文中的“广播音量”，控制组件设置广播输出功率；

（3）读取报文中的“内容编号”，确定广播内容在存储器的拼接位置；

（4）读取报文中的“广播内容”将广播内容存入存储器中；

（5）控制组件读取存储器内的广播内容，进行Ｄ/Ａ转换，播放广播；

（6）控制组件删除存储器中已经播放的内容。

采用以上技术方案后，本发明主要具有以下有益效果：

1、各广播装置靠自带蓄电池驱动，减少对应急广播系统电源的压力，解决了电压降产生的不利影响；使该应急广播系统在大型建筑体中易满足现行规范的要求。

2、广播装置带有自检功能，方便维护。

3、应急广播主机处，通过广播信号总线，用编程的方式对各个广播装置写入广播组号，实现了不同建筑分区的多样化需求。

附图说明

图1为本发明的总线式应急广播系统示意图；

图2为本发明的广播装置示意图；

图3为本发明应急广播工作流程示意图；

图4为本发明数据帧的组成；

图5为本发明标示符段的组成。

图6为本发明的扩展格式标示符段的组成。

主要组件符号说明：

10：应急广播主机，20：应急广播信号总线，21：应急电源充电线，22：广播信号线，30：广播装置，31：壳体，32：喇叭，33：蓄电池，34：存储器，35：控制组件，36：电源接口，40：日常广播电源线，50：背景音乐主机，60：显示屏，70：切换控制盘。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开了总线式应急广播系统，包括应急广播主机10、应急广播信号总线20、若干广播装置30、日常广播电源线40、背景音乐主机50、显示屏60。应急广播主机10与背景音乐主机50之间连接切换控制盘70。应急广播信号总线20采用应急电源充电线21、广播信号线22四根线共管或者将应急电源充电线21、广播信号线22、日常广播电源线40共管于一根八芯双绞线内。如图2所示，广播装置30包括壳体31及位于壳体31上的若干电源接口36，壳体内设有喇叭32、直流蓄电池33、存储器34及带自检功能的控制组件35。

如图1中，将建筑的不同功能分区进行编号：如固定公共区1～N，既可听背景音乐又可听应急广播；固定非公共区1～N，仅可听应急广播，当整个应急广播系统所带的消防广播装置工作总功率在100W以内时，广播装置电源可采用图1中的a、b型电源接线方式，即只用应急电源充电线21作为充电来源。当整个广播装置总功率大于100W时，平时兼做背景音乐播放器的广播装置30宜采用c型，即平时用日常广播电源线40充电，火灾时用应急直流电源供电；专设的应急广播装置电源接线采用d型，采用应急直流充电线21进行小电流、缓慢地充电。该接线方式产生的好处表现在两个方面：一方面，相较于交流电源经过远距离传输、多个广播装置30后会产生明显的电压降，影响远端应急广播装置30的正常工作，而采用直流充电的蓄电池33只要有源源不断的电能流入，就能正常充电，直到充满为止。另一方面，每个应急广播装置30充电时吸收的电流都很小，故对整个系统的电源不会产生太大压力。

如图3，本发明还公开了上述总线式应急广播系统的通信方法，步骤如下：

S1.应急广播系统初始设置：将每个广播装置30设置一个唯一的地址码，存储在存储器34内，并将各广播装置30接入信号线中，接线过程按照各个广播装置30所在的功能区进行分组，并编制“广播组号”，在应急广播主机10处，通过应急广播信号总线20，用编程的方式对各个广播装置30写入广播组号；

S2.应急广播主机10发出“检测工作状态报文”，广播装置30接收到报文后，广播装置30内的控制组件35进行自检，判定直流蓄电池33的电量是否充足，检测方法如下：

当检测到日常广播电源线40有电时，控制组件35接通日常广播电源线40、断开应急电源充电线21，利用日常广播电源对蓄电池33进行充电。当检测到日常广播电源线40没电时，控制组件35断开日常广播电源线40、接通应急电源充电线21，利用应急电源对蓄电池33进行充电。当蓄电池33充电达到98%及以上时，控制组件35断开充电回路，蓄电池33停止充电。当蓄电池33的电量降低到90%时，控制组件35接通充电回路，对蓄电池33进行再充电。

自检中的工作状态信息包括总线、电源线短路、断路等故障信息。自检后，控制组件35将工作状态、蓄电池33工作信息存入存储器34，并以“反馈工作状态报文”发送给应急广播主机；

每隔一定的时间段，通常为一个月，应急广播主机10发出“充放电报文”，对蓄电池33进行一次深度充放电，广播装置30以组为单位依次进行深度放电，放电结束后，再对蓄电池33进行充电，直到充满。

S3.应急广播主机10接收到广播装置30的工作状态信息后，将其存储，并通过显示屏60显示出来；

S4.应急广播主机10发送广播报文，各广播装置30接收到报文，然后比较报文内的“广播组号”是否和自身的广播组号相等，如果不相等，就丢弃报文；如果相等则继续读取，方法如下：读取报文中的“广播类型识别码”，当“广播类型识别码”表示的广播类型为背景音乐时，直接进行下一步骤，当“广播类型识别码”表示的广播类型为应急广播时，控制组件35清除存储器内的背景音乐内容后进行下一步骤。读取报文中的“广播音量”，控制组件35设置广播输出功率。读取报文中的“内容编号”，确定广播内容在存储器34的拼接位置。读取报文中的“广播内容”将广播内容存入存储器中。控制组件35读取存储器34内的广播内容，进行Ｄ/Ａ转换，播放广播。最后，控制组件35删除存储器34中已经播放的内容，便于下一次播放内容的存储。

如出现紧急状况，消控室接收到火灾报警，可直接发出切换信号给切换控制盘70，切换控制盘70断开背景音乐主机50，由应急广播主机10发送应急广播信号给各广播装置30。

该发明的总线协议采用CAN总线协议，标准格式数据帧的组成如图4所示。其中帧开始后面是标示符段（CAN-ID）。在数据帧中，标示符段由11位组成，用来表示确定的待传输消息，其数值也作为等待传输消息的优先级，数值越小，传输消息的优先级越高。本发明对标示符段进行编码，如图5所示：位0,1,2为报文类型编码，位3,4为子类型编码，位5至位10为广播组号编码。数据帧中的数据段由0~64位组成，包括此帧传输的实际有效信息（0~8字节）。通常，数据段的传输都是从第一个字节开始，并且是从每个字节的最高有效位开始。以下对本发明的报文编码进行详细说明：

1.检测工作状态报文、充放电报文：由报文类型编码、子类型编码、广播组号、报文内容、校验位组成。

标示符段：

1）报文类型编码：001；

2）子类型编码：00；

3）广播组号：表示范围从000000~111111；

数据段：

4）报文内容：位0至位3：0000，表示要求该广播组发送工作状态信息，其余编码为不要求发送工作状态信息；

位4至位7：0000，表示要求该广播组进行放电操作；0001，表示要求该广播组进行充电操作；其余编码为不要求进行充放电操作；

CRC序列、CRC界定符：

5）校验位：自动生成，由15位CRC序列和1位CRC界定符组合，接收器可以利用CRC序列来识别算法接收了错误的数据。

2.反馈工作状态报文：由报文类型编码、子类型编码、广播组号、地址码、电量情况、短路情况、校验位组成。

标示符段：

1）报文类型编码：010；

2）子类型编码：00；

3）广播组号：表示范围从000000~111111；

数据段：

4）第一、二字节，表示发送报文的广播装置的地址码；

5）第三个字节，表示该广播装置的蓄电池电量情况；

6）第四个字节，表示该广播装置的电源线的短路、短路情况；

CRC序列、CRC界定符：

7）校验位：自动生成，由15位CRC序列和1位CRC界定符组合。

3.广播报文：由报文类型编码、广播类型识别码、广播组号、广播音量、广播内容编号、广播内容、校验位组成。

标示符段：

1）报文类型编码：000；

2）子类型编码，即广播类型识别码：00表示应急广播，01表示日常广播；

3）广播组号，表示范围从000000~111111；

数据段：

4）第一个字节，表示广播音量；

5）第二个字节，表示广播内容编号；

6）第三个字节及其以后字节表示广播内容；

CRC序列、CRC界定符：

7）校验位：自动生成，由15位CRC序列和1位CRC界定符组合。

当本发明所接的广播分组大于64组时，采用上述的标准格式的数据帧就无法满足分组需要，根据CAN总线协议，本发明的报文自动启用扩展格式的数据帧，即图4中的标示符段由标准格式的11位扩展到29位，如图6所示。本发明的扩展格式的数据帧编码内容除了标示符段中的广播组号从6位扩展到24位（即编码范围扩展到000000000000000000000000~111111111111111111111111）外，其余编码均与标准格式的数据帧一样。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.总线式应急广播系统，其特征在于：包括应急广播主机、应急广播信号总线、日常广播电源线及若干广播装置；

所述的应急广播信号总线采用应急电源充电线、广播信号线四根线共管；所述的广播装置包括壳体及位于壳体上的若干电源接口，所述的壳体内设有喇叭、直流蓄电池、存储器及带自检功能的控制组件；所述的广播装置与应急广播信号总线连接，实现与应急广播主机的双向通信；所述的广播装置可与日常广播电源线连接；所述的直流蓄电池为广播装置电源；当整个系统的广播装置工作总功率在100W以内时，广播装置电源采用应急电源充电线作为充电来源；当整个系统的广播装置工作总功率大于100W时，广播装置电源平时采用日常广播电源线充电，火灾时采用应急电源充电线充电。

2.如权利要求1所述的总线式应急广播系统，其特征在于：还包括背景音乐主机、切换控制盘及显示屏，所述的应急广播主机与背景音乐主机之间连接切换控制盘，切换控制盘接受消防控制室的切换信号，用于切换应急广播信号或背景音乐信号的输出，所述的显示屏与应急广播主机连接。

3.如权利要求2所述的总线式应急广播系统，其特征在于：所述的应急电源充电线、广播信号线、日常广播电源线共管于一根八芯双绞线内。

4.如权利要求3所述的总线式应急广播系统的通信控制方法，其特征在于，包括应急广播主机和广播装置的双向通信控制方法，包括以下步骤：

S1.应急广播系统初始设置：将每个广播装置设置一个唯一的地址码，存储在存储器内，并将各广播装置接入信号线中，接线过程按照各个广播装置所在的功能区进行分组，并编制“广播组号”，在应急广播主机处，通过应急广播信号总线，用编程的方式对各个广播装置写入广播组号；

S2.应急广播主机与各广播装置间通过报文进行通信，应急广播主机发出“检测工作状态报文”，广播装置接收到报文后，控制组件进行自检，判定直流蓄电池的电量是否充足，当蓄电池电量不足时，接通充电回路，对蓄电池进行充电，同时控制组件将工作状态、蓄电池工作信息存入存储器；然后将存储在存储器内的工作信息及地址码以“反馈工作状态报文”发送给应急广播主机；

S3.应急广播主机接收到各广播装置的工作状态信息后，将其存储，并通过显示屏显示出来；

S4.应急广播主机发送“广播报文”，各广播装置接收到报文，然后比较报文内的“广播组号”是否和自身的“广播组号”相等，如果不相等，就丢弃报文；如果相等则继续读取报文中的广播内容并转化为声音信号，由喇叭播报出来。

5.如权利要求4所述的总线式应急广播系统的通信控制方法，其特征在于，步骤S1中将广播装置接入信号线中的方法为：当广播装置工作的总功率在100W以内时，将广播装置仅与应急电源充电线及广播信号线连接；当广播装置工作的总功率大于100W时，将广播装置与应急电源充电线、广播信号线及日常广播电源连接。

6.如权利要求4所述的总线式应急广播系统的通信控制方法，其特征在于，所述的步骤S2中广播装置内的控制组件进行自检，对蓄电池进行充电的方法为：

a.当检测到日常广播电源线有电时，控制组件接通日常广播电源线、断开应急电源充电线，利用日常广播电源对蓄电池进行充电；

b.当检测到日常广播电源线没电时，控制组件断开日常广播电源线、接通应急电源充电线，利用应急电源对蓄电池进行充电；

c.当蓄电池充电达到98％及以上时，控制组件断开充电回路，蓄电池停止充电；

d.当蓄电池的电量降低到90％时，控制组件接通充电回路，对蓄电池进行再充电。

7.如权利要求4所述的总线式应急广播系统的通信控制方法，其特征在于：应急广播主机每隔一定的时间段，自动对蓄电池进行一次深度充放电：应急广播主机发出“充放电报文”，广播装置以组为单位依次进行深度放电，放电结束后，再对蓄电池进行充电，直到充满。

8.如权利要求7所述的总线式应急广播系统的通信控制方法，其特征在于：所述的“检测工作状态报文”，“充放电报文”均由报文类型编码、子类型编码、广播组号、报文内容、校验位组成。

9.如权利要求8所述的总线式应急广播系统的通信控制方法，其特征在于：所述的“反馈工作状态报文”由报文类型编码、子类型编码、广播组号、地址码、电量情况、短路情况、校验位组成。

10.如权利要求9所述的总线式应急广播系统的通信控制方法，其特征在于：所述的“广播报文”由报文类型编码、广播类型识别码、广播组号、广播音量、广播内容编号、广播内容、校验位组成。

11.如权利要求10所述的总线式应急广播系统的通信控制方法，其特征在于：所述的步骤S4中，当广播装置读取的“广播组号”和自身的广播组号相等时，读取的步骤方法如下，

(1)读取报文中的“广播类型识别码”，当“广播类型识别码”表示的广播类型为背景音乐时，直接进行下一步骤，当“广播类型识别码”表示的广播类型为应急广播时，控制组件清除存储器内的背景音乐内容后进行下一步骤；

(2)读取报文中的“广播音量”，控制组件设置广播输出功率；

(3)读取报文中的“内容编号”，确定广播内容在存储器的拼接位置；

(4)读取报文中的“广播内容”将广播内容存入存储器中；

(5)控制组件读取存储器内的广播内容，进行D/A转换，播放广播；

(6)控制组件删除存储器中已经播放的内容。