CN105118219B - 基于cmc芯片的可组态的烟雾检测器和烟雾检测网络 - Google Patents

基于cmc芯片的可组态的烟雾检测器和烟雾检测网络 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器和烟雾检测网络，该烟雾检测器至少包括无线通信电路和以太网电路至少之一、CMC芯片、烟雾检测电路、反馈设备和温度检测电路，所述烟雾检测电路分别与所述CMC芯片的DI口和A/D口连接；所述温度检测电路与所述CMC芯片的A/D口连接；所述CMC芯片通过所述无线通信电路和以太网电路至少之一与外部通信。本发明减少施工成本，减少施工工程量，减少施工周期。提高火灾报警的准确性，实现消防安全系统的网络化、自动化、智能化。

Description

基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器和烟雾检测网络
技术领域
本发明涉及烟雾检测设备，尤其涉及基于CMC芯片的可组态的无线烟雾检测器和烟雾检测网络。
背景技术
烟雾检测器也被称为感烟式火灾探测器、烟感探测器、感烟探测器、烟感探头和烟感传感器，主要应用于消防系统，在安防系统建设中也有应用。它是一种典型的由太空消防措施转为民用的设备。烟雾探测器主要是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾探测器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。
目前现有技术的烟雾检测器若要组成多点报警区域系统必须用导线将所有的烟雾检测器级联在一起，实现一个烟雾检测器检测到烟雾，所有烟雾检测器一起发出报警信息。这种组网方式不但安装周期长，电缆等原材料消耗多，施工复杂度较大，施工成本高。而且发生烟雾报警时值班人员无法立即找到着火地点，可能丧失最佳救火时间。
发明内容
本发明为了弥补以上缺陷，本发明提供了：
一种基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器，至少包括无线通信电路和以太网电路至少之一、CMC芯片、烟雾检测电路、反馈设备和温度检测电路，所述烟雾检测电路分别与所述CMC芯片的DI口和A/D口连接；所述温度检测电路与所述CMC芯片的A/D口连接；所述CMC芯片通过所述无线通信电路和以太网电路至少之一与外部通信，所述CMC芯片的DO口连接所述反馈设备；
所述烟雾检测电路用以：
检测烟雾的浓度，反馈至所述CMC芯片；
比较该烟雾浓度是否超出阈值，若超出，则反馈至所述CMC芯片；
所述CMC芯片至少用以：
通过DI口自所述烟雾检测电路接收信号得到所述烟雾报警信号，并存入缓存；
通过A/D口自所述烟雾检测电路接收信号得到所述烟雾浓度的信息，并存入缓存；
通过A/D口自所述温度检测电路接收信号得到温度的信息，并存入缓存；
响应所述烟雾报警信号，并反馈至所述反馈设备；
比较该温度信息是否超出阈值，若超出，则反馈温度报警信号至所述反馈设备；
将缓存中的内容全部或部分通过所述无线通信电路和以太网电路至少之一反馈至外部。
可选的，所述反馈设备包括继电器模块，所述CMC芯片通过DO口与所述继电器模块连接，进而通过所述继电器模块连接外部消防安全设备；
所述CMC芯片进一步用以：
响应所述烟雾报警信号或温度报警信号至少之一，反馈至所述继电器模块，进而联动所述外部消防安全设备。
可选的，所述反馈设备包括指示灯和蜂鸣器，所述CMC芯片通过DO口与所述指示灯和蜂鸣器连接；
所述CMC芯片进一步用以：
响应所述烟雾报警信号或温度报警信号至少之一，使得所述指示灯和蜂蜜器进行相应的显示和蜂鸣。
可选的，所述的烟雾检测器还包括时钟电路，所述时钟电路连接至所述CMC芯片的CLK口。
可选的，所述的烟雾检测器还包括复位电路，所述复位电路连接至所述CMC芯片的RST口。
可选的，所述烟雾检测电路至少包括了探测芯片和烟雾传感器；
所述烟雾传感器用以将检测到的烟雾浓度的信息转换成模拟电压输出至所述探测芯片；
所述探测芯片用以：
将该模拟电压经电阻分压后输入反馈至所述CMC芯片的AD口；
依据所述模拟电压比较该烟雾浓度是否超出阈值，若超出，则输入反馈至所述CMC芯片的DI口；
所述CMC芯片用以依据自AD口收到的分压后的模拟电压计算得到所述烟雾浓度的信息。
可选的，所述温度检测电路包括温敏电阻，所述CMC芯片用以通过检测所述温敏电阻两端的电压得到温度的信息。
可选的，所述的烟雾检测器还包括连接到所述CMC芯片的电源端口的电源电路，所述CMC芯片由所述电源电路提供电源，且所述CMC芯片进一步用以判断提供的电压是否低于阈值，若低于，并反馈至所述反馈设备。
可选的，所述电源电路包括AC-DC模块、电池和电源芯片，所述电源电路被进一步配置成：
在有220V交流电压时，220V交流电压经AC-DC模块转化为9V直流电压后输入至所述电源芯片；
在断开220V交流电压时，所述电池的9V直流电压输入至所述电源芯片；
所述电源芯片用以将输入的9V直流电压转化后为所述CMC芯片供电。
本发明还提供了一种烟雾检测网络，包括控制主机与若干烟雾检测器，其中至少之一为本发明提供的烟雾检测器，若干所述烟雾检测器形成组态网络，所述控制主机与所述组态网络中的任意一个烟雾检测器连接，从而实现对若干烟雾检测器的监控。。
本发明减少施工成本，减少施工工程量，减少施工周期。提高火灾报警的准确性，实现消防安全系统的网络化、自动化、智能化。
本发明及其诸多可选方案有如下功能：
1、具备烟雾检测功能。
2、具备温度检测功能，能够准确测量当前环境温度。
3、具备蜂鸣器和指示灯报警功能。
4、具备继电器输出功能，能够联动其他消防安全设施。
5、具备无线联网功能，能够组建无线局域网，该网络支持数据拥塞控制和通道跳频，提高系统的可靠性。
6、其他基于CMC芯片设计的烟雾警报器也能通过该网络传递信息。
7、具备一个以太网接口，使烟雾检测器能够通过以太网传输数据。
8、具备组态功能，能通过ST语言和梯形图进行程序设计和调用功能块对烟雾检测器进行地址配置和功能设置。
9、远程监控。
10、支持220V电压供电和9V电池供电，有低电压报警功能。
附图说明
图1是本发明一实施例中基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器的示意图；
图2是本发明一实施例中烟雾检测电路的示意图；
图3至图5是本发明一实施例中以太网电路原理图；
图6是本发明一实施例中烟雾检测网络的示意图。
具体实施方式
以下将结合图1至图6对本发明提供的基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器和烟雾检测网络进行详细的描述，其为本发明可选的实施例，可以认为，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内能够对其进行修改和润色。
请参考图1，本发明提供了一种烟雾检测器，至少包括无线通信电路和以太网电路至少之一、CMC芯片、烟雾检测电路、反馈设备和温度检测电路，所述烟雾检测电路分别与所述CMC芯片的DI口和A/D口连接；所述温度检测电路与所述CMC芯片的A/D口连接；所述CMC芯片通过所述无线通信电路和以太网电路至少之一与外部通信，所述CMC芯片的DO口连接所述反馈设备；
所述烟雾检测电路用以：
检测烟雾的浓度，反馈至所述CMC芯片；
比较该烟雾浓度是否超出阈值，若超出，则反馈至所述CMC芯片；
所述CMC芯片至少用以：
通过DI口自所述烟雾检测电路接收信号得到所述烟雾报警信号，并存入缓存；
通过A/D口自所述烟雾检测电路接收信号得到所述烟雾浓度的信息，并存入缓存；
通过A/D口自所述温度检测电路接收信号得到温度的信息，并存入缓存；
响应所述烟雾报警信号，并反馈至所述反馈设备；
比较该温度信息是否超出阈值，若超出，则反馈温度报警信号至所述反馈设备；
将缓存中的内容全部或部分通过所述无线通信电路和以太网电路至少之一反馈至外部。
请参考图2，有关所述烟雾检测电路，所述烟雾检测电路至少包括了探测芯片和烟雾传感器；
所述烟雾传感器用以将检测到的烟雾浓度的信息转换成模拟电压输出至所述探测芯片；
所述探测芯片用以：
将该模拟电压经电阻分压后输入反馈至所述CMC芯片的AD口；
依据所述模拟电压比较该烟雾浓度是否超出阈值，若超出，则输入反馈至所述CMC芯片的DI口；
所述CMC芯片用以依据自AD口收到的分压后的模拟电压计算得到所述烟雾浓度的信息。
具体来说，在图2示意的实施例中，烟雾传感器为离子型烟雾传感器NIS-02C，探测芯片为烟雾探测芯片MC145018。NIS-02C将检测到的烟雾浓度转换成模拟电压输出。MC145018内部集成电压比较器和电压跟随器，能够通过电阻R112的大小设置烟雾浓度报警阈值。电压跟随器输出经电阻分压后进入CMC芯片A/D转换引脚，经CMC芯片计算后得到当前烟雾浓度。当使用电池供电时MC145018还有的电压报警功能。
有关所述温度检测电路：
所述温度检测电路包括温敏电阻，所述CMC芯片用以通过检测所述温敏电阻两端的电压得到温度的信息。可以理解为：由CMC芯片内部集成的AD功能来检测温敏电阻两端电压从而得到当前环境温度。
有关继电器功能：
所述反馈设备包括继电器模块，所述CMC芯片通过DO口与所述继电器模块连接，进而通过所述继电器模块连接外部消防安全设备；
所述CMC芯片进一步用以：
响应所述烟雾报警信号或温度报警信号至少之一，反馈至所述继电器模块，进而联动所述外部消防安全设备。
本实施例中，继电器功能直接由CMC芯片引脚通过三级管驱动继电器实现。即继电器模块包括三极管和继电器，所述继电器通过所述三极管连接到CMC芯片。
有关无线通信功能：
无线通信电路采用NRF24L01芯片，该芯片载波频率为2.4G～2.5GHZ，最高速度可达2Mbps，能够实现点对点或1对6的无线通信，有126个通信频道，内置CRC检验。NRF24L01与CMC芯片通信使用SPI总线进行通信。
有关以太网通信功能：
如图3、4、5所示CMC芯片使用其自身的片上以太网控制器通过美国国家半导体公司的双通道以太网物理层芯片DP83849I实现以太网功能；以太网芯片DP83849I通过以太网隔离变压器和RJ45接口实现与外界通信。
有关电源：
所述的烟雾检测器还包括连接到所述CMC芯片的电源端口的电源电路，所述CMC芯片由所述电源电路提供电源，且所述CMC芯片进一步用以判断提供的电压是否低于阈值，若低于，并反馈至所述反馈设备。
可选的的方案中，所述电源电路包括AC-DC模块、电池和电源芯片，所述电源电路被进一步配置成：
在有220V交流电压时，220V交流电压经AC-DC模块转化为9V直流电压后输入至所述电源芯片；
在断开220V交流电压时，所述电池的9V直流电压输入至所述电源芯片；
所述电源芯片用以将输入的9V直流电压转化后为所述CMC芯片供电。
采用220V交流电压供电和9V电池供电两种方式。220V交流电经AC-DC模块转化为9V直流电压，该电压与9V电池电压用二极管分隔，在有220V电压时使用220V供电，在220V断电时用9V电池供电。得到的9V直流电经电源芯片转化为1.8V和3.3V电压为CMC芯片供电。
有关CMC芯片：
1)、DI输入信号检测：CMC芯片通过DI输入引脚检测烟雾探测芯片MC145018输出的烟雾报警信号，并存储在发送缓存中。
2)、DO信号输出：CMC芯片检测到报警信号后通过DO引脚驱动报警LED指示灯、报警蜂鸣器、继电器。
可见，本实施例中，所述反馈设备包括指示灯和蜂鸣器，所述CMC芯片通过DO口与所述指示灯和蜂鸣器连接；
所述CMC芯片进一步用以：
响应所述烟雾报警信号或温度报警信号至少之一，使得所述指示灯和蜂蜜器进行相应的显示和蜂鸣。
3)、A/D模数转换：CMC芯片将带有烟雾浓度信息和带有温度信息的模拟信号和转换为数字信号存储在发送缓存中。
4)、SPI串口通信：CMC芯片将发送缓存中的信息通过SPI接口发送给无线芯片，同时接收来自无线芯片的数据。
5)、以太网收发：CMC芯片片上集成2个以太网收发器，将其相关引脚与PHY芯片相连完成以太网数据交换。
6)、时钟和复位信号：CMC芯片需要10M晶振提供时钟信号，需要MAX706提供复位信号并启动看门狗复位电路保证模块正常运行。本实施例中，所述的烟雾检测器还包括时钟电路，所述时钟电路连接至所述CMC芯片的CLK口。，所述的烟雾检测器还包括复位电路，所述复位电路连接至所述CMC芯片的RST口。
请参考图6，本发明还提供了一种烟雾检测网络，包括控制主机和若干烟雾检测器，其中至少之一为本发明提供的烟雾检测器，若干所述烟雾检测器形成组态网络，所述控制主机与所述组态网络中的任意一个烟雾检测器连接，从而实现对若干烟雾检测器的监控。通过该设计，可以使得烟雾检测器的运行状态被有效监控，出现任何变化和异常，都可以即时地反馈，从而得到处理。
烟雾检测器组态：用户在CMC的组态软件上使用ST语言或梯形图编写逻辑控制程序或调用功能块，实现IP地址和无线地址设置、组建局域网、继电器控制等功能。通过无线或以太网接口将程序下载到CMC片内存储器，下载完成后芯片自动运行。
烟雾检测器状态监控：控制主机只需用网线连接到任意一个烟雾检测器的以太网接口或基于CMC芯片设计的含无线和以太网通信功能的其它模块就能连上由烟雾检测器组成的局域网。通过CMC组态监控软件就能监视和控制局域网上的每一个节点设备。
综上所述，本发明的目的是减少施工成本，减少施工工程量，减少施工周期。提高火灾报警的准确性，实现消防安全系统的网络化、自动化、智能化。
本发明有如下功能：
1、具备烟雾检测功能。
2、具备温度检测功能，能够准确测量当前环境温度。
3、具备蜂鸣器和指示灯报警功能。
4、具备继电器输出功能，能够联动其他消防安全设施。
5、具备无线联网功能，能够组建无线局域网，该网络支持数据拥塞控制和通道跳频，提高系统的可靠性。
6、其他基于CMC芯片设计的烟雾检测器也能通过该网络传递信息。
7、具备一个以太网接口，使烟雾检测器能够通过以太网传输数据。
8、具备组态功能，能通过ST语言和梯形图进行程序设计和调用功能块对烟雾检测器进行地址配置和功能设置。
9、远程监控。
10、支持220V电压供电和9V电池供电，有低电压报警功能。
其实现过程如下：当烟雾检测器检测到烟雾量或温度超过设定阈值时，蜂鸣器和指示灯发出报警信息，同时将该信息通过无线网络或以太网传递到值班室，值班人员能够通过组态监控软件迅速找到着火地点，并启动相关灭火设施。

Claims (9)

1.一种基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器，其特征在于：至少包括无线通信电路和以太网电路至少之一、CMC芯片、烟雾检测电路、反馈设备和温度检测电路，所述烟雾检测电路分别与所述CMC芯片的DI口和A/D口连接；所述温度检测电路与所述CMC芯片的A/D口连接；所述CMC芯片通过所述无线通信电路和以太网电路至少之一与外部通信，所述CMC芯片的DO口连接所述反馈设备；
所述烟雾检测电路用以：
检测烟雾的浓度，反馈至所述CMC芯片；
比较该烟雾浓度是否超出阈值，若超出，则反馈至所述CMC芯片；
所述CMC芯片至少用以：
通过DI口自所述烟雾检测电路接收信号得到烟雾报警信号，并存入缓存；
通过A/D口自所述烟雾检测电路接收信号得到所述烟雾浓度的信息，并存入缓存；
通过A/D口自所述温度检测电路接收信号得到温度的信息，并存入缓存；
响应所述烟雾报警信号，并反馈至所述反馈设备；
比较该温度信息是否超出阈值，若超出，则反馈温度报警信号至所述反馈设备；
将缓存中的内容全部或部分通过所述无线通信电路和以太网电路至少之一反馈至外部；
所述烟雾检测电路至少包括了探测芯片和烟雾传感器；
所述烟雾传感器用以将检测到的烟雾浓度的信息转换成模拟电压输出至所述探测芯片；
所述探测芯片用以：
将该模拟电压经电阻分压后输入反馈至所述CMC芯片的A/D口；
依据所述模拟电压比较该烟雾浓度是否超出阈值，若超出，则输入反馈至所述CMC芯片的DI口；
所述CMC芯片用以依据自AD口收到的分压后的模拟电压计算得到所述烟雾浓度的信息。
2.如权利要求1所述的基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器，其特征在于：所述反馈设备包括继电器模块，所述CMC芯片通过DO口与所述继电器模块连接，进而通过所述继电器模块连接外部消防安全设备；
所述CMC芯片进一步用以：
响应所述烟雾报警信号和温度报警信号至少之一，反馈至所述继电器模块，进而联动所述外部消防安全设备。
3.如权利要求1所述的基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器，其特征在于：所述反馈设备包括指示灯和蜂鸣器，所述CMC芯片通过DO口与所述指示灯和蜂鸣器连接；
所述CMC芯片进一步用以：
响应所述烟雾报警信号和温度报警信号至少之一，使得所述指示灯和蜂鸣器进行相应的显示和蜂鸣。
4.如权利要求1所述的基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器，其特征在于：还包括时钟电路，所述时钟电路连接至所述CMC芯片的CLK口。
5.如权利要求1所述的基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器，其特征在于：还包括复位电路，所述复位电路连接至所述CMC芯片的RST口。
6.如权利要求1所述的基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器，其特征在于：所述温度检测电路包括温敏电阻，所述CMC芯片用以通过检测所述温敏电阻两端的电压得到温度的信息。
7.如权利要求1所述的基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器，其特征在于：还包括连接到所述CMC芯片的电源端口的电源电路，所述CMC芯片由所述电源电路提供电源，且所述CMC芯片进一步用以判断提供的电压是否低于阈值，若低于，并反馈至所述反馈设备。
8.如权利要求7所述的基于CMC芯片的可组态的烟雾检测器，其特征在于：所述电源电路包括AC-DC模块、电池和电源芯片，所述电源电路被进一步配置成：
在有220V交流电压时，220V交流电压经AC-DC模块转化为9V直流电压后输入至所述电源芯片；
在断开220V交流电压时，所述电池的9V直流电压输入至所述电源芯片；
所述电源芯片用以将输入的9V直流电压转化后为所述CMC芯片供电。
9.一种烟雾检测网络，其特征在于：包括控制主机和若干烟雾检测器，其中至少之一为如权利要求1至8任意之一所述的烟雾检测器，若干所述烟雾检测器形成组态网络，所述控制主机与所述组态网络中的任意一个烟雾检测器连接，从而实现对若干烟雾检测器的监控。
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