消防設備電源無線監控系統設計

　　消防設備電源監控系統可對消防電源狀態進行實時監控和早期故障狀態預警。針對有線　消防設備電源監控系統線纜起火時易毀損.及布線帶來的安裝、維護困難等問題.設計一種無線數據傳輸的消防設備電源監控系統無線消防設備電源監控系統由電源采集器、中繼器和監控主機組成，射頻RF無線組網.可實現對消防設備電源的實時監測、故障報警、故障點定位及顯示存儲功能。

　　建筑物內的自動消防系統日益完善，而火災發生時消防設備不能正常工作的情況卻屢有發生，致使火災蔓延造成重大損失。而消防設備不能正常工作的原因中，相當大的比例是設備電源故障。穩定可靠的消防設備電源是消防系統在火災中發揮作用的保證。

　　國家標準GB28184—2011《消防設備電源監控系統》…2012年發布實施。根據此標準的要求，目前已研制的消防設備電源監控系統，以有線為主，監控器與傳感器采取線纜連接方式。由于消防系統包括自動報警、自動噴淋、消火栓、防排煙、消防電梯、防火門及卷簾、應急照明等多個系統多臺分散的設備，因此有線連接，設計、施工、安裝和維護困難。無線消防設備電源監控系統，無需布線，具有施工安裝維護簡便，成本低等優勢，特別適用于大跨度大空間建筑及不便布線、不能聯網等場所。無線火災消防系統是有線系統的有效補充。美國1988年伊利諾州電話局火災和1991年貝爾公司軟件故障致使火災自動報警系統癱瘓，造成重大災難，為此2008年美國和日本等國消防協會制定了火災監控無線系統標準.納入消防系統。我國在無線火災監控系統方面已有很多研究，消防設備電源無線監控系統也已起步.但還沒有形成標準。

　　1結構設計

　　無線消防設備電源監控系統可對設備電源工作狀態進行實時監測，并能顯示和查看各個設備相關信息.當電源發生過壓、欠壓、過流、缺相等故障時，能發出報警信號、指出具體故障設備并保存信息，以保證建筑消防系統內各消防設備的供電正常，從而確保消防系統穩定運行。

　　1.1總體結構

　　本文研制的無線消防設備電源系統由監控主機、中繼器、信號采集器和RF數據傳輸模塊構成。中繼器為數據轉發單元。當消防設備距離監控主機較遠時。可增加一至多級中繼器轉發采集器信號，系統結構如圖1所示。

　　1.2射頻RF無線數據傳輸

　　射頻RF無線數據傳輸是使用特定頻段中的一個頻率的電磁波，電信號源經調制成射頻信號發射出去，在接收端再經解調成電信號源的傳輸方式。本設計選用433MHz頻率，433MHz頻率除抗干擾強、可支持點對多點無線數據通訊外，在我國是開放頻段可直接使用。采用RF方式，在終端電源傳感器與控制主機間組成監控數據傳輸網絡，實現數據無線傳輸。在傳感器、控制主機中，嵌人RF芯片和天線。

　　RF在空曠區域傳輸距離為100ITI左右，為加長傳輸距離.可在采集器與監控主機問增加RF轉發中繼器。

　　1.3終端設備電源信號采集器

　　電源傳感器采集的是電壓、電流模擬信號，在傳感器中嵌入單片機使之成為采集控制器，在與同樣具有微處理器的中繼器和控制主機之間，進行串行接口通訊.實現數據互聯，通過解析采集器的數據通訊協議.可以從輸出數據中得到報警部位、報警類型、系統運行狀態、故障狀況等信息。這些信息對判斷故障真偽、了解報警點位置、掌握設備具體運行情況極為重要。

　　1.4報警通訊協議

　　采用串行口異步通信。

　　數據幀由用戶碼、識別碼、事件類別碼、事件碼、系統碼及防區碼及校驗碼組成。采集器地址碼是采集器的唯一標識，可確定采集器位置。事件類別碼為所有事件分類，如采集器工作狀態、監控點設備故障、本機故障、通訊故障等。事件為具體事件，如監控點電源故障中的欠壓、過壓、過流、缺相、短路等。當控制主機接收到采集器發送的數據包，就可以判斷是否有故障，故障點位置及具體故障類型。

　　因為監控系統的實時性，數據傳輸以采集器向中繼器或監控主機發送信息，中繼器接收采集器信息轉發給監控主機形式。設定任務優先級，監控點設備電源故障傳送為最高優先級，當執行其它任務時，若有故障信息，采用中斷方式，執行故障報警。

　　2系統硬件設計

　　2.1控制主機

　　監控主機完成接收、顯示、存儲采集器傳送的監控點設備電源工作狀態、故障信息，并通過電話線將故障傳達給消防中心。選用芯片STC89C58RD作為微處理器。連接RF射頻芯片MICRF211AYQSEl3.52127、DTMF編解碼單元、I/0擴展單元、存儲單元、矩陣按鍵單元、LCD顯示單元、警鈴驅動單元、電話線接口、RS485接口和電源穩壓和電池充電檢測單元。RS485接口與LED顯示屏連接：電話線接口接人報警電話。

　　2.2電源信號采集器

　　電源信號采集器設置在消防設備電源供電開關處，實時監測消防設備電源的工作狀　態，當發生短路、斷路、故障或人為切斷消防設備電源時，立即發出無線報警信號，同時將警報經RF發射單元發射出去。無故障情況下，定期傳送采集器工作狀態參數。

　　采集器由單片機、電壓采集單元和RF發射模塊構成。單片機選用TINY24一SO一14，電壓采集4N25、RF發射模塊為NDR433A。

　　采集器三相電源采集電路如圖2所示

　　2.3中繼器

　　中繼器為數據轉發單元.由單片機TMP87P809和RF收、發模塊SYN400R、NDR433A組成。

　　2.4RF無線數據傳輸模塊

　　RF為短距離無線數據傳輸，一般在100m以下RF芯片體積小、功耗低、性能穩定、抗干擾能力強，與單片機連接容易.并且RF工作在開放的ISM頻段，可直接使用，組網成本低。RF無線通訊模塊電路如圖3、圖4所示。