CN208589114U - 一种中大功率ups电池柜消防报警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中大功率UPS电池柜消防报警系统，包括传感器单元、信号接收与发送单元和报警单元；传感器单元和报警单元均与信号接收与发送单元连接；传感器单元包括游离子传感器和温度传感器；信号接收与发送单元包括与游离子传感器和温度传感器信号连接的信号通道切换电路；信号通道切换电路依次与电桥隔离放大电路和处理器连接；处理器分别与无线通信模块和电源模块连接；无线通信模块依次与监控室服务器、云端服务器和APP客户端连接；报警单元包括分别与处理器电连接的排风扇和报警模块。

Description

一种中大功率UPS电池柜消防报警系统

技术领域

本实用新型属于UPS电池柜的技术领域，具体涉及一种中大功率UPS电池柜消防报警系统。

背景技术

UPS(不间断电源)作为一种新型不间断电源技术，可以很好的解决市电中断或瞬变对负载产生的不良影响，还可以保证输出优质正弦波。因此，中大型UPS越来越广泛的应用于军事、金融、医疗、化工、电力、机场、铁路等关乎国计民生和国家安全的各个方面。在中大型UPS的使用过程中，如果用户对UPS供电系统的管理不当或电池老化、容量配置不合适，就容易造成UPS供电系统的线路短路、蓄电池击穿等故障，存在火灾隐患。

当UPS电池受到外力刺穿、受压、电极短路、漏液、过充、过放等故障时，电池的异常产热速率会高于电池的散热速度，从而导致电池内压几温度急剧上升，进入到无法控制的自加温(即热失控)状态，最终造成电池发生燃烧、爆炸。UPS电池火灾的主要原因是：

电池柜空间狭小，电池结构紧凑密封，不易散热、容易热膨胀；

电池热失控后导致内部膨胀(爆炸)燃烧，现有UPS管理技术(如断路器、熔断器、电池管理系统)无法阻止电池内部反应，导致热失控；

电池内部结构变形时，电极隔离膜损坏时产生电极短路，导致温升、电解液泄露，遇高温燃烧，产生链式反应。

而现有UPS电池柜所在建筑自带的消防报警系统无法满足电池柜的消防报警需求，中大型UPS因没有专用的消防设备，造成火灾不能被及时发现，不能第一时间进行有效处置，易引起小火大灾。一旦UPS供电系统发生火灾蔓延，就会产生大量有毒气体，扑救极其困难，因火灾造成的直接和间接财产损失也将是难以估计的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种中大功率UPS电池柜消防报警系统，以解决现有消防报警系统无法满足电池柜的消防报警功能的问题。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种中大功率UPS电池柜消防报警系统，其包括传感器单元、信号接收与发送单元和报警单元；传感器单元和报警单元均与信号接收与发送单元连接；

传感器单元包括游离子传感器和温度传感器；信号接收与发送单元包括与游离子传感器和温度传感器信号连接的信号通道切换电路；信号通道切换电路依次与电桥隔离放大电路和处理器连接；处理器分别与无线通信模块和电源模块连接；无线通信模块依次与监控室服务器、云端服务器和APP客户端连接；报警单元包括分别与处理器电连接的排风扇和报警模块。

优选地，游离子传感器和温度传感器均嵌设于UPS电池柜的侧壁上；游离子传感器为NIS-07离子烟雾传感器，温度传感器为MZ6PTC微型温度传感器。

优选地，处理器为STM32单片机。

优选地，排风扇设于UPS电池柜顶壁或侧壁上。

优选地，报警模块包括设于UPS电池柜外部顶壁上的蜂鸣器和安装于UPS电池柜柜门的若干指示灯。

优选地，无线通信模块内置nRF401无线收发芯片；nRF401无线收发芯片分别与无线通信模块内的混频电路和滤波电路连接。

优选地，监控室服务器与云端服务器通过INTERNET网连接。

本实用新型提供的中大功率UPS电池柜消防报警系统，具有以下有益效果：

本实用新型采用两个传感器配合的方式，采集电池柜内电池的热膨胀释放出的游离子粒子和温度数据，并将两个数据信号通入信号通道切换电路和电桥隔离放大电路中，实现信号的隔离传输，避免信号之间以及信号与其它电路之间的干扰；两个数据信号进入处理器，处理器接收信号，并根据预设数据，进行信号的预警和报警。

除此，数据信号传送至监控室服务器，便于监控人员实时监控UPS电池柜的状态；同时，远程管理人员可通过APP客户端实时查看当前UPS电池柜的状态，实现远程监控。

附图说明

图1为中大功率UPS电池柜消防报警系统的原理图。

图2为信号通道切换电路图。

图3为电桥隔离放大电路图。

图4为无线通信模块电路图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的实用新型创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参考图1，本方案的中大功率UPS电池柜消防报警系统，包括传感器单元、信号接收与发送单元和报警单元；传感器单元与信号接收与发送单元的接收端连接，报警单元与信号接收与发送单元的发送端连接。

传感器单元包括游离子传感器和温度传感器，游离子传感器和温度传感器均嵌设于UPS电池柜的侧壁上，其数量至少为一个，本实施例优选为游离子传感器和温度传感器各一个。

游离子传感器选用NIS-07离子烟雾传感器，用于采集电池柜内电池的热膨胀释放出的游离子粒子数据，温度传感器选用MZ6PTC微型温度传感器，用于实时采集UPS电池柜内的温度信息。

游离子传感器和温度传感器将实时采集的数据信号传送至信号通道切换电路中。

信号接收与发送单元设置于黑匣子内，黑匣子设置于UPS电池柜的外部柜顶上，便于信号的传输与接收，其与传感器单元和报警单元可通过数据线进行数据传递。

黑匣子内嵌设有PCB板，PCB板上集成有信号通道切换电路、电桥隔离放大电路、处理器和无线通信模块。

参考图2，信号通道切换电路，其包括四个并联设置的ADG408模拟多路复用芯片，每个ADG408模拟多路复用芯片的4、5、6、7、12引脚与传感器信号连接，其8引脚为信号输出端。四个并联设置的ADG408模拟多路复用芯片可以实现四路信号的切换传输，避免信号之间的干扰，且可降低游离子粒子和温度数据信号源中的输出阻抗，提高采集精度。

参考图3，电桥隔离放大电路，其由ISO100构成，ISO100是一种小型廉价的光隔离放大电路，其内部通过LED发光激励，光电接收管接收信号进行传输。如图电桥输出0～-l0mV的单极性信号，先经INA101高精度仪表放大器放大100倍，然后经100kΩ电阻Rl送至ISO100的单极性输入端，为保证ISO100的线性工作，仪表放大器INA101的输出必须低于-2mV的负值，由于ISO100处于单极性放大状态，故其内部的恒流源对放大信号是无用的，⑧脚输出接地，16脚通过精密运放OPA177组成I/U变换电路，在输出端6脚给出1V的电压基准，为电桥供电。由于RF为lMΩ，所以ISO100的放大倍数是10，而总电路的放大倍数为1000，进而将游离子粒子和温度数据信号进行隔离放大，并将其转换为电压信号，并传送至处理器中。

处理器选用较为成熟的STM32单片机，用于接收游离子粒子和温度数据信号，并分别与无线通信模块、电源模块和RAM存储器连接。RAM存储器用于数据的存储，电源模块为锂电池，可充电多次使用。

参考图4，无线通信模块依次与监控室服务器、云端服务器和APP客户端连接，无线通讯模块内置有nRF401无线收发芯片，nRF401无线收发芯片分别与混频电路和滤波电路连接；将nRF401无线收发芯片中的通讯接口J1引出、并设置于另一PCB板上。

在接收模式中，nRF401被配置成传统的外差式接收机，所接收的数字信号被低噪声放大器放大，经混频器变换成中频，放大、滤波后进入解调器。解调后变换成数字信号输出(DOUT端)。在发射模式中，数字信号经DIN端输入，经锁相环和压控振荡处理后进入功率放大器射频输出。

为了将基于nRF401的无线收发部分做在一块单独的PCB板上，引出通讯控制接口(J1)，组成独立的无线收发模块，避免其它电路数据的干扰，具有分担任务、隔离干扰、串口扩展的作用。

由于在监测UPS电池柜的参数时，其位置大多在建筑物内，故只需短距离的无线通讯即可，且无线通讯模块还可与路由器形成局域网，将数据传输至监控室服务器中，便于监控人员对数据的监控，以及对数据的研究。

监控室服务器将接收的数据通过INTERNET网传送至云端服务器中，远程管理人员可下载APP客户端，完成注册后，从云端服务器直接下载监控当前UPS电池柜内的温度和游离子信息，实现远程监控的目的。

报警单元包括分别与处理器电连接的排风扇和报警模块，排风扇设于UPS电池柜顶壁或侧壁上，其受控于处理器，处理器控制排风扇电机的启闭，当进行预报警时，处理器控制排风扇开启，降低UPS电池柜内的温度。

报警模块包括设于UPS电池柜外部顶壁上的蜂鸣器和安装于UPS电池柜柜门的若干指示灯。

指示灯包括黄色指示灯和红色指示灯，黄色指示灯闪烁表示预报警，警示监控人员，红色灯闪烁与蜂鸣器报警，表示当前UPS电池柜内游离子和温度值已经超过警界值了，监控人员应该马上到现场处理。

处理器内可预先设置预报警参数和报警参数，预报警参数低于报警参数。当接收的数据信息位于预报警参数和报警参数之间时，处理器控制黄色指示灯开启闪烁，并控制排风扇开启。

当接收的数据信息高于报警参数时，则控制蜂鸣器鸣叫和红色指示灯开启闪烁，进行报警，并将报警信息传送至监控室服务器和云端服务器进行报警。

本实用新型采用两个传感器配合的方式，采集电池柜内电池的热膨胀释放出的游离子粒子和温度数据，并将两个数据信号通入信号通道切换电路和电桥隔离放大电路中，实现信号的隔离传输，避免信号之间以及信号与其它电路之间的干扰；两个数据信号进入处理器，处理器接收信号，并根据预设数据，进行信号的预警和报警，能够有效地解决现有消防报警系统无法满足电池柜的消防报警功能的问题。

虽然结合附图对实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种中大功率UPS电池柜消防报警系统，其特征在于：包括传感器单元、信号接收与发送单元和报警单元；所述传感器单元和报警单元均与信号接收与发送单元连接；

所述传感器单元包括游离子传感器和温度传感器；所述信号接收与发送单元包括与游离子传感器和温度传感器信号连接的信号通道切换电路；所述信号通道切换电路依次与电桥隔离放大电路和处理器连接；所述处理器分别与无线通信模块和电源模块连接；所述无线通信模块依次与监控室服务器、云端服务器和APP客户端连接；所述报警单元包括分别与处理器电连接的排风扇和报警模块。

2.根据权利要求1所述的中大功率UPS电池柜消防报警系统，其特征在于：所述游离子传感器和温度传感器均嵌设于UPS电池柜的侧壁上；所述游离子传感器为NIS-07离子烟雾传感器，温度传感器为MZ6PTC微型温度传感器。

3.根据权利要求1所述的中大功率UPS电池柜消防报警系统，其特征在于：所述处理器为STM32单片机。

4.根据权利要求1所述的中大功率UPS电池柜消防报警系统，其特征在于：所述排风扇设于UPS电池柜顶壁或侧壁上。

5.根据权利要求1所述的中大功率UPS电池柜消防报警系统，其特征在于：所述报警模块包括设于UPS电池柜外部顶壁上的蜂鸣器和安装于UPS电池柜柜门的若干指示灯。

6.根据权利要求1所述的中大功率UPS电池柜消防报警系统，其特征在于：所述无线通信模块内置nRF401无线收发芯片；所述nRF401无线收发芯片分别与无线通信模块内的混频电路和滤波电路连接。

7.根据权利要求1所述的中大功率UPS电池柜消防报警系统，其特征在于：所述监控室服务器与云端服务器通过INTERNET网连接。