专利名称：一种基于rs232和rs485总线的火灾集散式监控网络的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及建筑物火灾报警技术领域， 一种基于RS232和RS485总线 的火灾集散式监控网络。
背景技术：
加强火灾的监控工作是众多防范手段的重中之重，尤其是大空间建筑物的 电气火灾监控工作，它密切关系到人民的生命财产安全，也是目前国内消防领 域研究的热点。另外，在计算机房等安装有大量精密电气设备的场所内布有大 量的电源线和信号线，监测到线路异常的升温对防止火灾非常重要；在图书馆、 档案馆等文献资料贮藏地点，火灾的早期防范与报警可以避免重大的经济损失。 火灾监控报警技术是关系到人民生命和财产安全的技术。目前，各个大中性城 市火灾自动报警监控联网技术已经在化大空间楼宇以及重要场所(如政府机关， 电信部门等)中广泛应用，成为人民生命财产安全的有利保障和消防安全报警 领域中新的增长点。
目前火灾监控系统大都采用管理中心控制单元直接与报警探测器进行通 信，采用集中管理的方式，由于管理中心系统负载能力有限，使得接入到整个 报警系统内传感器数量相对比较少， 一定程度上限制了对大型楼宇火灾监控的 能力；在采用集散式的监控网络结构中，现有的下位机报警控制器处理和显示 功能有限，不能将报警探测器的探测信息完整显示。就功能而言，目前缺少能 够既能反映普通火灾信息(如温度、烟雾浓度)，又能够反映电气设备和电气线 路运行参数的火灾监控网络，因此火灾报警中心管理软件尚不能同时针对普通 火灾和电气火灾信号作出实时显示和有效的消防动作。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于RS232和RS485总线的火灾集散式监
控网络。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是
包括总线控制设备、分布于不同空间的多台各类报警探测器火灾报警控制 用的下位机和上位机管理中心；总线控制设备中的单片机IC1芯片中，分别通过 2个I/O 口与4个的用于完成RS-485信号和TTL信号转化的IC3芯片连接，每 一个IC3芯片的输出口与分布于不同空间的多台下位机连接，另外2个I/O 口经
光耦元件与用于完成RS-232信号和TTL信号转化的IC2芯片的一端连接，IC2 芯片的另一端与上位机管理中心工控机串口连接。
所述的IC1芯片为PIC16F877单片机，用RB、 RD两个I/O 口输出控制信 号，其中RB 口 8个通道与4个用于完成RS-485信号和TTL信号转化的IC3芯 片控制端相连，RD2和RD3两个通道与光耦芯片的控制端相连。
所述的IC3芯片为MAX487芯片，该芯片的控制端RE和DE端与控制器 IC1的I/O 口相连，串行接口接收端DI和发送端RO与IC1芯片的串行接口相 连；芯片IC3芯片的输出为A、 B两条双绞线，与下位机报警控制器的RS485 接口相连接；IC3芯片共有4个，连接方式相同。
所述的光耦芯片为两片6N137芯片，第一光耦片芯片的接收端与用于完成 RS-232信号和TTL信号转化的IC2芯片的发送端RS—OUT相连，发送端与IC1 芯片的串行接口接收端相连;第二光耦芯片的发送端与IC2芯片的接收端RSJN 相连，接收端与IC1芯片的串行接口发送端相连，使能端与IC1芯片的I/O 口 D2、 D3端相连。
所述的IC2芯片为MAX232芯片，RS232信号输出引脚T2—OUT与上位机 串行接口接收端R连接，TTL电平信号输入引脚T2一IN与第二光耦芯片的发送 端口连接，TTL电平信号输出引脚R2—OUT与第一光耦芯片的接收端连接， RS232信号输入引脚R2—OUT与上位机串行接口发送端T连接。
所述的下位机以ARM单片机为核心的嵌入式系统，通过A/D采样端口和 数字1/0 口与用于感应普通火灾的温度探测器、烟雾浓度探测器，以及用于监控 电气火灾的电流、电压和漏电流传感器相连；以LCD显示器和触摸屏作为人机 交互的接口；通过RS-485总线进行监控数据发布和控制命令接受。
所述的上位机为工控机，安装接收并处理下位机发送信息的软件，通过工 控机串行接口发送命令并接收返回信息。
本实用新型与技术背景相比，具有的有益效果是采用RS-485双绞线进行 远距离信号传送，信号稳定性好，抗干扰能力强；能够对400个不同空间的普 通火灾和电气火灾进行监控和报警，上位机和下位机均有良好的人机交互界面， 便于操作。
图1是本实用新型的结构原理框图。
图2是IC3芯片管脚连线图。
图3是IC2芯片管脚连线图。
图4是光耦芯片管脚连线图。
图5是总线控制设备控制单片机IC1管脚分配图。
图6是总线转换设备电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括总线控制设备、分布于不同空间的多台接入
各类报警探测器的下位机和上位机管理中心；总线控制设备中的单片机IC1芯 片中，分别通过2个I/O 口与4个的用于完成RS-485信号和TTL信号转化的IC3 芯片连接，每一个IC3芯片的输出口与分布于不同空间的多台下位机连接，另 外2个I/O 口经光耦元件与用于完成RS-232信号和TTL信号转化的IC2芯片的 一端连接，IC2芯片的另一端与上位机管理中心工控机串口连接。
如图5所示，所述的IC1芯片为PIC16F877单片机，用RB、 RD两个I/O 口输出控制信号，其中RB 口 8个通道与4个用于完成RS-485信号和TTL信号 转化的IC3芯片控制端相连，RD2和RD3两个通道与光耦芯片的控制端相连。
如图2所示，所述的IC3芯片为MAX487芯片，该芯片的控制端RE和DE 端与控制器IC1的I/O 口相连，串行接口接收端DI和发送端RO与IC1芯片的 串行接口相连；IC3芯片的输出为A、 B两条双绞线，与下位机报警控制器的 RS485接口相连接；IC3芯片共有4个，连接方式相同。
如图4所示，所述的光耦芯片为两片6N137芯片，第一光耦片芯片的接收 端与用于完成RS-232信号和TTL信号转化的IC2芯片的发送端RS—OUT相连， 发送端与IC1芯片的串行接口接收端相连；第二光耦芯片的发送端与IC2芯片 的接收端RS—IN相连，接收端与IC1芯片的串行接口发送端相连，使能端与IC1 芯片的I/0 口 D2、 D3端相连。
如图3所示，所述的IC2芯片为MAX232芯片，RS232信号输出引脚T2—OUT 与上位机串行接口接收端R连接，TTL电平信号输入引脚T2一IN与第二光耦芯 片的发送端口连接，TTL电平信号输出引脚R2—OUT与第一光耦芯片的接收端 连接，RS232信号输入引脚R2_OUT与上位机串行接口发送端T连接。
所述的下位机以ARM单片机为核心的嵌入式系统，通过A/D采样端口和 数字1/0 口与用于感应普通火灾的温度探测器、烟雾浓度探测器，以及用于监控 电气火灾的电流、电压和漏电流传感器相连；以LCD显示器和触摸屏作为人机 交互的接口；通过RS-485总线进行监控数据发布和控制命令接受。
所述的上位机为工控机，安装接收并处理下位机发送信息的软件，通过工 控机串行接口发送命令并接收返回信息。
下位机为基于ARM处理器的嵌入式信号采集控制系统，分布在监控楼宇内 不同空间。下位机报警控制器直接与普通火灾报警探测器和电气运行状态探测 器相连，实时采集温度，烟雾普通火灾探测器监测信号和电流,电压,漏电流等电气 运行状态探测器的检测信号,下位机保存有各个参数指标的报警极限值，当监测 参数超过报警极限值时，下位机将发出报警动作，对普通火灾和电气火灾的发 出报警信号,同时下位机报警控制器能够实时接收上位机集中控制计算机的控制 指令并依据指令进行对应的操作。各台下位机通过A/D采样端口和数字端口接 收普通火灾报警探测器和电气状态探测器的监控参数，通过RS—485接口并行 接入监控网络，相互独立完成监控报警工作。
上位机管理中心采用工控机作为集中控制计算机，通过安装与工控机的管 理中心软件，向各台下位机报警控制器发出控制命令，同时能够接收并显示各 台下位机报警控制器的监测信息。同时管理中心软件还可以对报警纪录进行自 动保存。上位机管理中心通过工控机串口与监控网络进行通信。
总线控制设备负责连接监控网络的上位机管理中心和下位机报警控制器， 其电路原理图如图6所示，核心元件为处理器IC1，即PIC16F877单片机，4片 RS485转换芯片IC3,gp MAX487， 1片RS232转换芯片IC2，即MAX232，以及 2片光耦芯片6N137。总线控制设备负责RS—485与RS-232信号之间的转化， 并能接收上位机发送的命令，进行判断后将命令分配到不同的监控线路。总线 控制设备在外部有5对接口，其中，4对接口为RS-485信号引出接口，与4条 监控线路上的各台下位机RS-485接口连接，完成下位机与总线控制设备之间的 连接，另一对接口为RS-232信号引出接口，与管理中心工控机的串口连接，完 成上位机与总线控制设备之间的连接。
总线控制设备用IC3进行RS-485差分信号与TTL电平信号的转化，如图2 所示，A、 B端为RS485差分信号线，用来与各台下位机进行通信，RO端为信 号发送端与单片机IC1的串口输入引脚相连，DI端为信号输入端，与单片机IC1 的串口输出引脚相连。
用IC2完成RS-232差分信号与TTL电平信号的转化，如图3所示，RS232 信号输入引脚与工控机串行接口发送端进行连接，TTL电平信号输出引脚与光 耦芯片11的接收端口连接，TTL电平信号输入引脚与光耦芯片12的发送端连 接，RS232信号输出引脚与工控机串行接口接收端进行连接。外接电容芯片以 滤波，减少外部干扰。
由于IC2的工作状态不能由IC1进行直接控制，因此，采用2片光耦芯片6N137作为IC2与控制器ICl的通信中介，如图4所示，IC1的I/O 口 D2、 D3 与2片光耦芯片的使能端相连，对光耦芯片的工作状态进行控制，从而间接对 IC2进行控制。第一光耦芯片的接收端与IC2芯片的发送端相连，发送端与IC1 芯片的串行接口接收端相连，第二光耦芯片的发送端与IC2芯片的接收端相连， 接收端与IC1芯片的串行接口发送端相连，使能端与IC1的D2、 D3端相连。 由智能芯片IC1对转换过程进行控制，IC1为PIC16F877单片机，引脚如图5 所示，其I/O 口 B0 B7与IC3的控制端相连接，1/0 口 D2、D3与光耦芯片6N137 的使能端EN相连接，串口输入端IN与4片IC3和光耦芯片的发送端相连接， 串口输出端OUT与4片IC3和光耦芯片的接收端相连接。IC1接收由上位机发 送的命令，进行判断后，通过I/0口对IC2和光耦芯片发出控制信号，从而选通 不同的通信线路。
权利要求1、一种基于RS232和RS485总线的火灾集散式监控网络，其特征在于包括总线控制设备、分布于不同空间的多台接入各类报警探测器的下位机和上位机管理中心；总线控制设备中的单片机IC1芯片中，分别通过2个I/O口与4个的用于完成RS-485信号和TTL信号转化的IC3芯片连接，每一个IC3芯片的输出口与分布于不同空间的多台下位机连接，另外2个I/O口经光耦元件与用于完成RS-232信号和TTL信号转化的IC2芯片的一端连接，IC2芯片的另一端与上位机管理中心工控机串口连接。
2、 根据权利要求1所述的一种基于RS232和RS485总线的火灾集散式监 控网络，其特征在于所述的IC1芯片为PIC16F877单片机，用RB、 RD两个 I/O 口输出控制信号，其中RB 口 8个通道与4个用于完成RS-485信号和TTL 信号转化的IC3芯片控制端相连，RD2和RD3两个通道与光耦芯片的控制端相 连。
3、 根据权利要求1所述的一种基于RS232和RS485总线的火灾集散式监 控网络，其特征在于所述的IC3芯片为MAX487芯片，该芯片的控制端RE 和DE端与控制器IC1的I/O 口相连，串行接口接收端DI和发送端RO与IC1 芯片的串行接口相连；IC3芯片的输出为A、 B两条双绞线，与下位机报警控 制器的RS485接口相连接；IC3芯片共有4个，连接方式相同。
4、 根据权利要求1所述的一种基于RS232和RS485总线的火灾集散式监 控网络，其特征在于所述的光耦芯片为两片6N137芯片，第一光耦片芯片的 接收端与用于完成RS-232信号和TTL信号转化的IC2芯片的发送端RS—OUT 相连，发送端与IC1芯片的串行接口接收端相连；第二光耦芯片的发送端与IC2 芯片的接收端RS一IN相连，接收端与IC1芯片的串行接口发送端相连，使能端 与IC1芯片的I/O 口 D2、 D3端相连。
5、 根据权利要求1所述的一种基于RS232和RS485总线的火灾集散式监 控网络，其特征在于所述的IC2芯片为MAX232芯片，RS232信号输出引脚 T2—OUT与上位机串行接口接收端R连接，TTL电平信号输入引脚T2—IN与第 二光耦芯片的发送端口连接，TTL电平信号输出引脚R2JXJT与第一光耦芯片 的接收端连接，RS232信号输入引脚R2—OUT与上位机串行接口发送端T连接。
6、 根据权利要求1所述的一种基于RS232和RS485总线的火灾集散式监 控网络，其特征在于所述的下位机以ARM单片机为核心的嵌入式系统，通过A/D采样端口和数字I/O 口与用于感应普通火灾的温度探测器、烟雾浓度探测 器，以及用于监控电气火灾的电流、电压和漏电流传感器相连；以LCD显示器 和触摸屏作为人机交互的接口；通过RS-485总线进行监控数据发布和控制命令接受。
7、根据权利要求1所述的一种基于RS232和RS485总线的火灾集散式监 控网络，其特征在于所述的上位机为工控机，安装接收并处理下位机发送信 息的软件，通过工控机串行接口发送命令并接收返回信息。
专利摘要本实用新型公开了一种基于RS232和RS485总线的火灾集散式监控网络。分为下位机报警控制器和上位机管理平台(即集中控制计算机)组成。各台下位机报警控制器通过4条RS485总线的物理层双绞线与总线控制设备进行连接，每台监控总线可以最多可以接入128台下位机报警控制器，总线控制设备将RS485物理信号转换成RS232物理信号，再与集中控制计算机连接。下位机报警控制器接收普通火灾报警探测器的检测信号和电气运行状态信号。上位机集中控制计算机能够接收并显示各台下位机报警控制器的监测信息，同时发出控制命令。本实用新型的具有控空间范围广，稳定性强，报警控制器便于接入等优点。
文档编号G08B25/00GK201072587SQ200720111240
公开日2008年6月11日 申请日期2007年7月3日 优先权日2007年7月3日
发明者华 周, 伟 孙, 健 孙, 王隆英 申请人:浙江大学;江山科润电力设备有限公司