專(zhuān)利名稱(chēng)：超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，主要應(yīng)用于沒(méi)有條件設(shè)置
有線(xiàn)消防系統(tǒng)的古建筑、臨時(shí)建筑、臨時(shí)展廳的火情監(jiān)視和火災(zāi)報(bào)警。
背景技術(shù)：
當(dāng)前建筑消防主要使用的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是總線(xiàn)制分布式火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，雖然在系 統(tǒng)安裝方面比過(guò)去大大方便，但是仍然存在需要建筑體內(nèi)預(yù)布線(xiàn)，系統(tǒng)安裝布線(xiàn)繁瑣并且 成本高，而且系統(tǒng)擴(kuò)展性能差，線(xiàn)路易老化或遭到腐蝕，故障發(fā)生率較高。對(duì)于一些沒(méi)有條 件設(shè)置有線(xiàn)消防系統(tǒng)的古建筑、臨時(shí)建筑、臨時(shí)展廳來(lái)說(shuō)，配備有線(xiàn)消防報(bào)警系統(tǒng)不僅成本 高，而且難度也相當(dāng)大，容易對(duì)古建筑造成破壞。而無(wú)線(xiàn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足日益發(fā)展的 市場(chǎng)需求，它具有無(wú)需布線(xiàn)、安裝快捷容易、對(duì)建筑物表面的最小破壞性和功能多樣化等特 點(diǎn)。國(guó)內(nèi)目前尚無(wú)成熟的無(wú)線(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，而國(guó)外無(wú)線(xiàn)火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品存在著擴(kuò)展能 力差、價(jià)格昂貴、系統(tǒng)組建繁瑣等問(wèn)題，不能滿(mǎn)足我國(guó)日益增長(zhǎng)的對(duì)無(wú)線(xiàn)消防產(chǎn)品的需求。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是為了避免上述技術(shù)所存在的不足之處，提供一種安裝便利、價(jià)格低
廉、性能可靠的超低功耗的無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置。 本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是 —種超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于它由微控制器、至少一個(gè) 超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊、至少一個(gè)超低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)及報(bào) 警模塊和顯示與控制終端構(gòu)成；超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊和超低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感 器模塊的報(bào)警輸出通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸傳送給無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的輸出端與微控 制器的輸入端連接，微控制器的輸出端與顯示與控制終端連接。 上述超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊由超低功耗單片機(jī)MCU，溫度傳感器、超低功耗無(wú) 線(xiàn)收發(fā)模塊以及電源組成；溫度傳感器的輸出端接跟隨運(yùn)算放大器的輸入端，跟隨運(yùn)算放 大器的輸出端接RC濾波電路，濾波電路的輸出端接超低功耗單片機(jī)的P6. A0ADC端口 ，晶振 電路的兩個(gè)輸出端分別接單片機(jī)的XIN， X0UT端口 ；超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)SPI接口與 單片機(jī)MCU相連接，光電報(bào)警電路連接單片機(jī)的Pl. 010端口 。 上述低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊由超低功耗單片機(jī)MCU，光電煙霧傳感器、放 大控制電路、超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及電源組成；其中，紅外發(fā)光二極管與紅外接收二極 管及其外圍控制電路構(gòu)成光電煙霧傳感器有三個(gè)端口與超低功耗單片機(jī)相連，參考電壓端 口輸出連接單片機(jī)的P6.A0ADC端口，單片機(jī)的P2. 110 口的輸出接光電煙霧傳感器的控制 端，光電煙霧傳感器的輸出接單片機(jī)的P6.A2ADC端口，晶振電路的兩個(gè)輸出端分別接單片 機(jī)的XIN， XOUT端口，超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)SPI接口與單片機(jī)MCU相連接，光電報(bào)警 電路連接單片機(jī)的Pl. 010端口 。 上述顯示與控制終端由無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、微處理器MCU、串口轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)及顯示器組成；其中無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)SPI接口與微處理器連接，微處理器對(duì)接收的信息進(jìn)行
處理，通過(guò)微處理器的UART接口接串口模塊，并通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)顯示建筑
物場(chǎng)景三維圖并標(biāo)注各傳感器的位置、狀態(tài)及報(bào)警信息與位置。 上述微控制器采用TI公司MSP430F148單片機(jī)。 上述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊采用CC2420。 上述溫度傳感器采用AD590溫度傳感器。 上述煙霧傳感器用紅外發(fā)光二極管0P231和紅外接收二極管0P801SL及輔助電路 構(gòu)成。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是可以在沒(méi)有條件設(shè)置有線(xiàn)消防系統(tǒng)的古建筑、臨時(shí)建筑、臨 時(shí)展廳等一定區(qū)域內(nèi)布設(shè)多個(gè)傳感器可同時(shí)工作。具有無(wú)需布線(xiàn)、安裝快捷容易、對(duì)建筑物 表面的最小破壞性和功能多樣化等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有報(bào)警迅速和準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可有效防止誤 報(bào)和漏報(bào)火情的現(xiàn)象，提高了消防工作的自動(dòng)化水平，適宜城市和地區(qū)對(duì)消防的綜合管理 和控制。同時(shí)具有在電池供電下長(zhǎng)時(shí)間工作能力，不需要外部電源和布線(xiàn)以及低成本的特 點(diǎn)。 本實(shí)用新型的工作過(guò)程是超低功耗無(wú)線(xiàn)感煙、感溫傳感器模塊根據(jù)建筑物的環(huán) 境安裝在需監(jiān)控火災(zāi)的現(xiàn)場(chǎng)，不需要預(yù)先挖槽布線(xiàn)以及提供外部電源，傳感器模塊內(nèi)的溫 度和光電煙霧傳感器通過(guò)超低功耗單片機(jī)進(jìn)行控制和編碼，并形成報(bào)警信號(hào)并通過(guò)CC2420 無(wú)線(xiàn)低功耗發(fā)射接收芯片發(fā)送，由CC2420接收電路接收?qǐng)?bào)警信號(hào)并通過(guò)地址譯碼器譯碼 后傳送給微控制器，微控制器綜合感溫感煙報(bào)警信息通過(guò)串口與顯示、報(bào)警與控制終端，計(jì) 算機(jī)顯示建筑物場(chǎng)景三維圖并標(biāo)注各傳感器的位置、狀態(tài)及報(bào)警信息與位置。無(wú)線(xiàn)傳輸 IEEE8. 0. 15. 4協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)多傳感器模塊的低功耗數(shù)據(jù)傳輸和控制。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫傳感器模塊的結(jié)構(gòu)框圖。 圖3是超低功耗無(wú)線(xiàn)感煙傳感器模塊的結(jié)構(gòu)框圖。 圖4是顯示與控制終端示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示一種超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，它由微控制器、至少一個(gè) 超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊、至少一個(gè)超低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊 和顯示與控制終端構(gòu)成；超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊和超低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊 通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方式與無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的輸出端與微控制器 的輸入端連接，微控制器的輸出端與顯示與控制終端連接。 如圖2所示上述超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊由超低功耗單片機(jī)MCU，溫度傳感 器、超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及電源組成；溫度傳感器的輸出端接跟隨運(yùn)算放大器的輸入 端，運(yùn)算放大器的輸出端接RC濾波電路，濾波電路的輸出端接超低功耗單片機(jī)的P6. AOADC 端口 ，晶振電路的兩個(gè)輸出端分別接單片機(jī)的XIN， XOUT端口 。超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò) SPI接口與單片機(jī)MCU相連接，光電報(bào)警電路連接單片機(jī)的Pl. 010端口 。單片機(jī)單元負(fù)責(zé)控制整個(gè)傳感器的操作，包括數(shù)字濾波、補(bǔ)償操作和處理本身采集的數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn) 行初步判決等工作；為了實(shí)現(xiàn)超低功耗延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，單片機(jī)采用休眠與工作交替 方式運(yùn)行，并只在出現(xiàn)火災(zāi)信息時(shí)啟動(dòng)無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊發(fā)射報(bào)警信息，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的工作 狀態(tài)還要執(zhí)行IEEE8. 0. 15. 4協(xié)議。 如圖3所示上述低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊由超低功耗單片機(jī)MCU，光電煙 霧傳感器、放大控制電路、超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及電源組成；其中，紅外發(fā)光二極管與 紅外接收二極管及其外圍控制電路構(gòu)成光電煙霧傳感器有三個(gè)端口與超低功耗單片機(jī)相 連，參考電壓端口輸出連接單片機(jī)的P6. A0ADC端口 ，單片機(jī)的P2. 110 口的輸出接光電煙霧 傳感器的控制端，光電煙霧傳感器的輸出接單片機(jī)的P6. A2ADC端口 ，晶振電路的兩個(gè)輸出 端分別接單片機(jī)的XIN， X0UT端口 ，超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)SPI接口與單片機(jī)MCU相連 接，光電報(bào)警電路連接單片機(jī)的P1.0I0端口。單片機(jī)單元負(fù)責(zé)控制整個(gè)傳感器的操作，包 括數(shù)字濾波、補(bǔ)償操作和處理本身采集的數(shù)據(jù)，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步判決等工作；為了實(shí) 現(xiàn)超低功耗延長(zhǎng)電池的使用時(shí)間，單片機(jī)采用休眠與工作交替方式運(yùn)行，并只在出現(xiàn)火災(zāi) 信息時(shí)啟動(dòng)無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊發(fā)射報(bào)警信息，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的工作狀態(tài)還要執(zhí)行IEEE8. 0. 15. 4 協(xié)議。 如圖4所示上述微處理器顯控終端由無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、微處理器MCU、串口轉(zhuǎn)換電 路、計(jì)算機(jī)及顯示器組成；其中無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)SPI接口與微處理器連接，微處理器對(duì)接 收的信息進(jìn)行處理，通過(guò)微處理器的UART接口接串口模塊，并通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)相連，計(jì) 算機(jī)顯示建筑物場(chǎng)景三維圖并標(biāo)注各傳感器的位置、狀態(tài)及報(bào)警信息與位置。無(wú)線(xiàn)收發(fā)模 塊與微處理器MCU將執(zhí)行IEEE8. 0. 15. 4協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)多傳感器的通信、數(shù)據(jù)傳輸和控制。 上述超低功耗無(wú)線(xiàn)感煙、感溫傳感器模塊根據(jù)建筑物的環(huán)境安裝在需監(jiān)控火災(zāi)的 現(xiàn)場(chǎng)，不需要預(yù)先挖槽布線(xiàn)以及提供外部電源，傳感器模塊內(nèi)的溫度和光電煙霧傳感器通 過(guò)超低功耗單片機(jī)進(jìn)行控制和編碼，并形成報(bào)警信號(hào)并通過(guò)CC2420無(wú)線(xiàn)低功耗發(fā)射接收 芯片發(fā)送，由CC2420接收電路接收?qǐng)?bào)警信號(hào)并通過(guò)地址譯碼器譯碼后傳送給微控制器，微 控制器綜合感溫感煙報(bào)警信息通過(guò)串口與顯示、報(bào)警與控制終端，計(jì)算機(jī)顯示建筑物場(chǎng)景 三維圖并標(biāo)注各傳感器的位置、狀態(tài)及報(bào)警信息與位置。無(wú)線(xiàn)傳輸IEEE8. 0. 15. 4協(xié)議實(shí)現(xiàn) 對(duì)多傳感器模塊的低功耗數(shù)據(jù)傳輸和控制。 上述無(wú)線(xiàn)收發(fā)及報(bào)警模塊采用CC2420。 CC2420是Chipcon公司推出的首款符合 2. 4GHz IEEE 802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器。它基于Chipcon公司的SmartRF 03技術(shù)，以 0. 18 ii mCM0S工藝制成，只需極少外部元器件，性能穩(wěn)定且功耗極低。CC2420的選擇性和敏 感性指數(shù)超過(guò)了IEEE 802. 15.4標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用 此芯片開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250kbps，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的快速組 網(wǎng)。 上述微控制器采用TI公司MSP430單片機(jī)。它是一種具有集成度高、功能豐富、 功耗極低等技術(shù)特點(diǎn)的16位單片機(jī)，最顯著的特點(diǎn)就是它的超低功耗，在1. 8V 3. 6V電 壓、lMHz的時(shí)鐘條件下運(yùn)行，耗電電流在0. liiA 400iiA之間，RAM在節(jié)電模式耗電為 0. liiA，等待模式下僅為0.7iiA。 上述溫度傳感器采用AD590傳感器，并采用MC33502及濾波電路對(duì)溫度信號(hào)進(jìn) 行初步放大和處理。上述光電煙霧傳感器用紅外發(fā)光二極管0P231和紅外接收二極管0P801SL及三極管控制接收電路組成。
權(quán)利要求一種超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于它由微控制器、至少一個(gè)超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊、至少一個(gè)超低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)及報(bào)警模塊和顯示與控制終端構(gòu)成；超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊和超低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊的報(bào)警輸出通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸傳送給無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的輸出端與微控制器的輸入端連接，微控制器的輸出端與顯示與控制終端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于上述超 低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊由超低功耗單片機(jī)MCU，溫度傳感器、超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及 電源組成；溫度傳感器的輸出端接跟隨運(yùn)算放大器的輸入端，跟隨運(yùn)算放大器的輸出端接 RC濾波電路，濾波電路的輸出端接超低功耗單片機(jī)的P6. A0ADC端口 ，晶振電路的兩個(gè)輸出 端分別接單片機(jī)的XIN， X0UT端口 ；超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)SPI接口與單片機(jī)MCU相連 接，光電報(bào)警電路連接單片機(jī)的P1.0I0端口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于上述低 功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊由超低功耗單片機(jī)MCU，光電煙霧傳感器、放大控制電路、超 低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊以及電源組成；其中，紅外發(fā)光二極管與紅外接收二極管及其外圍控 制電路構(gòu)成光電煙霧傳感器有三個(gè)端口與超低功耗單片機(jī)相連，參考電壓端口輸出連接單 片機(jī)的P6. A0ADC端口 ，單片機(jī)的P2. 110 口的輸出接光電煙霧傳感器的控制端，光電煙霧傳 感器的輸出接單片機(jī)的P6. A2ADC端口 ，晶振電路的兩個(gè)輸出端分別接單片機(jī)的XIN， X0UT 端口 ，超低功耗無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)SPI接口與單片機(jī)MCU相連接，光電報(bào)警電路連接單片機(jī) 的Pl. 010端口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于上述顯示與控制終端由無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊、微處理器MCU、串口轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)及顯示器組成；其中無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊通過(guò)SPI接口與微處理器連接，微處理器對(duì)接收的信息進(jìn)行處理，通過(guò)微處 理器的UART接口接串口模塊，并通過(guò)串口與計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)顯示建筑物場(chǎng)景三維圖并 標(biāo)注各傳感器的位置、狀態(tài)及報(bào)警信息與位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于上述微 控制器采用TI公司MSP430F148單片機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于上述無(wú) 線(xiàn)收發(fā)模塊采用CC2420。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于上述溫 度傳感器采用AD590溫度傳感器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，其特征在于上述光 電煙霧傳感器用紅外發(fā)光二極管0P231和紅外接收二極管0P801SL及輔助電路構(gòu)成。
專(zhuān)利摘要一種超低功耗無(wú)線(xiàn)感溫感煙火災(zāi)報(bào)警裝置，它由微控制器、至少一個(gè)超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊、至少一個(gè)超低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊、無(wú)線(xiàn)收發(fā)及報(bào)警模塊和顯示與控制終端構(gòu)成；超低功耗無(wú)線(xiàn)溫度傳感模塊和超低功耗無(wú)線(xiàn)光電感煙傳感器模塊的報(bào)警輸出通過(guò)無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸傳送給無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的輸出端與微控制器的輸入端連接，微控制器的輸出端與顯示與控制終端連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是具有安裝方便、快捷、報(bào)警迅速和準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可有效防止誤報(bào)和漏報(bào)火情的現(xiàn)象。同時(shí)具有可在電池供電下長(zhǎng)時(shí)間工作能力，不需要外部電源和布線(xiàn)，微處理器與顯示控制終端實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)建筑多個(gè)消防傳感器信息的綜合控制和顯示。
文檔編號(hào)G08B17/103GK201465252SQ20092009794
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者張軍 申請(qǐng)人:天津工程師范學(xué)院