CN209483585U - 一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备 - Google Patents
一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型属于消防水泵房系统智能控制的技术领域，公开了一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，包括主机、用于控制水泵供电线路导通或截止的控制电路单元和用于检测水泵供电线路是否正常导通或截止的检测电路单元；所述控制电路单元电连接检测电路单元；控制电路单元包括A相供电控制支路、B相供电控制支路和C相供电控制支路；检测电路单元包括A相供电检测隔离电路、B相供电检测隔离电路和C相供电检测隔离电路；所述检测电路单元电连接第一多路复用器，所述第一多路复用器电连接第一单片机，所述主机通过CAN总线接口电连接第一单片机。本实用新型具有实时检测消防水泵供电，并能够指示整个消防水泵房系统各部分运行状态的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及消防水泵房系统智能控制技术领域，具体涉及一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备。
背景技术
随着城市建设的快速发展，目前各种高层建筑中普遍设置有消防水泵、消防供水管路和消防水池，用于火灾紧急处理，但是消防水泵、水泵控制柜及供水管路长期不使用会因为生锈、元器件受潮和消防水泵电机故障等原因不能正常使用，因此，在高层建筑中，都普遍采用市场通用的消防控制柜用于对消防水泵进行控制及检测。
但是现有的消防控制柜，仅仅只能控制水泵的开关，不能实现对水泵供电的检测，也无法指示水泵供电是否正常，更无法指示整个消防水泵房系统中各个部分的运行状态，不能让工作人员清楚的掌握整个消防水泵房系统的运行状态，这就可能造成在发生火灾时，整个消防水泵房系统的故障率仍然偏高，甚至不能正常的启动，使得高层建筑的火灾应急处理能力大大的下降，无法保障用户的生命安全。所以急需一种新的控制设备，用以实时反映消防水泵房系统的工作状态，能够及时发现故障，并进行排除，保证消防水泵房系统保持良好的状态，能够在火灾发生时正常启动。
实用新型内容
为了解决现有消防水泵控制柜只能够控制水泵的开关，不能指示整个消防水泵房系统中各个部分的运行状态，造成在火灾时，故障率偏高，甚至是无法正常启动的问题，本实用新型的目的在于提供一种能够实时检测消防水泵供电，并能够指示整个消防水泵房系统中各部分运行状态的用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备。
本实用新型所采用的技术方案为：
一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，包括用于指示消防水泵房系统运行状态的主机、用于控制水泵供电线路导通或截止的控制电路单元和用于检测水泵供电线路是否正常导通或截止的检测电路单元；
所述控制电路单元包括A相供电控制支路、B相供电控制支路和C相供电控制支路，其中，所述A相供电控制支路、所述B相供电控制支路和所述C相供电控制支路分别用于电连接三相电水泵的相应相电能输入端；
所述检测电路单元包括A相供电检测隔离电路、B相供电检测隔离电路和C相供电检测隔离电路；
所述A相供电控制支路的检测信号输出端电连接所述A相供电检测隔离电路的检测信号输入端，所述B相供电控制支路的检测信号输出端电连接所述B相供电检测隔离电路的检测信号输入端，所述C相供电控制支路的检测信号输出端电连接所述C相供电检测隔离电路的检测信号输入端；
所述A相供电检测隔离电路的隔离信号输出端电连接第一多路复用器的第一输入端，所述B相供电检测隔离电路的隔离信号输出端电连接第一多路复用器的第二输入端，所述C相供电检测隔离电路的隔离信号输出端电连接第一多路复用器的第三输入端；
所述第一多路复用器的输出端电连接第一单片机的输入端，所述第一单片机的第一输出端电连接所述第一多路复用器的地址信号输入端，所述第一单片机的第二输出端分别电连接所述A相供电控制支路的受控端、所述B相供电控制支路的受控端和所述C相供电控制支路的受控端，所述主机通过CAN总线接口电连接所述第一单片机。
优化的，所述A相供电控制支路、所述B相供电控制支路或所述C相供电控制支路包括有第一光电耦合器和接触器；
所述第一光电耦合器的发光源正极通过第一电阻电连接第一电源，所述第一光电耦合器的发光源负极作为受控端电连接所述第一单片机，所述第一光电耦合器的受光器负极接地，所述第一光电耦合器的受光器正极电连接所述接触器的线圈支路一端、第一二极管的正极和第二电阻的一端，所述接触器线圈支路的另一端电连接直流供电端、所述第一二极管的负极和第一发光二极管的正极，所述第一发光二极管的负极电连接所述第二电阻的另一端，所述接触器开关支路的一端电连接220V交流电源，所述接触器开关支路的另一端用于电连接三相电水泵的电能输入端且作为检测信号输出端。
优化的，所述控制电路单元还包括开关电路，其中，所述开关电路包括第二光电耦合器、第一PNP型三极管、第三电阻、第四电阻和第五电阻；
所述第二光电耦合器的发光源正极通过所述第三电阻电连接第一电源，所述第二光电耦合器的发光源负极作为开关电路的输入端电连接所述第一单片机，所述第二光电耦合器的受光器负极接地，所述第二光电耦合器的受光器正极电连接所述第四电阻的一端和所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端电连接所述第一PNP型三极管的基极，所述第一PNP型三极管的集电极电连接所述A相供电控制支路的直流供电端，所述第一PNP型三极管的发射极和所述第四电阻的另一端分别电连接12V直流电源。
优化的，所述A相供电检测电路、所述B相供电检测电路或所述C相供电检测电路包括有第三光电耦合器、第一电容、第二二极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻和第十电阻；
所述第一电容并联在所述第三光电耦合器的发光源正负极之间，所述第三光电耦合器的发光源正极电连接所述第二二极管的负极，所述第二二极管的正极通过所述第六电阻、所述第七电阻和所述第八电阻电连接220V交流电源，所述第三光电耦合器的发光源负极作为检测信号输入端电连接检测信号输出端，所述第三光电耦合器的受光器负极接地，所述第三光电耦合器的受光器正极电连接所述第九电阻的一端和所述第十电阻的一端，所述第九电阻的另一端电连接第一电源，所述第十电阻的另一端作为隔离信号输出端电连接所述第一多路复用器。
优化的，还包括开关量信号检测电路单元，其中，所述开关量信号检测电路单元电连接所述第一单片机；
所述开关量信号检测电路单元包括供水池缺水指示电路、控制柜进水指示电路、水泵过载指示电路、远程控制一指示电路、远程控制二指示电路、A相供电反馈指示电路、B相供电反馈指示电路、C相供电反馈指示电路、外部回答信号一指示电路和外部回答信号二指示电路。
具体的，所述供水池缺水指示电路、所述控制柜进水指示电路、所述水泵过载指示电路、所述远程控制一指示电路、所述远程控制二指示电路、所述A相供电反馈指示电路、所述B相供电反馈指示电路、所述C相供电反馈指示电路、所述外部回答信号一指示电路或所述外部回答信号二指示电路包括有第四光电耦合器、第二发光二极管、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻和第二电容；
所述第四光电耦合器的发光源正极电连接所述第二发光二极管的负极，所述第二发光二极管的负极电连接所述第二电容的一端和所述第十一电阻的一端，所述第十一电阻的另一端作为相应指示信号的输入端，所述第四光电耦合器的受光器正极分别电连接所述第十二电阻的一端和所述第十三电阻的一端，所述第十二电阻的另一端电连接第一电源，所述第十三电阻的另一端作为输出端电连接第二多路复用器，所述第四光电耦合器的发光源负极、受光器负极和第二电容的另一端分别接地。
优化的，还包括动力电压和运行电压检测电路单元，其中，所述动力电压和运行电压检测电路单元的输出端电连接所述第一多路复用器；
所述动力电压和运行电压检测电路单元包括运行电压检测电路和动力电压检测电路。
优化的，所述主机内置有无线通信模块，所述主机可通过所述无线通信模块通信连接智能终端设备。
优化的，还包括消防水管管路压力检测电路、消防水管流量检测电路、三相电电压检测电路、三相电电流检测电路、排污池水位检测电路和柜体温湿度检测电路；
上述电路分别电连接第二单片机的输入端，所述第二单片机的输出端分别电连接一一对应上述电路的工作状态指示灯，其中，所述第二单片机电连接所述第一单片机。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型为一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，所述智能化控制设备设有控制电路单元和检测电路单元，其中，所述控制电路单元用于控制水泵供电线路的导通或截止，进而控制水泵的供电；所述检测电路单元用于检测水泵供电线路是否正常导通或截止，进而对水泵的供电进行检测，保证水泵的正常运行。另外，所述检测电路单元通过第一多路复用器将检测结果传入第一单片机，第一单片机再通过CAN总线接口与主机形成通信连接，将检测结果显示在主机上。通过上述设计，可以让工作人员清楚的掌握消防水泵的供电状态，当发生故障时，能够及时的知晓，并进行维修，保证消防水泵能够正常的运行。
所述智能化控制设备还设有用于指示消防水泵房系统运行状态的主机，其中，所述主机能够指示消防水泵房系统中各部分的运行状态，方便工作人员清楚的掌握消防水泵房系统中各部分的运行状态，能够及时的发现故障，并进行排除，使整个消防水泵房系统保持良好的状态。避免了在火灾发生时，消防水泵房系统不能正常启动的问题，大大的增加了消防水泵房系统运行的可靠性。
(2)所述主机内还设有无线通信模块，可通过无线通信模块通信连接智能终端设备。通过这样设计，可以让工作人员通过智能终端设备随时查看消防水泵房系统的运行状态，并能够通过智能终端设备控制消防水泵房系统。一方面，能够及时的发现消防水泵房系统的故障，并进行及时的排除，保证消防水泵房系统能够正常的运行；另一方面，在火灾发生时，能够远程快速的启动消防水泵房系统，及时的消除火灾。大大的增加了消防水泵房系统控制的便捷性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型提供的用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备的控制框图。
图2是本实用新型提供的控制电路单元的具体电路图。
图3是本实用新型提供的检测电路单元的具体电路图。
图4是本实用新型提供的CAN通信的电路图。
图5是本实用新型提供的开关量信号检测电路单元的具体电路图。
图6是图5中的供水池缺水指示电路的放大示意图。
图7是图5中第二多路复用器的放大示意图。
图8是本实用新型提供的动力电压和运行电压检测电路单元的具体电路图。
图9是本实用新型提供的通用接触器输出控制电路图。
图10是本实用新型提供的柜体温湿度指示电路、动力电压和运行电压指示电路的具体电路图。
图11是本实用新型提供的第一单片机的具体电路图。
图12是图11中A区的放大示意图。
图13是图11中的B区的放大示意图。
图14是本实用新型提供的第二单片机的具体电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
实施例一
如图1～14所示，本实施例所提供的用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，包括用于指示消防水泵房系统运行状态的主机、用于控制水泵供电线路导通或截止的控制电路单元和用于检测水泵供电线路是否正常导通或截止的检测电路单元。
所述控制电路单元包括A相供电控制支路、B相供电控制支路和C相供电控制支路，其中，所述A相供电控制支路、所述B相供电控制支路和所述C相供电控制支路用于分别用于电连接三相电水泵的相应相电能输入端。
所述检测电路单元包括A相供电检测隔离电路、B相供电检测隔离电路和C相供电检测隔离电路。
所述A相供电控制支路的检测信号输出端电连接所述A相供电检测隔离电路的检测信号输入端，所述B相供电控制支路的检测信号输出端电连接所述B相供电检测隔离电路的检测信号输入端，所述C相供电控制支路的检测信号输出端电连接所述C相供电检测隔离电路的检测信号输入端。
所述A相供电检测隔离电路的隔离信号输出端电连接第一多路复用器U3的第一输入端，所述B相供电检测隔离电路的隔离信号输出端电连接第一多路复用器U3的第二输入端，所述C相供电检测隔离电路的隔离信号输出端电连接第一多路复用器U3的第三输入端。
所述第一多路复用器U3的输出端电连接第一单片机U1的输入端，所述第一单片机U1的第一输出端电连接所述第一多路复用器U3的地址信号输入端，所述第一单片机U1的第二输出端分别电连接所述A相供电控制支路的受控端、所述B相供电控制支路的受控端和所述C相供电控制支路的受控端，所述主机通过CAN总线接口电连接所述第一单片机U1。
如图1～4所示，下面对上述的智能化控制设备进行具体的描述：
所述控制电路单元用于控制水泵供电线路的导通或截止，进而控制消防水泵的供电，最终实现控制水泵的启停。
在所述控制电路单元导通水泵的供电线路后，此时，所述检测电路单元开始工作，检测水泵的供电线路是否正常导通，使水泵正常的工作。
所述控制电路单元包括A相供电控制支路、B相供电控制支路和C相供电控制支路，且所述A相供电控制支路、所述B相供电控制支路和所述C相供电控制支路分别用于电连接三相电水泵的相应相电能输入端。通过上述设计，通过控制上述供电控制支路就可以控制水泵是否工作。
另外，设置A相、B相和C相供电控制支路的原因是：通过控制A相、B相和C相供电控制支路的导通，使消防水泵在满足直接启动和自耦启动同时，还可以满足星三角启动。
星三角启动的原理为：就是对电机的三相绕组在启动时和正常运转时施加的不同的电压，来降低电机启动时的冲击电流。在启动时对电机绕组施加的是星形接法的电源，就是将电源的三条火线分别与电机三个绕组的一个端点相连，将电机三个绕组的另一个端点同时与电源的零线相连，在这种接法下，电机每个绕组所承接的电压就是220V。由于施加的电压较低，所以启动时的电流会比较小点，减少了对电网的冲击，电机也比较容易启动。当电机启动基本正常后，它的工作电流与启动时相比会大幅减少，这时由控制电路通过时间接触器和接触器的转换，将电机三个绕组改成首尾相连，形成所谓三角形连接，并将三角形的每个“角”与电源的三条火线相连，这时电机绕组中所受到的电压变成了380V，电机就能满负荷工作。
所述A相供电检测隔离电路用于检测所述A相供电控制支路是否正常导通、所述B相供电检测隔离电路用于检测所述B相供电控制支路是否正常导通，所述C相供电检测隔离电路用于检测所述C相供电控制支路是否正常导通。通过这样设计，即可检测出水泵的三相电是否都正常的接通，进而检测出水泵是否正常工作。
同时，所述A相供电检测隔离电路、所述B相供电检测隔离电路和所述C相供电检测隔离电路将检测结果通过所述第一多路复用器U3传入所述第一单片机U1，又由于所述第一单片机U1通过CAN通信接口电连接了所述主机，所以，所述主机能够指示检测电路单元的检测结果，通过这样，就可以根据检测结果来判断水泵的供电线路是否正常导通或截止，进而判断水泵的供电是否正常。
所述主机一方面还可以用于指示消防水泵房系统的运行状态，包括消防水泵房系统中的各个组成部分，如消防水管管路压力的指示、管路流量指示和供水池水位过低指示和水泵过载指示等；另一方面还可以用于对消防水泵房系统进行各种手动的操作，如水泵的手动启动和手动功能设置按钮输入等。
在本实施例中，举例所述主机指示消防水泵房系统的运行状态是通过指示灯和显示屏来实现的，消防水泵房系统中的各部分的运行状态可通过指示灯进行报警的提醒，还可通过显示屏进行具体数值的显示。如显示屏可以实时显示消防水管管路压力的具体数值，让工作人员能够具体知晓水管管路的具体压力，当消防水管管路压力过大，指示灯就会点亮，用以提醒工作人员压力过大。消防水泵房系统中的其它组成部分在所述主机上的显示与上述一致，在此不多加赘述。
如图4所示，所述主机通过所述CAN(控制器局域网总线，Controller AreaNetwork)通信电路与所述第一单片机U1通信连接。CAN通信电路是由TJA1050型CAN高速收发芯片和ADUM1201型高速隔离芯片组成的电路。所述主机可直接通过所述CAN通信接口通信连接所述第一单片机U1。
在本实施例中，所述第一单片机为STM32F103C8T6型单片机；
STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M内核STM32系列的32位的微控制器，程序存储器容量是64KB，需要电压2V～3.6V，工作温度为-40℃～85℃，它融高性能、实时性、数字信号处理、低功耗和低电压于一身，同时保持了高集成度和开发简易的优点，能够在保证所述智能化控制设备具有优异控制的效果的同时，还具有较低的使用成本。
举例所述第一多路复用器U3的型号为：74HC4067DB，74HC4067DB是一款16通道模拟多路复用器，它具有16个开关通道，4个地址通道，具有响应快速和功耗低的优点，能够保证所述检测电路单元的检测结果实时的反馈至所述第一单片机U1。
由此通过对前述用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备具体的描述：
一方面所述智能化控制设备能够通过所述控制电路单元控制水泵供电线路的导通或截止，在水泵供电线路导通后，再通过所述检测电路单元检测水泵供电线路是否正常导通，并将检测结果通过第一多路复用器U3反馈至第一单片机U1，最后再通过主机进行检测结果的指示。通过上述设计，能够实时的检测水泵供电线路的工作状态，进而实时检测水泵的供电是否正常。避免了传统控制柜只能控制水泵的启停，不能对水泵的工作状态进行指示，导致工作人员不能清楚的掌握水泵的运行状态的问题。通过这样，使得工作人员能够实时清楚的掌握水泵的运行状态，能够及时的发现故障，并进行排除，使消防水泵保持一个良好的状态，随时可以正常启动运行。
另一方面，所述智能化控制设备还设有主机，能够指示消防水泵房系统中各个部分的运行状态，通过这样设计，能够清楚的指示出各个部分的运行状态，使工作人员能够及时的发现故障，并进行排除。保证整个消防水泵房系统具有良好的工作状态，在发生火灾时，能够正常的启动。
优化的，所述A相供电控制支路、所述B相供电控制支路或所述C相供电控制支路包括有第一光电耦合器OC1和接触器K1。
所述第一光电耦合器OC1的发光源正极通过第一电阻R1电连接第一电源V1，所述第一光电耦合器OC1的发光源负极作为受控端电连接所述第一单片机U1，所述第一光电耦合器OC1的受光器负极接地，所述第一光电耦合器OC1的受光器正极电连接所述接触器K1的线圈支路一端、第一二极管D1的正极和第二电阻R2的一端，所述接触器K1线圈支路的另一端电连接直流供电端、所述第一二极管D1的负极和第一发光二极管D3的正极，所述第一发光二极管D3的负极电连接所述第二电阻R2的另一端，所述接触器K1开关支路的一端电连接220V交流电源，所述接触器K1开关支路的另一端用于电连接三相电水泵的电能输入端且作为检测信号输出端。
优化的，所述控制电路单元还包括开关电路，其中，所述开关电路包括第二光电耦合器OC2、第一PNP型三极管Q1、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。
所述第二光电耦合器OC2的发光源正极通过所述第三电阻R3电连接第一电源V1，所述第二光电耦合器OC2的发光源负极作为开关电路的输入端电连接所述第一单片机U1，所述第二光电耦合器OC2的受光器负极接地，所述第二光电耦合器OC2的受光器正极电连接所述第四电阻R4的一端和所述第五电阻R5的一端，所述第五电阻R5的另一端电连接所述第一PNP型三极管Q1的基极，所述第一PNP型三极管Q1的集电极电连接所述A相供电控制支路的直流供电端，所述第一PNP型三极管Q1的发射极和所述第四电阻R4的另一端分别电连接12V直流电源。
如图2所示，下面对控制电路单元进行具体电路及原理的描述：
所述控制电路单元包括所述A相供电控制支路、所述B相供电控制支路、所述C相供电控制支路和所述开关电路，其中，所述A相供电控制支路、所述B相供电控制支路和所述C相供电控制支路均采用相同的电路，它们均包括第一光电耦合器OC1和接触器K1。
工作原理为：第一光电耦合器OC1的发光源负极作为受控端，接收由所述第一单片机U1发送的高低电平，当所述第一单片机U1发送的是一个低电平时，由于所述第一光电耦合器OC1的发光源正极为高电平，所以形成电势差，发光源导通，此时，所述第一光电耦合器0C1导通，并通过所述第一光电耦合器OC1的受光器正极输出到所述接触器K1线圈支路的一端，又由于所述接触器K1线圈支路的另一端电连接了12V直流电源，所以，当所述第一光电耦合器OC1导通时，所述接触器K1的线圈支路通电，使接触器K1的开关支路闭合，整个供电控制支路导通。同时由于接触器K1开关支路的一端电连接220V交流电，所以，每个供电控制支路导通时，接触器K1开关支路的另一端均输出的是220V交流电，即表示水泵的A相、B相和C相得电，也通过检测信号输出端输出220V交流电给所述检测电路单元。
在本实施例中，检测信号输出端则是图2中的AKM1220～、AKM2220～和AKM3220～，其中，AKM1220～表示的是A相供电控制支路的检测信号输出端，AKM2220～表示的是B相供电控制支路的检测信号输出端，AKM3220～表示的是C相供电控制支路的检测信号输出端。
所述开关电路仅用于控制所述A相供电控制支路，这样设置的原因是由消防水泵的启动方式所决定的。
所述开关电路的工作原理为：所述第二光电耦合器OC2在此电路中相当于一个开关，当所述第二光电耦合器OC2的发光源负极接收到所述第一单片机U1发送的低电平时，由于所述第二光电耦合器OC2的发光源正极电连接了第一电源V1，此时，发光源的正负极之间形成电势差，发光源导通，使得所述第二光电耦合器OC2导通，并从所述第二光电耦合器OC2的受光器正极输出低电平，此时，由于所述第一PNP型三极管Q1的发射极电连接了12V直流电源，所以，所述第一PNP型三极管Q1的发射极与基极之间形成电势差，整个所述第一PNP型三极管Q1导通，使得所述A相供电控制支路的直流供电端得电(也为12V)，进而使开关支路闭合，最终使整个所述A相供电控制支路导通。
优化的，所述A相供电检测电路、所述B相供电检测电路或所述C相供电检测电路包括有第三光电耦合器OC3、第一电容C1、第二二极管D2、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10。
所述第一电容C1并联在所述第三光电耦合器OC3的发光源正负极之间，所述第三光电耦合器OC3的发光源正极电连接所述第二二极管D2的负极，所述第二二极管D2的正极通过所述第六电阻R6、所述第七电阻R7和所述第八电阻R8电连接220V交流电源，所述第三光电耦合器OC3的发光源负极作为检测信号输入端电连接检测信号输出端，所述第三光电耦合器OC3的受光器负极接地，所述第三光电耦合器OC3的受光器正极电连接所述第九电阻R9的一端和所述第十电阻R10的一端，所述第九电阻R9的另一端电连接第一电源V1，所述第十电阻R10的另一端作为隔离信号输出端电连接所述第一多路复用器U3。
如图3所示，下面对检测电路单元进行具体电路图和原理的描述：
所述检测电路单元在所述控制电路单元接通供电线路后，用于检测供电线路是否正常导通，并以此来检测消防水泵的供电是否正常。
所述检测电路单元包括包括A相供电检测电路、B相供电检测电路和C相供电检测电路，每相供电检测电路均采用相同的电路结构。
工作原理为：当所述控制电路单元接通，即表示水泵供电线路导通时，此时，所述控制电路单元输出的是220V交流电，即表示所述检测电路单元的输入端接收到的是220V交流电，由于每相供电检测电路中的第三光电耦合器OC3发的光源正极电连接所述第二二极管D2的正极，所述敌人二极管D2的负极通过所述第六电阻R6、所述第七电阻R7和所述第八电阻R8电连接了220V交流电源，所以，当控制电路单元导通时，所述第三光电耦合器OC3不会导通，又由于所述第三光电耦合器OC3的受光器正极上并联了所述第九电阻R9，且所述第九电阻R9电连接了所述第一电源V1，所以，在所述控制电路单元导通时，所述检测电路单元输出的是一个高电平。在本电路中，所述第二二极管D2、所述第六电阻R6、所述第七电阻R7和所述第八电阻R8是起降压降流的作用，防止元器件因过大的电压和电流而被损坏。
当所述控制电路单元没有导通，即表示没有输出，此时所述第三光电耦合器OC3的发光源负极相对于发光源的正极为低电平，所以，发光源的正负极之间形成电势差，使得所述第三光电耦合器OC3导通，此时，所述第三光电耦合器OC3的受光器正极输出的是一个低电平。
综上，当检测电路单元输出的高电平，即表示水泵供电线路正常导通，消防水泵供电正常；当检测电路单元输出的是一个低电平时，即表示水泵供电线路没有导通，即消防水泵供电异常。
优化的，还包括开关量信号检测电路单元，其中，所述开关量信号检测电路单元电连接所述第一单片机U1。
所述开关量信号检测电路单元包括供水池缺水指示电路、控制柜进水指示电路、水泵过载指示电路、远程控制一指示电路、远程控制二指示电路、A相供电反馈指示电路、B相供电反馈指示电路、C相供电反馈指示电路、外部回答信号一指示电路和外部回答信号二指示电路。
具体的，所述供水池缺水指示电路、所述控制柜进水指示电路、所述水泵过载指示电路、所述远程控制一指示电路、所述远程控制二指示电路、所述A相供电反馈指示电路、所述B相供电反馈指示电路、所述C相供电反馈指示电路、所述外部回答信号一指示电路或所述外部回答信号二指示电路包括有第四光电耦合器OC4、第二发光二极管D4、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第二电容C2。
所述第四光电耦合器OC4的发光源正极电连接所述第二发光二极管D4的负极，所述第二发光二极管D4的负极电连接所述第二电容C2的一端和所述第十一电阻R11的一端，所述第十一电阻R11的另一端作为相应指示信号的输入端，所述第四光电耦合器OC4的受光器正极分别电连接所述第十二电阻R12的一端和所述第十三电阻R13的一端，所述第十二电阻R12的另一端电连接第一电源V1，所述第十三电阻R13的另一端作为输出端电连接第二多路复用器U8，所述第四光电耦合器OC4的发光源负极、受光器负极和第二电容C2的另一端分别接地。
在本实施例中，举例所述第一电源V1为3.3V。
如图5、图6和图7所示，下面对开关量信号检测电路进行具体电路图及原理的描述：
所述开关量信号检测电路用于检测所述智能化控制设备内的反馈信号，它通过第二多路复用器U8通信连接所述第一单片机U1，而所述第一单片机U1是通过地址总线通信连接所述第一多路复用器U3和所述第二多路复用器U8的，当所述检测电路单元将检测结果反馈至所述第一单片机U1时，所述第一单片机U1通过地址总线通信连接所述第二多路复用器U8，进而与开关量信号检测电路单元形成通信连接，达到开关量信号的检测指示功能。
所述供水池缺水指示电路用于指示供水池的水位，当供水池水位过低时，供水池缺水指示电路中的第二发光二极管D4点亮，用于提醒工作人员供水池缺水；所述控制柜进水指示电路用于指示柜体是否进水，当柜体进水时，所述控制柜进水指示电路中的所述第二发光二极管D4点亮，提醒工作人员及时的处理。
所述水泵过载指示电路用于指示水泵是否过载，它连接了一个热保护器，当热保护器出现异常时，如过热，这时，会给所述第一单片机U1一个信号，进而使所述水泵过载指示电路导通，使第二发光二极管D4点亮，提醒工作人员水泵过载。
所述远程控制一指示电路和所述远程控制二指示电路的作用为：当所述智能化控制设备接收由其它装置发出的信号(如消防报警主机、压力开关、流量传感器开关信号等)，使整个消防水泵房系统工作时，所述远程控制一指示电路和所述远程控制二指示电路中的第二发光二级管D4就会点亮。
所述A相供电反馈指示电路、B相供电反馈指示电路和C相供电反馈指示电路用于分别指示A相供电控制支路、B相供电控制支路和C相供电控制支路是否正常导通，当没有正常导通时，每相供电反馈指示电路中的第二发光二极管D4就会点亮。用于相应相的供电线路没有正常导通，即表示消防水泵供电异常。
所述外部回答信号一指示电路和所述外部回答信号二指示电路的作用是：用于指示外部设备接入信号(如排污泵、巡检柜、强行给消防水泵供电的设备)，当智能终端设备接收到外部设备的接入信号时，所述外部回答信号一指示电路和所述外部回答信号二指示电路内的第二发光二极管D4就会点亮。
在本实施例中，举例所述消防水泵的数量为2个，在现有的消防水泵房系统中，消防水泵的数量一般都为2台，一台主用，一台备用。所以在本实施例中提供的控制电路单元和检测电路单元内均包含两个水泵的电路，图2和图3中的AKM1、AKM2、AKM3表示的是A泵的A相、B相和C相，BKM1、BKM2、BKM3表示的是B泵的A相、B相和C相，图3中的B泵检测电路单元即表示的是B泵三相检测电路；水泵过载指示电路也为两个；供电反馈指示电路即为6个，每个水泵均包括A相供电反馈指示电路、B相供电反馈指示电路和C相供电反馈指示电路，即为图5中的B泵供电反馈指示电路。
在本实施例中，只列出了供水池缺水指示电路的放大示意图，开光量信号检测电路单元中剩下的电路与供水池缺水指示电路一致，在此不多加列举。
优化的，所述主机内置有无线通信模块，所述主机可通过所述无线通信模块通信连接智能终端设备。
通过上述设计，通过智能终端设备可实时查看整个消防水泵房系统的运行状态，能够及时的发现故障，并进行排出。且在发生火灾时，能够通过智能终端设备及时的启动消防水泵房系统，进行灭火，及时消除火灾或控制火势。
在本实施例中，举例所述智能终端设备可以但不仅限于为为智能手机、平板和电脑，所述无线通信模块可以但不仅限于为：WIFI无线通信模块，具体的型号可以但不仅限于为：EMW3162(B)型无线模块，它是上海庆科(MXCHIP)推出的低功耗、低成本嵌入式Wi-Fi模块，内置高性能低功耗Cortex-M3微控制器、128KB RAM+1MB Flash，具有多种模拟、数字接口外设，3.3V单电源供电，贴片或插针两种封装形式。该模块运行MiCO物联网操作系统，支持二次开发，用户可以利用MiCO的TCP/IP协议栈、多种安全加密算法来实现各种嵌入式Wi-Fi应用。
如图9所示，下面通过具体电路图对智能终端设备控制消防水泵房系统进行具体的解释：
图9是通用接触器输出控制电路单元具体电路图，它包括无源应答电路、有源应答电路、三音报警电路和除湿控制电路。
当所述智能终端设备控制消防水泵房系统启动后，消防水泵也随之启动，会给远程一个回答信号，分别为无源触点和有源输出，即分别为一个开关量信号和24V电压信号，这两个信号是同时启动的，即为图7电路中的无源应答电路和有源应答电路。当这通用接触器输出控制电路单元接收到这两个信号时，有源应答电路和无源应答电路中LED灯就会点亮，表示接收到了信号，同时也表示消防水泵已经启动。
图9中的除湿控制电路的作用：当柜体内湿度过大时，会立即控制除湿设备进行工作，对柜体进行除湿，此时，除湿控制输出电路中的LED灯也会点亮。
图9中的三音报警电路有三个作用：(1)当远程控制水泵启动时，当水泵启动成功，三音报警器会发出声音，提示水泵已经启动成功；(2)当设备出现故障时，会发出故障报警声；(3)当发生火灾时，会发出火警警报声。
优化的，还包括动力电压和运行电压检测电路单元，其中，所述动力电压和运行电压检测电路单元的输出端电连接所述第一多路复用器U3。
所述动力电压和运行电压检测电路单元包括运行电压检测电路和动力电压检测电路。
优化的，还包括消防水管管路压力检测电路、消防水管管网流量检测电路、供水池水位检测电路、三相电电压检测电路、三相电电流检测电路、柜体进水检测电路、排污池水位检测电路、柜体温湿度检测电路。
上述电路分别通电连接第二单片机U2的输入端，所述第二单片机U2的输出端分别电连接一一对应上述电路的工作状态指示灯，其中，所述第二单片机U2电连接所述第一单片机U1。
如图8、图10、图11和图12所示：下面对动力电压和运行电压检测电路单元进行具体的解释：
如图8所示，所述动力电压检测电路和所述供电电压检测电路与开光量信号检测电路单元内的电路结构一致，于此不再赘述。
所述动力电压检测电路是检测水泵的供电电压是否正常，所述运行电压检测电路是作为二次检测，检测水泵在运行时的电压是否正常，所述动力电压检测电路和所述运行电压检测电路的检测结果均是通过所述第一多路复用器U3反馈至所述第一单片机U1。所述第一单片机U1又通信连接所述第二单片机U2，此时，会把检测结果传入所述第二单片机U2，然后再通过状态指示灯进行指示，当动力电压不正常时，状态指示灯就会点亮。
如图10和图14所示：所述消防水管管路压力检测电路用于检测消防水管管路的压力，它是通过压力传感器来探测的，当压力过大时，状态指示灯就会点亮；
所述消防水管管网流量检测电路用于检测消防水管管网流量，它是通过流量传感器来实现的，当管路流量大于预设值，状态指示灯就会点亮。
所述三相电电压检测电路、三相电电流检测电路用于检测水泵的电压和电流是否正常，当出现电压过高或过低时，状态指示灯也会点亮。所述三相电电压检测电路是通过电压互感器来检测的，所述三相电电流检测电路是通过电流互感器来检测的。
所述排污池水位检测电路用于检测排污池水位，它也是通过水位传感器来检测的，当排污池水位过高，状态指示灯也会点亮。
所述柜体温湿度检测电路用于检测柜体内的湿度，它是通过温湿度传感器来实现的，当柜体内的湿度高于预设值、温度高于预设值或温湿度同时高于预设值时，状态指示灯则会点亮，同时也会启动除湿设备进行除湿。
在本实施例中，只列出了柜体温湿度指示电路、动力电压和运行电压指示电路的具体电路图，其余检测电路的指示电路可参照柜体温湿度指示电路、动力电压和运行电压指示电路进行设置。
在本实施例中，所述第二单片机U2的型号也为STM32F103C8T6，所述第二多路复用器U8的型号也为：74HC4067DB。
在本实施例中，上述指示电路的状态指示灯均位于所述主机，通过这样设计，能够使所述主机能够实时的反应整个消防水泵房系统中各个部分的状态，让工作人员能够清楚的掌握每个部分是否正常，在出现故障时，能够及时知晓，并进行排除，保证整个消防水泵房系统时刻保持一个良好的工作状态。
综上，采用本实施例所提供的一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，具有如下技术效果：
(1)本实用新型为一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，所述智能化控制设备设有控制电路单元和检测电路单元，其中，所述控制电路单元用于控制水泵供电线路的导通或截止，进而控制水泵的供电，所述检测电路单元用于检测水泵供电线路是否正常导通或截止，进而对水泵的供电进行检测，保证水泵的正常运行。另外，所述检测电路单元通过第一多路复用器U3将检测结果传入第一单片机U1，第一单片机U1再通过CAN总线接口与主机形成通信连接，将检测结果显示在主机上。通过上述设计，可以让工作人员清楚的掌握消防水泵的供电状态，当发生故障时，能够及时的知晓，并进行维修，保证消防水泵能够正常的运行。
所述智能化控制设备还设有用于指示消防水泵房系统运行状态的主机，其中，所述主机能够指示消防水泵房系统中各部分的运行状态，方便工作人员清楚的掌握消防水泵房系统中各部分的运行状态，能够及时的发现故障，并进行排除，使整个消防水泵房系统保持良好的状态。避免了在火灾发生时，消防水泵房系统不能正常启动的问题，大大的增加了消防水泵房系统运行的可靠性。
(2)所述主机内还设有无线通信模块，可通过无线通信模块通信连接智能终端设备。通过这样设计，可以让工作人员通过智能终端设备随时查看消防水泵房系统的运行状态，并能够通过智能终端设备控制消防水泵房系统。一方面，能够及时的发现消防水泵房系统的故障，并进行及时的排除，保证消防水泵房系统能够正常的运行；另一方面，在火灾发生时，能够远程快速的启动消防水泵房系统，及时的消除火灾。大大的增加了消防水泵房系统控制的便捷性。
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，其特征在于：包括用于指示消防水泵房系统运行状态的主机、用于控制水泵供电线路导通或截止的控制电路单元和用于检测水泵供电线路是否正常导通或截止的检测电路单元；
所述控制电路单元包括A相供电控制支路、B相供电控制支路和C相供电控制支路，其中，所述A相供电控制支路、所述B相供电控制支路和所述C相供电控制支路分别用于电连接三相电水泵的相应相电能输入端；
所述检测电路单元包括A相供电检测隔离电路、B相供电检测隔离电路和C相供电检测隔离电路；
所述A相供电控制支路的检测信号输出端电连接所述A相供电检测隔离电路的检测信号输入端，所述B相供电控制支路的检测信号输出端电连接所述B相供电检测隔离电路的检测信号输入端，所述C相供电控制支路的检测信号输出端电连接所述C相供电检测隔离电路的检测信号输入端；
所述A相供电检测隔离电路的隔离信号输出端电连接第一多路复用器(U3)的第一输入端，所述B相供电检测隔离电路的隔离信号输出端电连接第一多路复用器(U3)的第二输入端，所述C相供电检测隔离电路的隔离信号输出端电连接第一多路复用器(U3)的第三输入端；
所述第一多路复用器(U3)的输出端电连接第一单片机(U1)的输入端，所述第一单片机(U1)的第一输出端电连接所述第一多路复用器(U3)的地址信号输入端，所述第一单片机(U1)的第二输出端分别电连接所述A相供电控制支路的受控端、所述B相供电控制支路的受控端和所述C相供电控制支路的受控端，所述主机通过CAN总线接口电连接所述第一单片机(U1)。
2.根据权利要求1所述的一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，其特征在于：所述A相供电控制支路、所述B相供电控制支路或所述C相供电控制支路包括有第一光电耦合器(OC1)和接触器(K1)；
所述第一光电耦合器(OC1)的发光源正极通过第一电阻(R1)电连接第一电源(V1)，所述第一光电耦合器(OC1)的发光源负极作为受控端电连接所述第一单片机(U1)，所述第一光电耦合器(OC1)的受光器负极接地，所述第一光电耦合器(OC1)的受光器正极电连接所述接触器(K1)的线圈支路一端、第一二极管(D1)的正极和第二电阻(R2)的一端，所述接触器(K1)线圈支路的另一端电连接直流供电端、所述第一二极管(D1)的负极和第一发光二极管(D3)的正极，所述第一发光二极管(D3)的负极电连接所述第二电阻(R2)的另一端，所述接触器(K1)开关支路的一端电连接220V交流电源，所述接触器(K1)开关支路的另一端用于电连接三相电水泵的电能输入端且作为检测信号输出端。
3.根据权利要求1所述的一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，其特征在于：所述控制电路单元还包括开关电路，其中，所述开关电路包括第二光电耦合器(OC2)、第一PNP型三极管(Q1)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第五电阻(R5)；
所述第二光电耦合器(OC2)的发光源正极通过所述第三电阻(R3)电连接第一电源(V1)，所述第二光电耦合器(OC2)的发光源负极作为开关电路的输入端电连接所述第一单片机(U1)，所述第二光电耦合器(OC2)的受光器负极接地，所述第二光电耦合器(OC2)的受光器正极电连接所述第四电阻(R4)的一端和所述第五电阻(R5)的一端，所述第五电阻(R5)的另一端电连接所述第一PNP型三极管(Q1)的基极，所述第一PNP型三极管(Q1)的集电极电连接所述A相供电控制支路的直流供电端，所述第一PNP型三极管(Q1)的发射极和所述第四电阻(R4)的另一端分别电连接12V直流电源。
4.根据权利要求1所述的一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，其特征在于：所述A相供电检测电路、所述B相供电检测电路或所述C相供电检测电路包括有第三光电耦合器(OC3)、第一电容(C1)、第二二极管(D2)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)和第十电阻(R10)；
所述第一电容(C1)并联在所述第三光电耦合器(OC3)的发光源正负极之间，所述第三光电耦合器(OC3)的发光源正极电连接所述第二二极管(D2)的负极，所述第二二极管(D2)的正极通过所述第六电阻(R6)、所述第七电阻(R7)和所述第八电阻(R8)电连接220V交流电源，所述第三光电耦合器(OC3)的发光源负极作为检测信号输入端电连接检测信号输出端，所述第三光电耦合器(OC3)的受光器负极接地，所述第三光电耦合器(OC3)的受光器正极电连接所述第九电阻(R9)的一端和所述第十电阻(R10)的一端，所述第九电阻(R9)的另一端电连接第一电源(V1)，所述第十电阻(R10)的另一端作为隔离信号输出端电连接所述第一多路复用器(U3)。
5.根据权利要求1所述的一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，其特征在于：还包括开关量信号检测电路单元，其中，所述开关量信号检测电路单元电连接所述第一单片机(U1)；
所述开关量信号检测电路单元包括供水池缺水指示电路、控制柜进水指示电路、水泵过载指示电路、远程控制一指示电路、远程控制二指示电路、A相供电反馈指示电路、B相供电反馈指示电路、C相供电反馈指示电路、外部回答信号一指示电路和外部回答信号二指示电路。
6.根据权利要求5所述的一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，其特征在于：所述供水池缺水指示电路、所述控制柜进水指示电路、所述水泵过载指示电路、所述远程控制一指示电路、所述远程控制二指示电路、所述A相供电反馈指示电路、所述B相供电反馈指示电路、所述C相供电反馈指示电路、所述外部回答信号一指示电路或所述外部回答信号二指示电路包括有第四光电耦合器(OC4)、第二发光二极管(D4)、第十一电阻(R11)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)和第二电容(C2)；
所述第四光电耦合器(OC4)的发光源正极电连接所述第二发光二极管(D4)的负极，所述第二发光二极管(D4)的负极电连接所述第二电容(C2)的一端和所述第十一电阻(R11)的一端，所述第十一电阻(R11)的另一端作为相应指示信号的输入端，所述第四光电耦合器(OC4)的受光器正极分别电连接所述第十二电阻(R12)的一端和所述第十三电阻(R13)的一端，所述第十二电阻(R12)的另一端电连接第一电源(V1)，所述第十三电阻(R13)的另一端作为输出端电连接第二多路复用器(U8)，所述第四光电耦合器(OC4)的发光源负极、受光器负极和第二电容(C2)的另一端分别接地。
7.根据权利要求1所述的一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，其特征在于：还包括动力电压和运行电压检测电路单元，其中，所述动力电压和运行电压检测电路单元的输出端电连接所述第一多路复用器(U3)；
所述动力电压和运行电压检测电路单元包括运行电压检测电路和动力电压检测电路。
8.根据权利要求1所述的一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，其特征在于：所述主机内置有无线通信模块，所述主机可通过所述无线通信模块通信连接智能终端设备。
9.根据权利要求1所述的一种用于控制消防水泵房系统的智能化控制设备，其特征在于：还包括消防水管管路压力检测电路、消防水管流量检测电路、三相电电压检测电路、三相电电流检测电路、排污池水位检测电路和柜体温湿度检测电路；
上述电路分别电连接第二单片机(U2)的输入端，所述第二单片机(U2)的输出端分别电连接一一对应上述电路的工作状态指示灯，其中，所述第二单片机(U2)电连接所述第一单片机(U1)。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20191011 |