CN106290747B - 具有多通道模块结构的气体报警控制器及其控制方法 - Google Patents

具有多通道模块结构的气体报警控制器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多通道模块化气体报警控制器及其控制方法，包括报警控制模块、联动输出模块、通讯连接板和机箱，一个机箱内至少有一个报警控制模块，所述的报警控制模块和联动输出模块均固定于机箱内，且所述的报警控制模块和联动输出模块通过通讯连接板相连接。所述的报警控制模块由信号采集单元、电源单元和显示单元构成，所述联动输出模块带继电器输出。采用了该结构的报警控制器无需另外组装电源转换单元和管理单元，当气体报警控制系统规模较小时，单个报警控制模块可以作为完整的气体报警控制器直接使用。单个报警控制模块连接了4路信号采集单元，组装方便，结构紧凑，设计合理。报警控制模块之间通过通讯连接板连接，无需通过端子接线。

Description

具有多通道模块结构的气体报警控制器及其控制方法
技术领域
本发明涉及安全监控领域，尤其涉及气体安全监控领域，具体是指一种具有多通道模块结构的气体报警控制器及其控制方法。
背景技术
气体报警控制器根据信号传输方式的不同，可分为分线式和总线式两种。分线式气体报警控制器因其抗干扰能力强，信号传输可靠，被广泛应用于石油、化工等重要工业场所。现行的分线式气体报警控制器有两种结构型式：单元化结构和整机结构。单元化结构相较于整机结构具有扩展性强，配置灵活的特点，能够根据客户的需求选择合适的单元数量进行组合，因此更为常用。但是目前市场上的分线型气体报警控制器单元都是单通道的，即一个控制器单元只能连接和显示一路信号采集单元，当要连接的信号采集单元数量较多时，气体报警控制器体积会很大，不便于安装，而且此类控制器单元都不具备电源管理功能，不能单独工作，必须另外配置电源转换单元和管理单元。另外，控制器单元之间一般通过端子接线，加上机箱空间有限，组装起来费时费力。
发明内容
本发明为了克服以上现有技术的缺点，提出了一种能同时进行多路监控的、无需另外添加电源转换单元和管理单元的、具有声光报警功能的具有多通道模块结构的气体报警控制器及其控制方法。
为了实现上述功能，本发明的具有多通道模块结构的气体报警控制器及其控制方法具体如下：
该多通道模块结构的气体报警控制器，包括机箱，其主要特点是，所述的机箱包括报警控制模块和联动输出模块，所述的联动输出模块与所述的报警控制模块相连接，所述的报警控制模块包括多路信号采集单元、一电源单元和一显示单元，所述的信号采集单元分别与所述的电源单元和所述的显示单元相连接，所述的电源单元与所述的显示单元相连接。
较佳地，所述的报警控制模块和联动输出模块的数目至少为一个，且所述的联动输出模块与报警控制模块之间通过一通讯连接板相连接。
更佳地，所述的通讯连接板由ABS塑料所构成，且该通讯连接板的形状为U型，所述的U型通讯连接板两端均为2×8pin的双排插座，所述报警控制模块和联动输出模块分别通过该双排插座与该U型通讯连接板相连接。
较佳地，所述的信号采集单元的数量为4个，且该信号采集单元的工作电流的范围为4-20mA，且该信号采集单元还包括一LPC11C14微处理器。
较佳地，所述的电源单元由一AC-DC单元、一DC-DC单元和一电源管理电路所构成。
较佳地，所述的显示单元包括一微处理器、一EEPROM、一TFT显示屏、一蜂鸣器、一复位芯片、一FLASH芯片、多个电容按键、一RS485芯片、多个LED灯和一CAN芯片，且所述的微处理器分别与所述的EEPROM、TFT显示屏、蜂鸣器、复位芯片、FLASH芯片、电容按键、RS485芯片、LED灯和CAN芯片相连接，所述的气体报警控制器通过所述的LED灯显示该气体报警控制器的实时状态信息。
较佳地，所述的联动输出模块连接有8个继电器，所述的继电器与现场联动设备相连接，所述的现场联动设备包括风机、电磁阀、声光报警器。
根据以上所述的气体报警控制器的控制方法，其主要特点是，所述的控制方法中包括以下步骤：
(1)所述的信号采集单元获取待检测气体的浓度，且所述的信号采集单元分析该待检测气体的气体浓度以判断是否需要报警，若报警，则所述的信号采集单元将该气体浓度信息和报警信息均发送给所述的显示单元，并进入步骤(2)，若不报警则所述的信号采集单元将该气体浓度信息发送给所述的显示单元显示，并进入步骤(3)；
(2)所述的信号采集单元将报警信息发送至所述的显示单元和所述的联动控制单元，所述的显示单元显示报警信息并控制所述的蜂鸣器报警，且该显示单元将报警信息与报警时间一同存入所述的EPROM，所述的联动控制单元控制所述的继电器进行相应控制。；
(3)所述的信号采集单元继续监控气体。
较佳地，所述的步骤(1)具体为：
所述的多路信号采集单元分别采集多种待检测气体的气体浓度，并分别将采集所得的气体浓度实时发送给所述的显示模块显示，且所述的信号采集单元通过所述的微控制器将其采集到的气体浓度信息转换为相应的气体浓度电压值，该信号采集单元中通过所述的微控制器预先设置有一一气体浓度电压阈值，所述的信号采集单元将所述的气体浓度电压值与该信号采集单元的气体浓度电压阈值相比较，若所述的气体浓度电压值大于该气体浓度电压阈值，则所述的微控制器判断需要报警，并进入所述的步骤(2)；若气体浓度电压值小于该气体浓度电压阈值，则进入所述的步骤(3)。
较佳地，所述的显示模块还包括多个电容按键和复位芯片，且所述的步骤(3)前还有一步骤：
(3.0)通过按压所述的电容按键控制所述的复位芯片实现报警复位，并通过按压所述的电容按键实现所述的蜂鸣器的消音。
较佳地，所述的步骤(3)中的联动输出模块控制所述的继电器进行相应控制具体为：
所述的联动输出模块控制所述的继电器向该继电器设备另一端连接的所述的现场联动设备输出联动信号，以控制该现场联动设备的启动或停止。
较佳地，所述的AC-DC模块和DC-DC模块给所述的气体报警控制器提供电源，所述的电源管理电路用以检测该气体报警控制器的电源故障，且所述的电源管理电路将其检测到的电源故障信息发送给所述的显示模块显示并报警。
较佳地，所述的气体报警控制器通过该LED灯显示其实时状态信息，所述的实时状态信息包括该气体报警控制器的充电备电状态、屏蔽状态、消音状态、故障状态。
采用了该种结构的具有多通道模块结构的气体报警控制器及其控制方法，由于其具有电源单元，其工作电压为220V的交流电，不需要另外组装电源转换单元和管理单元，当气体报警系统规模较小(信号采集单元数量小于4路)时，单个报警控制模块可作为完整的气体报警控制器直接使用；且单个报警控制模块能连接4路信号采集单元且报警控制模块和联动输出模块之间通过通讯连接板相连接，结构紧凑，设计合理，并通过一块TFT液晶屏同时显示所连接的多路信号采集单元信号，有效减小了气体报警控制器的体积，特别适用于大规模的气体报警系统，更由于报警控制模块与联动输出模块之间通过通讯连接板连接，无需通过端子接线，组装简单，省时省力。
附图说明
图1为本发明的具有多通道模块结构的气体报警控制器的结构示意图。
图2为本发明的具有多通道模块结构的气体报警控制器的通讯连接板的连接示意图。
图3为本发明的具有多通道模块结构的气体报警控制器的通讯连接板的结构示意图。
图4为本发明的具有多通道模块结构的气体报警控制器的报警控制模块的连接示意图。
图5为本发明的具有多通道模块结构的气体报警控制器的显示模块的一种具体实施方式的结构示意图。
附图标记
1 报警控制模块
2 联动输出模块
3 通讯连接板
4 机箱
具体实施方式
为了更好的对该发明进行说明，下面给出本发明的具体实施案例。
如图1和图2所示，该多通道模块结构的气体报警控制器，包括机箱4，其主要特点是，所述的机箱4包括一报警控制模块1和一联动输出模块2，且所述的联动输出模块2与所述的报警控制模块1相连接。所述的报警控制模块1和联动输出模块2的数目至少为一个，且所述的联动输出模块2与报警控制模块1之间通过一通讯连接板3相连接，且所述的通讯连接板3由ABS塑料所构成，由图3可知，该通讯连接板3的形状为U型，所述的U型通讯连接板3两端均为2×8pin的双排插座，所述报警控制模块1和联动输出模块2分别通过该双排插座与该U型通讯连接板3相连接。
如图4可知，在一种较佳的实施方式中，所述的报警控制模块1由信号采集单元、电源单元和显示单元所构成，所述的信号采集单元分别与所述的电源单元和所述的显示单元相连接，所述的电源单元还与所述的显示单元相连接，所述的信号采集单元的数量为4个，且所述的信号采集单元的电流工作范围为4-20mA，且该信号采集单元还包括一LPC11C14微处理器；所述的电源单元由一AC-DC单元、一DC-DC单元和一电源管理电路所构成；所述的显示单元由微处理器、EEPROM、TFT显示屏、蜂鸣器、电容按键、FLASH芯片、复位芯片、LED灯、RS485芯片和CAN芯片所构成，其中所述的微处理器分别与所述的EEPROM、TFT显示屏、蜂鸣器、FLASH芯片、复位芯片、LED灯、电容按键、RS485芯片和CAN芯片相连接。
在一种较佳的实施方式中，所述的联动输出模块2连接有8个继电器，且所述的继电器另一端连接有现场联动设备，所述的现场联动设备包括风机、电磁阀、声光报警器。
该根据上述所述的的具有多通道模块结构的气体报警控制器的控制方法，其主要特点是，所述的控制方法中包括以下步骤：
(1)所述的信号采集单元获取待检测气体的浓度，且所述的信号采集单元分析该待检测气体的气体浓度以判断是否需要报警，若报警，则所述的信号采集单元将该气体浓度信息和报警信息均发送给所述的显示单元，并进入步骤(2)，若不报警则所述的信号采集单元将该气体浓度信息发送给所述的显示单元显示，并进入步骤(3)；
(2)所述的信号采集单元将报警信息发送至所述的显示单元和所述的联动控制单元，所述的显示单元显示报警信息并控制所述的蜂鸣器报警，且该显示单元将报警信息与报警时间一同存入所述的EPROM，所述的联动控制单元控制所述的继电器进行相应控制。；
(3)所述的信号采集单元继续监控气体。
其中，所述的步骤(1)具体为：
所述的多路信号采集单元分别采集多种待检测气体的气体浓度，并分别将采集所得的气体浓度实时发送给所述的显示模块显示，且所述的信号采集单元通过所述的微控制器将其采集到的气体浓度信息转换为相应的气体浓度电压值，该信号采集单元中通过所述的微控制器预先设置有一一气体浓度电压阈值，所述的信号采集单元将所述的气体浓度电压值与该信号采集单元的气体浓度电压阈值相比较，若所述的气体浓度电压值大于该气体浓度电压阈值，则所述的微控制器判断需要报警，并进入所述的步骤(2)；若气体浓度电压值小于该气体浓度电压阈值，则进入所述的步骤(3)。
在一种较佳的实施方式中，所述的显示模块还包括多个电容按键和复位芯片，且所述的步骤(3)前还有一步骤：
(3.0)通过按压所述的电容按键控制所述的复位芯片实现报警复位，并通过按压所述的电容按键实现所述的蜂鸣器的消音。
且所述的步骤(3)中的联动输出模块控制所述的继电器进行相应控制具体为：
所述的联动输出模块2控制所述的继电器向该继电器设备另一端连接的所述的现场联动设备输出联动信号，以控制该现场联动设备的启动或停止。
在一种较佳的实施方式中，所述的AC-DC模块和DC-DC模块给所述的气体报警控制器提供电源，其中，所述的AC-DC单元用于将输入的220V交流电转换为24V的直流电，所述的DC-DC单元的输入端与所述的AC-DC单元的输出端相连接，该DC-DC单元用于将输入的24V直流电转换为5V的直流电，所述的电源管理电路用以检测主、备电源故障和管理备电源充放电管理，且所述的电源管理电路将其检测到的电源故障信息发送给所述的显示模块显示并报警。
所述的气体报警控制器通过该LED灯显示其实时状态信息，所述的实时状态信息包括该气体报警控制器的充电备电状态、屏蔽状态、消音状态、故障状态。
在一种具体的实施方式中，所述的显示单元还能实现对蜂鸣器消音、对报警进行复位、对参数进行校准和调整，将复位、参数校准、调整信息存储在所述的EPROM，并通过RS485总线和所述的CAN芯片将复位、校准、时间调整和参数调整信息发送给所述的报警控制模块，所述的显示单元还可修改当前时间、查询故障记录。
如图1所示，本发明由报警控制模块1、联动输出模块2、通讯连接板3和机箱4四部分组成。报警控制模块1和联动输出模块2通过螺钉固定于机箱4内。报警控制模块1和联动输出模块2之间通过通讯连接板3相连。
报警控制模块1包括可采集4路、工作电流范围为4-20mA的信号采集单元、电源单元和显示单元构成。电源单元包含一个220V到24V转换的AC-DC单元和一个24V到5V转换的DC-DC单元，用于为气体报警控制器的各个部分提供所需的工作电压。此外，该电源单元还具有用于主、备电监视和备电充放电管理的电源管理电路。
信号采集单元采用微处理器，将采集到的4路信号采集单元的、工作电流范围为4-20mA信号转换为电压信号，并据此判断被测气体的浓度、报警以及故障信息。
如图5所示，显示单元包括微处理器LPC1765，EEPROM存储芯片AT24C128、2.8寸TFT显示屏、蜂鸣器、电容按键、与上位机通信的RS485芯片和实现单元之间通讯的的CAN芯片、LDO芯片、复位芯片、LED灯、FLASH芯片以及DC-DC芯片。显示单元7的主要功能是：
(1)显示4路信号采集单元的浓度，报警，故障信息以及备电故障信息，并发出相应的声光报警；
(2)进行人机交互操作，比如消音，复位，校准，参数设定，修改时间以及报警和故障记录查询等操作；
(3)与上位机进行通讯。
采用了该种结构的具有多通道模块结构的气体报警控制器及其控制方法，由于其具有电源单元，其工作电压为220V的交流电，不需要另外组装电源转换单元和管理单元，当气体报警系统规模较小(信号采集单元数量小于4路)时，单个报警控制模块可作为完整的气体报警控制器直接使用；且单个报警控制模块能连接4路信号采集单元且报警控制模块和联动输出模块之间通过通讯连接板相连接，结构紧凑，设计合理，并通过一块TFT液晶屏同时显示所连接的多路信号采集单元信号，有效减小了气体报警控制器的体积，特别适用于大规模的气体报警系统，更由于报警控制模块与联动输出模块之间通过通讯连接板连接，无需通过端子接线，组装简单，省时省力。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (11)

1.一种多通道模块结构的气体报警控制器，包括机箱，其特征在于，所述的机箱包括报警控制模块和联动输出模块，所述的联动输出模块与所述的报警控制模块相连接，所述的报警控制模块包括多路信号采集单元、一电源单元和一显示单元，所述的信号采集单元分别与所述的电源单元和所述的显示单元相连接，所述的电源单元与所述的显示单元相连接；
所述的报警控制模块和联动输出模块的数目至少为一个，且所述的联动输出模块与报警控制模块之间通过一通讯连接板相连接；
所述的通讯连接板由ABS塑料所构成，且该通讯连接板的形状为U型，所述的U型通讯连接板两端均为2×8pin的双排插座，所述报警控制模块和联动输出模块分别通过该双排插座与该U型通讯连接板相连接；
所述显示单元包括一第一微处理器、一蜂鸣器和一CAN芯片；
所述的信号采集单元包括一LPC11C14微处理器；以及，
所述的LPC11C14微处理器用于将采集到的气体浓度信息转换为相应的气体浓度电压值，并将所述的气体浓度电压值与所述LPC11C14微处理器中预先设置的气体浓度电压阈值进行比较，若所述的气体浓度电压值大于所述的气体浓度电压阈值，则所述的显示单元显示报警信息并通过所述的第一微处理器控制所述的蜂鸣器进行报警。
2.根据权利要求1所述的多通道模块结构的气体报警控制器，其特征在于，所述的信号采集单元的数量为4个，且该信号采集单元的工作电流的范围为4-20mA。
3.根据权利要求1所述的多通道模块结构的气体报警控制器，其特征在于，所述的电源单元由一AC-DC单元、一DC-DC单元和一电源管理电路所构成。
4.根据权利要求1所述的多通道模块结构的气体报警控制器，其特征在于，所述的显示单元还包括一EEPROM、一TFT显示屏、一复位芯片、一FLASH芯片、多个电容按键、一RS485芯片和多个LED灯，且所述的第一微处理器分别与所述的EEPROM、TFT显示屏、蜂鸣器、复位芯片、FLASH芯片、电容按键、RS485芯片、LED灯和CAN芯片相连接，所述的气体报警控制器通过所述的LED灯显示该气体报警控制器的实时状态信息。
5.根据权利要求1所述的多通道模块结构的气体报警控制器，其特征在于，所述的联动输出模块连接有8个继电器，所述的继电器与现场联动设备相连接，所述的现场联动设备包括风机、电磁阀、声光报警器。
6.一种根据权利要求1或2所述的气体报警控制器的控制方法，其特征在于，所述的联动输出模块连接有继电器，所述的显示单元中包括一EEPROM，且所述的控制方法中包括以下步骤：
(1)所述的信号采集单元获取待检测气体的浓度，且所述的信号采集单元分析该待检测气体的气体浓度以判断是否需要报警，若报警，则所述的信号采集单元将该气体浓度信息和报警信息均发送给所述的显示单元，并进入步骤(2)，若不报警则所述的信号采集单元将该气体浓度信息发送给所述的显示单元显示，并进入步骤(3)；
(2)所述的信号采集单元将报警信息发送至所述的联动输出模块，所述的显示单元显示报警信息并控制所述的蜂鸣器报警，且该显示单元将报警信息与报警时间一同存入所述的EEPROM，所述的联动输出模块控制所述的继电器进行相应控制；
(3)所述的信号采集单元继续监控气体。
7.根据权利要求6所述的具有多通道模块结构的气体报警控制器的控制方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体为：
所述的多路信号采集单元分别采集多种预检测气体的气体浓度，并将采集所得的待检测气体的气体浓度实时发送给所述的显示单元显示，且所述的信号采集单元通过所述的LPC11C14微处理器将其采集到的气体浓度信息转换为相应的气体浓度电压值，该信号采集单元中通过所述的LPC11C14微处理器预先设置有一一气体浓度电压阈值，所述的信号采集单元将所述的气体浓度电压值与该信号采集单元的气体浓度电压阈值相比较，若所述的气体浓度电压值大于该气体浓度电压阈值，则所述的LPC11C14微处理器判断需要报警，并进入所述的步骤(2)；若气体浓度电压值小于该气体浓度电压阈值，则进入所述的步骤(3)。
8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述的显示单元还包括多个电容按键和复位芯片，且所述的步骤(3)前还包括以下步骤：
(3.0)通过按压所述的电容按键控制所述的复位芯片实现报警复位，并通过按压所述的电容按键实现所述的蜂鸣器的消音。
9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述的继电器另一端连接有现场联动设备，所述的现场联动设备包括风机、电磁阀、声光报警器，且所述的步骤(2)中的联动输出模块控制所述的继电器进行相应控制具体为：
所述的联动输出模块控制所述的继电器向该继电器设备另一端连接的所述的现场联动设备输出联动信号，以控制该现场联动设备的启动或停止。
10.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述的电源单元由一AC-DC单元、一DC-DC单元和一电源管理电路所构成，所述的AC-DC模块和DC-DC模块给所述的气体报警控制器提供电源，所述的电源管理电路用以检测该气体报警控制器的电源故障，且所述的电源管理电路将其检测到的电源故障信息发送给所述的显示单元显示并报警。
11.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述的显示单元还包括多个LED灯，所述的气体报警控制器通过该LED灯显示其实时状态信息，所述的实时状态信息包括该气体报警控制器的充电备电状态、屏蔽状态、消音状态、故障状态。
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