本發(fā)明涉及船舶無人機艙的延伸報警技術領域，具體涉及一種基于canopen協(xié)議的延伸報警控制裝置及控制方法。

背景技術：

船舶延伸報警系統(tǒng)是實現(xiàn)無人機艙的關鍵技術，是船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)的重要組成部分，是實現(xiàn)自動化和智能化的關鍵系統(tǒng)之一。無人機艙目前已經(jīng)成為新造船舶的常規(guī)要求。在無人值班時，一旦運行設備發(fā)生故障，船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)會自動將聲光報警信號等報警信號發(fā)送至船舶延伸報警系統(tǒng)，船舶延伸報警系統(tǒng)將報警信號及時有效的延伸到駕駛室、公共場所、輪機長和值班人員住所。

目前國內外的一些企業(yè)和科研院所已開發(fā)的多種延伸報警系統(tǒng)，主要是基于普通單片機和普通的can總線實現(xiàn)的，這類的延伸報警系統(tǒng)的通用性和開放性不高，而且據(jù)我們了解，目前還沒有任何技術對各種延伸報警系統(tǒng)產(chǎn)品的應用層進行統(tǒng)一規(guī)定，由此造成產(chǎn)品的互聯(lián)性、可靠性不高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于canopen協(xié)議的延伸報警控制裝置及控制方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種基于canopen協(xié)議的延伸報警控制裝置，包括微處理器以及與所述微處理器分別連接的開關量輸入模塊、旋鈕開關模塊、下載電路模塊、按鍵模塊、sd數(shù)據(jù)存儲模塊、can收發(fā)器pca82c250、聲光報警器、顯示模塊以及電源模塊，所述can收發(fā)器pca82c250通過canopen協(xié)議與外界通信，所述微處理器的芯片為stm32f103vbt6。

可選的，所述按鍵模塊包括消音鍵、值班鍵、復位鍵、確認鍵和試燈鍵。

可選的，所述聲光報警器由蜂鳴器和報警燈組成。

可選的，所述顯示模塊為觸摸顯示屏。

可選的，所述開關量輸入模塊為光耦tlp181。

本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述之一的基于canopen協(xié)議的延伸報警控制裝置的控制方法，包括以下步驟：

(1)在一機艙系統(tǒng)的主節(jié)點和至少一個從節(jié)點上分別部署所述延伸報警控制裝置，各個所述延伸報警控制裝置的can收發(fā)器pca82c250之間通過canopen協(xié)議通信；

(2)當所述機艙系統(tǒng)的某一被監(jiān)測點發(fā)生故障時，所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的微處理器生成所述故障對應的報警信息，并將所述報警信息在所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的顯示模塊上進行顯示，以及將所述報警信息在所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的sd數(shù)據(jù)存儲模塊內保存；

(3)所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的微處理器會根據(jù)所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的開關量輸入模塊、旋鈕開關模塊的具體設定，定點定員地通過canopen協(xié)議向相應的從節(jié)點的延伸報警控制裝置的can收發(fā)器pca82c250推送報警信息，所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的微處理器會根據(jù)接收過來的所述報警信息，控制所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的聲光報警器進行聲光報警；

(4)所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的微處理器，根據(jù)是否有消音鍵按下的信號，控制所述聲光報警器的蜂鳴器的關閉，并保持所述聲光報警器的報警燈一直處于閃爍狀態(tài)；

(5)所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的微處理器，根據(jù)所述故障是否在預設時間內得到維修人員的確認，判斷是否將所述報警信息推送到其余全部從節(jié)點的延伸報警裝置，以進行全局呼叫。

可選的，各個所述延伸報警控制裝置的顯示模塊為觸摸顯示屏，且所述觸摸顯示屏的顯示亮度隨著環(huán)境的亮度變化而自動進行調節(jié)。

可選的，所述機艙系統(tǒng)的任一被監(jiān)測點發(fā)生故障時，所述主節(jié)點的延伸報警控制裝置的微處理器根據(jù)所述故障是否消除，控制所述主節(jié)點的延伸報警控制裝置的聲光報警器進行報警，只有當所有故障全部消除時，所述主節(jié)點的延伸報警控制裝置的聲光報警器才會停止報警。

可選的，所述預設時間為兩分鐘，所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的微處理器將所述報警信息推送到其余全部從節(jié)點的延伸報警裝置的時間在所述主節(jié)點的延伸報警控制裝置中設置。

可選的，所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的微處理器將所述報警信息同時推送到其余全部從節(jié)點的延伸報警裝置，或者，所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的微處理器將所述報警信息按照一定時延依次推送到其余各個從節(jié)點的延伸報警裝置。

與現(xiàn)有的技術相比，本發(fā)明的技術方案的有益效果在于：

1、采用stm32f103vbt6作為本發(fā)明的延伸報警裝置的微處理器芯片，該型微處理器芯片性價比高，配置豐富靈活且功耗低；

2、采用can收發(fā)器pca82c250進行主從節(jié)點的延伸報警裝置之間的標準化canopen協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸與通信，使得主從節(jié)點處的不同設備相互連接，且操作按照統(tǒng)一格式，從而提高系統(tǒng)的互聯(lián)性和通用性；

3、本發(fā)明的延伸報警裝置，功能完備，使用簡單方便，可靠性高，性能良好，具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明具體實施例的延伸報警裝置的系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明具體實施例的開關量輸入模塊的光耦內部結構圖；

圖3為本發(fā)明具體實施例的機艙系統(tǒng)中延伸報警裝置的部署示意圖；

圖4為本發(fā)明具體實施例的控制方法流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的一種基于canopen協(xié)議的延伸報警控制裝置及控制方法，作進一步的詳細說明。

如圖1所示，本發(fā)明的延伸報警裝置，包括微處理器100以及分別與微處理器100電連接的開關量輸入模塊101、旋鈕開關模塊102、下載電路模塊103、按鍵模塊104、sd數(shù)據(jù)存儲模塊105、can收發(fā)器pca82c250106、聲光報警器107、顯示模塊108以及電源模塊109。

其中，微處理器100采用stm32f103vbt6作為主控制器芯片，該型芯片性價比高，配置豐富靈活且功耗低。

開關量輸入模塊101采用光耦tlp181來完成設計，如圖2所示，能夠利用光傳送信號，對系統(tǒng)的信號的輸入電路和輸出電路進行隔離，從而能夠有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消除接地回路的干擾，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

旋鈕開關模塊102可以與開關量輸入模塊101配合以實現(xiàn)各種具體設定，例如當延伸報警裝置設置在主節(jié)點上時，旋鈕開關模塊102與開關量輸入模塊101配合，可以實現(xiàn)具體當值的值班室的設定和報警信息輸入方式的設置。

在本發(fā)明的其他實施例中，也可以單獨使用開關量輸入模塊101來設定各項閥值參數(shù)，單獨使用旋鈕開關模塊102選擇延伸報警裝置的工作狀態(tài)。

下載電路模塊103用于將延伸報警裝置與主機等外界設備的硬件電路連接，可以用于向微控制器100燒錄控制程序以及提供軟件更新插件等。

所述按鍵模塊104包括消音鍵、值班鍵、復位鍵、確認鍵、試燈鍵等，所述按鍵模塊104的各個鍵可以是機械按鈕，也可以是觸屏式觸點，其中的試燈鍵用于測試聲光報警器107的led報警燈是否正常運行，確認鍵用于確認報警信息。消音鍵用于消除聲光報警器107的蜂鳴器的聲音，值班鍵用于實現(xiàn)值班室中的上下班打卡。

sd數(shù)據(jù)存儲模塊105用于將各個報警信息進行及時保存，為以后查找報警記錄信息提供方便。

can收發(fā)器pca82c250106能夠基于canopen協(xié)議的can總線實現(xiàn)主節(jié)點和多個從節(jié)點快速通訊，及時地將報警信息從主節(jié)點傳遞到特定的從節(jié)點進行報警，提高了can總線的互聯(lián)性，為船舶等的運行提供安全保障。

聲光報警器107主要由報警燈和蜂鳴器組成，報警燈閃爍時有報警信息，蜂鳴器鳴響時有報警信息。

顯示模塊108為觸摸顯示屏，其顯示亮度能夠隨著環(huán)境的亮度變化自動進行調節(jié)，由此實現(xiàn)節(jié)能。顯示模塊108能夠顯示報警信息、值班信息以及現(xiàn)場情況等。

電源模塊109為微處理器100、開關量輸入模塊101、旋鈕開關模塊102、下載電路模塊103、按鍵模塊104、sd數(shù)據(jù)存儲模塊105、can收發(fā)器pca82c250106、聲光報警器107以及顯示模塊108提供工作電源。

本發(fā)明的延伸報警裝置可以相應地安裝在某系統(tǒng)的主控室內的主控臺(即主節(jié)點)以及各個值班房間(即從節(jié)點)中。當延伸報警裝置應用于船舶機艙系統(tǒng)中時，如圖3所示，在船舶機艙系統(tǒng)的主控室的主控臺1、2中安裝以作為主節(jié)點的延伸報警裝置，在所述船舶機艙的輪機長房間、大管輪房間、二管輪房間、三管輪房間、餐廳房間以及駕駛室房間中安裝以作為各個從節(jié)點的延伸報警裝置，主節(jié)點和從節(jié)點的延伸報警裝置通過各自的can收發(fā)器pca82c250106連接到現(xiàn)場總線can總線上，以實現(xiàn)標準化的canopen協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸與通信。在所述機艙系統(tǒng)中，分布在機艙各監(jiān)測點的傳感器對相應監(jiān)測點進行數(shù)據(jù)收集，例如機艙環(huán)境溫度、實時艙底水位、實時液壓、實時氧氣濃度、實時煙霧信息等環(huán)境信息數(shù)據(jù)以及主機、發(fā)動機、發(fā)電機等機電設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被收集起來，通過plc或a/d轉換器等進行信號轉換和初步處理后，傳輸?shù)街骺嘏_1或2的延伸報警裝置的微處理器100上，主控臺1或2的微處理器100對這些數(shù)據(jù)進行詳細地分析處理，如果判定某個數(shù)值超出限定范圍，則認定發(fā)生故障，例如環(huán)境突變或者相應的機電設備的運行狀態(tài)不佳，由此產(chǎn)生報警信息顯示在主控臺1或2的延伸報警裝置的顯示模塊108上，同時主控臺的延伸報警裝置的聲光報警器107進行聲光報警。從節(jié)點處通過can收發(fā)器pca82c250，接收主節(jié)點的報警信息等并控制其蜂鳴器報警以及其顯示模塊的運行。

本實施例中，主控臺1和主控臺2是是整個系統(tǒng)的管理核心部分，主控臺1為主節(jié)點，主控臺2為浮動主節(jié)點。作為主節(jié)點時，用于配置canopen協(xié)議通信網(wǎng)絡的通信參數(shù)和各從節(jié)點的應用參數(shù)，并且監(jiān)控整個通信網(wǎng)絡的運行，并可以顯示各個報警信息以及可控制遠程設備運行；作為浮動主節(jié)點，用于配置canopen協(xié)議通信網(wǎng)絡中各從節(jié)點的應用參數(shù)，并且可以在主節(jié)點出現(xiàn)故障的情況下，接替主節(jié)點的所有功能。主節(jié)點的延伸報警裝置的顯示模塊108可以顯示的報警信息主要有主機故障、發(fā)動機故障、電源失電、傳感器短路或斷路、通信故障、從節(jié)點故障和監(jiān)測點越限等。當在船舶機艙系統(tǒng)中某一方面出現(xiàn)故障時，主節(jié)點和設置的當前值班的從節(jié)點的延伸報警裝置的聲光報警器107都會發(fā)出聲光報警信號。如果在聲光報警信號發(fā)出后，在設定時間內相關值班人員可以通過按鍵模塊104對聲光報警信號進行應答消音處理，且可以通過旋鈕開關模塊102設置值班轉移或全局呼叫。當報警發(fā)生后，sd數(shù)據(jù)存儲模塊105將存儲該報警信息，值班人員可以在以后查詢到該報警信息并對該報警信息進行日歷時鐘設置、報警編號及名稱的修改或添加等操作。所述船舶機艙系統(tǒng)中任何一方面出現(xiàn)故障，主節(jié)點的延伸報警裝置的聲光報警器107都會報警，且只有當全部故障消除后，主節(jié)點的延伸報警裝置的聲光報警器107才會停止報警。

結合圖1、圖3、圖4來詳細敘述本發(fā)明的基于canopen協(xié)議的延伸報警控制裝置的控制方法，包括下列步驟：

(1)在一機艙系統(tǒng)的主節(jié)點和至少一個從節(jié)點上分別部署所述延伸報警控制裝置，各個所述延伸報警控制裝置的can收發(fā)器pca82c250之間通過canopen協(xié)議通信；所述機艙系統(tǒng)的各個被監(jiān)測點的傳感器實時采集數(shù)據(jù)；

(2)當所述主節(jié)點處根據(jù)某一被監(jiān)測點的傳感器采集的數(shù)據(jù)判斷出所述被監(jiān)測點發(fā)生故障時，所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的微處理器(以下簡稱主節(jié)點處的微處理器)處理生成所述故障對應的報警信息，并將所述報警信息顯示在所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的顯示模塊上，以及將所述報警信息在所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的sd數(shù)據(jù)存儲模塊內保存，為以后查找報警信息提供方便，同時控制所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的聲光報警器的報警燈(以下簡稱主節(jié)點處的報警燈)閃爍、蜂鳴器(以下簡稱主節(jié)點處的蜂鳴器)響起報警聲音；

(3)所述主節(jié)點處的微處理器會根據(jù)所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的開關量輸入模塊、旋鈕開關模塊的具體設定，確定具體當值的值班室(即對應的從節(jié)點)，進而所述主節(jié)點處的延伸報警控制裝置的can收發(fā)器pca82c250定點定員地通過canopen協(xié)議向所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的can收發(fā)器pca82c250推送所述報警信息，所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的微處理器(以下簡稱從節(jié)點處的微處理器)會根據(jù)接收過來的所述報警信息，控制所述從節(jié)點的延伸報警控制裝置的聲光報警器的報警燈(以下簡稱從節(jié)點處的報警燈)閃爍、蜂鳴器(以下簡稱從節(jié)點處的蜂鳴器)響起報警聲音，以進行聲光報警；

(4)所述從節(jié)點處的微處理器，根據(jù)是否有從節(jié)點的延伸報警控制裝置的按鍵模塊(以下簡稱從節(jié)點處的按鍵模塊)的消音鍵按下的信號，控制所述從節(jié)點處的蜂鳴器關閉而消音，并保持所述從節(jié)點處的報警燈持續(xù)閃爍；

(5)所述從節(jié)點處的微處理器，根據(jù)所述故障是否在預設時間內得到維修人員的確認(即是否有所述從節(jié)點處的按鍵模塊的確認鍵按下的信號)，例如兩分鐘內是否得到維修人員的確認，判斷是否將所述報警信息推送到其余全部從節(jié)點處的延伸報警裝置，以進行全局呼叫，其中，具體的全局推送報警信息的時間可以在主節(jié)點中通過旋鈕開關模塊設置。所述從節(jié)點處的微處理器可以將所述報警信息同時推送到其余全部從節(jié)點的延伸報警裝置，也可以將所述報警信息按照一定時延依次推送到其余各個從節(jié)點的延伸報警裝置。在此，通過從節(jié)點處的微處理器直接處理是否全局呼叫，可以減輕主節(jié)點處的微處理器的工作，增強從節(jié)點之間的互聯(lián)性。

(6)主節(jié)點處的微處理器，根據(jù)所有故障是否全部消除，來控制其蜂鳴器和報警燈工作，當還有任何一個故障未消除時，主節(jié)點處的報警燈會持續(xù)閃爍，主節(jié)點處的蜂鳴器會根據(jù)主節(jié)點處的按鍵模塊的消音鍵是否按下來持續(xù)聲音報警或者關閉。只有當故障全部消除時，主節(jié)點處的蜂鳴器和報警燈才會停止工作，聲光報警才會消除。

綜上所述，本發(fā)明采用stm32f103vbt6作為微處理器芯片，性價比高，配置豐富靈活且功耗低；與現(xiàn)有的采用普通的單片機并基于can總線實現(xiàn)的延伸報警系統(tǒng)相比，本發(fā)明使用的canopen協(xié)議具有更高的通用性和開放性；此外本發(fā)明的延伸報警裝置及其控制方法，可靠性高，性能良好，功能完備，使用簡單方便。

以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發(fā)明的構思在現(xiàn)有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。