專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于rs232和rs485總線的火災(zāi)集散式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑物火災(zāi)報(bào)警技術(shù)領(lǐng)域， 一種基于RS232和RS485總線 的火災(zāi)集散式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
加強(qiáng)火災(zāi)的監(jiān)控工作是眾多防范手段的重中之重，尤其是大空間建筑物的 電氣火災(zāi)監(jiān)控工作，它密切關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，也是目前國(guó)內(nèi)消防領(lǐng) 域研究的熱點(diǎn)。另外，在計(jì)算機(jī)房等安裝有大量精密電氣設(shè)備的場(chǎng)所內(nèi)布有大 量的電源線和信號(hào)線，監(jiān)測(cè)到線路異常的升溫對(duì)防止火災(zāi)非常重要；在圖書(shū)館、 檔案館等文獻(xiàn)資料貯藏地點(diǎn)，火災(zāi)的早期防范與報(bào)警可以避免重大的經(jīng)濟(jì)損失。 火災(zāi)監(jiān)控報(bào)警技術(shù)是關(guān)系到人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的技術(shù)。目前，各個(gè)大中性城 市火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在化大空間樓宇以及重要場(chǎng)所(如政府機(jī)關(guān)， 電信部門(mén)等)中廣泛應(yīng)用，成為人民生命財(cái)產(chǎn)安全的有利保障和消防安全報(bào)警 領(lǐng)域中新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
目前火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)大都采用管理中心控制單元直接與報(bào)警探測(cè)器進(jìn)行通 信，采用集中管理的方式，由于管理中心系統(tǒng)負(fù)載能力有限，使得接入到整個(gè) 報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)傳感器數(shù)量相對(duì)比較少， 一定程度上限制了對(duì)大型樓宇火災(zāi)監(jiān)控的 能力；在采用集散式的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)有的下位機(jī)報(bào)警控制器處理和顯示 功能有限，不能將報(bào)警探測(cè)器的探測(cè)信息完整顯示。就功能而言，目前缺少能 夠既能反映普通火災(zāi)信息(如溫度、煙霧濃度)，又能夠反映電氣設(shè)備和電氣線 路運(yùn)行參數(shù)的火災(zāi)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，因此火災(zāi)報(bào)警中心管理軟件尚不能同時(shí)針對(duì)普通 火災(zāi)和電氣火災(zāi)信號(hào)作出實(shí)時(shí)顯示和有效的消防動(dòng)作。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于RS232和RS485總線的火災(zāi)集散式監(jiān)
控網(wǎng)絡(luò)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是
包括總線控制設(shè)備、分布于不同空間的多臺(tái)各類(lèi)報(bào)警探測(cè)器火災(zāi)報(bào)警控制 用的下位機(jī)和上位機(jī)管理中心；總線控制設(shè)備中的單片機(jī)IC1芯片中，分別通過(guò) 2個(gè)I/O 口與4個(gè)的用于完成RS-485信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC3芯片連接，每 一個(gè)IC3芯片的輸出口與分布于不同空間的多臺(tái)下位機(jī)連接，另外2個(gè)I/O 口經(jīng)
光耦元件與用于完成RS-232信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC2芯片的一端連接，IC2 芯片的另一端與上位機(jī)管理中心工控機(jī)串口連接。
所述的IC1芯片為PIC16F877單片機(jī)，用RB、 RD兩個(gè)I/O 口輸出控制信 號(hào)，其中RB 口 8個(gè)通道與4個(gè)用于完成RS-485信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC3芯 片控制端相連，RD2和RD3兩個(gè)通道與光耦芯片的控制端相連。
所述的IC3芯片為MAX487芯片，該芯片的控制端RE和DE端與控制器 IC1的I/O 口相連，串行接口接收端DI和發(fā)送端RO與IC1芯片的串行接口相 連；芯片IC3芯片的輸出為A、 B兩條雙絞線，與下位機(jī)報(bào)警控制器的RS485 接口相連接；IC3芯片共有4個(gè)，連接方式相同。
所述的光耦芯片為兩片6N137芯片，第一光耦片芯片的接收端與用于完成 RS-232信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC2芯片的發(fā)送端RS—OUT相連，發(fā)送端與IC1 芯片的串行接口接收端相連;第二光耦芯片的發(fā)送端與IC2芯片的接收端RSJN 相連，接收端與IC1芯片的串行接口發(fā)送端相連，使能端與IC1芯片的I/O 口 D2、 D3端相連。
所述的IC2芯片為MAX232芯片，RS232信號(hào)輸出引腳T2—OUT與上位機(jī) 串行接口接收端R連接，TTL電平信號(hào)輸入引腳T2一IN與第二光耦芯片的發(fā)送 端口連接，TTL電平信號(hào)輸出引腳R2—OUT與第一光耦芯片的接收端連接， RS232信號(hào)輸入引腳R2—OUT與上位機(jī)串行接口發(fā)送端T連接。
所述的下位機(jī)以ARM單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)，通過(guò)A/D采樣端口和 數(shù)字1/0 口與用于感應(yīng)普通火災(zāi)的溫度探測(cè)器、煙霧濃度探測(cè)器，以及用于監(jiān)控 電氣火災(zāi)的電流、電壓和漏電流傳感器相連；以LCD顯示器和觸摸屏作為人機(jī) 交互的接口；通過(guò)RS-485總線進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)布和控制命令接受。
所述的上位機(jī)為工控機(jī)，安裝接收并處理下位機(jī)發(fā)送信息的軟件，通過(guò)工 控機(jī)串行接口發(fā)送命令并接收返回信息。
本實(shí)用新型與技術(shù)背景相比，具有的有益效果是采用RS-485雙絞線進(jìn)行 遠(yuǎn)距離信號(hào)傳送，信號(hào)穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)；能夠?qū)?00個(gè)不同空間的普 通火災(zāi)和電氣火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)控和報(bào)警，上位機(jī)和下位機(jī)均有良好的人機(jī)交互界面， 便于操作。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2是IC3芯片管腳連線圖。
圖3是IC2芯片管腳連線圖。
圖4是光耦芯片管腳連線圖。
圖5是總線控制設(shè)備控制單片機(jī)IC1管腳分配圖。
圖6是總線轉(zhuǎn)換設(shè)備電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括總線控制設(shè)備、分布于不同空間的多臺(tái)接入
各類(lèi)報(bào)警探測(cè)器的下位機(jī)和上位機(jī)管理中心；總線控制設(shè)備中的單片機(jī)IC1芯 片中，分別通過(guò)2個(gè)I/O 口與4個(gè)的用于完成RS-485信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC3 芯片連接，每一個(gè)IC3芯片的輸出口與分布于不同空間的多臺(tái)下位機(jī)連接，另 外2個(gè)I/O 口經(jīng)光耦元件與用于完成RS-232信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC2芯片的 一端連接，IC2芯片的另一端與上位機(jī)管理中心工控機(jī)串口連接。
如圖5所示，所述的IC1芯片為PIC16F877單片機(jī)，用RB、 RD兩個(gè)I/O 口輸出控制信號(hào)，其中RB 口 8個(gè)通道與4個(gè)用于完成RS-485信號(hào)和TTL信號(hào) 轉(zhuǎn)化的IC3芯片控制端相連，RD2和RD3兩個(gè)通道與光耦芯片的控制端相連。
如圖2所示，所述的IC3芯片為MAX487芯片，該芯片的控制端RE和DE 端與控制器IC1的I/O 口相連，串行接口接收端DI和發(fā)送端RO與IC1芯片的 串行接口相連；IC3芯片的輸出為A、 B兩條雙絞線，與下位機(jī)報(bào)警控制器的 RS485接口相連接；IC3芯片共有4個(gè)，連接方式相同。
如圖4所示，所述的光耦芯片為兩片6N137芯片，第一光耦片芯片的接收 端與用于完成RS-232信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC2芯片的發(fā)送端RS—OUT相連， 發(fā)送端與IC1芯片的串行接口接收端相連；第二光耦芯片的發(fā)送端與IC2芯片 的接收端RS—IN相連，接收端與IC1芯片的串行接口發(fā)送端相連，使能端與IC1 芯片的I/0 口 D2、 D3端相連。
如圖3所示，所述的IC2芯片為MAX232芯片，RS232信號(hào)輸出引腳T2—OUT 與上位機(jī)串行接口接收端R連接，TTL電平信號(hào)輸入引腳T2一IN與第二光耦芯 片的發(fā)送端口連接，TTL電平信號(hào)輸出引腳R2—OUT與第一光耦芯片的接收端 連接，RS232信號(hào)輸入引腳R2_OUT與上位機(jī)串行接口發(fā)送端T連接。
所述的下位機(jī)以ARM單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)，通過(guò)A/D采樣端口和 數(shù)字1/0 口與用于感應(yīng)普通火災(zāi)的溫度探測(cè)器、煙霧濃度探測(cè)器，以及用于監(jiān)控 電氣火災(zāi)的電流、電壓和漏電流傳感器相連；以LCD顯示器和觸摸屏作為人機(jī) 交互的接口；通過(guò)RS-485總線進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)布和控制命令接受。
所述的上位機(jī)為工控機(jī)，安裝接收并處理下位機(jī)發(fā)送信息的軟件，通過(guò)工 控機(jī)串行接口發(fā)送命令并接收返回信息。
下位機(jī)為基于ARM處理器的嵌入式信號(hào)采集控制系統(tǒng)，分布在監(jiān)控樓宇內(nèi) 不同空間。下位機(jī)報(bào)警控制器直接與普通火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器和電氣運(yùn)行狀態(tài)探測(cè) 器相連，實(shí)時(shí)采集溫度，煙霧普通火災(zāi)探測(cè)器監(jiān)測(cè)信號(hào)和電流,電壓,漏電流等電氣 運(yùn)行狀態(tài)探測(cè)器的檢測(cè)信號(hào),下位機(jī)保存有各個(gè)參數(shù)指標(biāo)的報(bào)警極限值，當(dāng)監(jiān)測(cè) 參數(shù)超過(guò)報(bào)警極限值時(shí)，下位機(jī)將發(fā)出報(bào)警動(dòng)作，對(duì)普通火災(zāi)和電氣火災(zāi)的發(fā) 出報(bào)警信號(hào),同時(shí)下位機(jī)報(bào)警控制器能夠?qū)崟r(shí)接收上位機(jī)集中控制計(jì)算機(jī)的控制 指令并依據(jù)指令進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作。各臺(tái)下位機(jī)通過(guò)A/D采樣端口和數(shù)字端口接 收普通火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器和電氣狀態(tài)探測(cè)器的監(jiān)控參數(shù)，通過(guò)RS—485接口并行 接入監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，相互獨(dú)立完成監(jiān)控報(bào)警工作。
上位機(jī)管理中心采用工控機(jī)作為集中控制計(jì)算機(jī)，通過(guò)安裝與工控機(jī)的管 理中心軟件，向各臺(tái)下位機(jī)報(bào)警控制器發(fā)出控制命令，同時(shí)能夠接收并顯示各 臺(tái)下位機(jī)報(bào)警控制器的監(jiān)測(cè)信息。同時(shí)管理中心軟件還可以對(duì)報(bào)警紀(jì)錄進(jìn)行自 動(dòng)保存。上位機(jī)管理中心通過(guò)工控機(jī)串口與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
總線控制設(shè)備負(fù)責(zé)連接監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的上位機(jī)管理中心和下位機(jī)報(bào)警控制器， 其電路原理圖如圖6所示，核心元件為處理器IC1，即PIC16F877單片機(jī)，4片 RS485轉(zhuǎn)換芯片IC3,gp MAX487， 1片RS232轉(zhuǎn)換芯片IC2，即MAX232，以及 2片光耦芯片6N137?？偩€控制設(shè)備負(fù)責(zé)RS—485與RS-232信號(hào)之間的轉(zhuǎn)化， 并能接收上位機(jī)發(fā)送的命令，進(jìn)行判斷后將命令分配到不同的監(jiān)控線路?？偩€ 控制設(shè)備在外部有5對(duì)接口，其中，4對(duì)接口為RS-485信號(hào)引出接口，與4條 監(jiān)控線路上的各臺(tái)下位機(jī)RS-485接口連接，完成下位機(jī)與總線控制設(shè)備之間的 連接，另一對(duì)接口為RS-232信號(hào)引出接口，與管理中心工控機(jī)的串口連接，完 成上位機(jī)與總線控制設(shè)備之間的連接。
總線控制設(shè)備用IC3進(jìn)行RS-485差分信號(hào)與TTL電平信號(hào)的轉(zhuǎn)化，如圖2 所示，A、 B端為RS485差分信號(hào)線，用來(lái)與各臺(tái)下位機(jī)進(jìn)行通信，RO端為信 號(hào)發(fā)送端與單片機(jī)IC1的串口輸入引腳相連，DI端為信號(hào)輸入端，與單片機(jī)IC1 的串口輸出引腳相連。
用IC2完成RS-232差分信號(hào)與TTL電平信號(hào)的轉(zhuǎn)化，如圖3所示，RS232 信號(hào)輸入引腳與工控機(jī)串行接口發(fā)送端進(jìn)行連接，TTL電平信號(hào)輸出引腳與光 耦芯片11的接收端口連接，TTL電平信號(hào)輸入引腳與光耦芯片12的發(fā)送端連 接，RS232信號(hào)輸出引腳與工控機(jī)串行接口接收端進(jìn)行連接。外接電容芯片以 濾波，減少外部干擾。
由于IC2的工作狀態(tài)不能由IC1進(jìn)行直接控制，因此，采用2片光耦芯片6N137作為IC2與控制器ICl的通信中介，如圖4所示，IC1的I/O 口 D2、 D3 與2片光耦芯片的使能端相連，對(duì)光耦芯片的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，從而間接對(duì) IC2進(jìn)行控制。第一光耦芯片的接收端與IC2芯片的發(fā)送端相連，發(fā)送端與IC1 芯片的串行接口接收端相連，第二光耦芯片的發(fā)送端與IC2芯片的接收端相連， 接收端與IC1芯片的串行接口發(fā)送端相連，使能端與IC1的D2、 D3端相連。 由智能芯片IC1對(duì)轉(zhuǎn)換過(guò)程進(jìn)行控制，IC1為PIC16F877單片機(jī)，引腳如圖5 所示，其I/O 口 B0 B7與IC3的控制端相連接，1/0 口 D2、D3與光耦芯片6N137 的使能端EN相連接，串口輸入端IN與4片IC3和光耦芯片的發(fā)送端相連接， 串口輸出端OUT與4片IC3和光耦芯片的接收端相連接。IC1接收由上位機(jī)發(fā) 送的命令，進(jìn)行判斷后，通過(guò)I/0口對(duì)IC2和光耦芯片發(fā)出控制信號(hào)，從而選通 不同的通信線路。
權(quán)利要求1、一種基于RS232和RS485總線的火災(zāi)集散式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，其特征在于包括總線控制設(shè)備、分布于不同空間的多臺(tái)接入各類(lèi)報(bào)警探測(cè)器的下位機(jī)和上位機(jī)管理中心；總線控制設(shè)備中的單片機(jī)IC1芯片中，分別通過(guò)2個(gè)I/O口與4個(gè)的用于完成RS-485信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC3芯片連接，每一個(gè)IC3芯片的輸出口與分布于不同空間的多臺(tái)下位機(jī)連接，另外2個(gè)I/O口經(jīng)光耦元件與用于完成RS-232信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC2芯片的一端連接，IC2芯片的另一端與上位機(jī)管理中心工控機(jī)串口連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RS232和RS485總線的火災(zāi)集散式監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的IC1芯片為PIC16F877單片機(jī)，用RB、 RD兩個(gè) I/O 口輸出控制信號(hào)，其中RB 口 8個(gè)通道與4個(gè)用于完成RS-485信號(hào)和TTL 信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC3芯片控制端相連，RD2和RD3兩個(gè)通道與光耦芯片的控制端相 連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RS232和RS485總線的火災(zāi)集散式監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的IC3芯片為MAX487芯片，該芯片的控制端RE 和DE端與控制器IC1的I/O 口相連，串行接口接收端DI和發(fā)送端RO與IC1 芯片的串行接口相連；IC3芯片的輸出為A、 B兩條雙絞線，與下位機(jī)報(bào)警控 制器的RS485接口相連接；IC3芯片共有4個(gè)，連接方式相同。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RS232和RS485總線的火災(zāi)集散式監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的光耦芯片為兩片6N137芯片，第一光耦片芯片的 接收端與用于完成RS-232信號(hào)和TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化的IC2芯片的發(fā)送端RS—OUT 相連，發(fā)送端與IC1芯片的串行接口接收端相連；第二光耦芯片的發(fā)送端與IC2 芯片的接收端RS一IN相連，接收端與IC1芯片的串行接口發(fā)送端相連，使能端 與IC1芯片的I/O 口 D2、 D3端相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RS232和RS485總線的火災(zāi)集散式監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的IC2芯片為MAX232芯片，RS232信號(hào)輸出引腳 T2—OUT與上位機(jī)串行接口接收端R連接，TTL電平信號(hào)輸入引腳T2—IN與第 二光耦芯片的發(fā)送端口連接，TTL電平信號(hào)輸出引腳R2JXJT與第一光耦芯片 的接收端連接，RS232信號(hào)輸入引腳R2—OUT與上位機(jī)串行接口發(fā)送端T連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RS232和RS485總線的火災(zāi)集散式監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的下位機(jī)以ARM單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)，通過(guò)A/D采樣端口和數(shù)字I/O 口與用于感應(yīng)普通火災(zāi)的溫度探測(cè)器、煙霧濃度探測(cè) 器，以及用于監(jiān)控電氣火災(zāi)的電流、電壓和漏電流傳感器相連；以LCD顯示器 和觸摸屏作為人機(jī)交互的接口；通過(guò)RS-485總線進(jìn)行監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)發(fā)布和控制命令接受。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于RS232和RS485總線的火災(zāi)集散式監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)，其特征在于所述的上位機(jī)為工控機(jī)，安裝接收并處理下位機(jī)發(fā)送信 息的軟件，通過(guò)工控機(jī)串行接口發(fā)送命令并接收返回信息。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于RS232和RS485總線的火災(zāi)集散式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。分為下位機(jī)報(bào)警控制器和上位機(jī)管理平臺(tái)(即集中控制計(jì)算機(jī))組成。各臺(tái)下位機(jī)報(bào)警控制器通過(guò)4條RS485總線的物理層雙絞線與總線控制設(shè)備進(jìn)行連接，每臺(tái)監(jiān)控總線可以最多可以接入128臺(tái)下位機(jī)報(bào)警控制器，總線控制設(shè)備將RS485物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232物理信號(hào)，再與集中控制計(jì)算機(jī)連接。下位機(jī)報(bào)警控制器接收普通火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器的檢測(cè)信號(hào)和電氣運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)。上位機(jī)集中控制計(jì)算機(jī)能夠接收并顯示各臺(tái)下位機(jī)報(bào)警控制器的監(jiān)測(cè)信息，同時(shí)發(fā)出控制命令。本實(shí)用新型的具有控空間范圍廣，穩(wěn)定性強(qiáng)，報(bào)警控制器便于接入等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08B25/00GK201072587SQ200720111240
公開(kāi)日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者華 周, 偉 孫, 健 孫, 王隆英 申請(qǐng)人:浙江大學(xué);江山科潤(rùn)電力設(shè)備有限公司