火災(zāi)報警無線通訊底座的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種火災(zāi)報警無線通訊底座，包括天線以及底座殼體，底座殼體內(nèi)設(shè)有電路板以及警報播放單元，電路板上設(shè)有無線通訊模塊，無線通訊模塊包括RF前端收發(fā)器、FLASH存儲器、RAM存儲器以及MCU控制單元，警報播放單元包括揚聲器、發(fā)聲腔、設(shè)于電路板上的語音集成電路與功放電路。本發(fā)明的火災(zāi)報警無線通訊底座，具備疏散警報功能、節(jié)點信號丟失監(jiān)測、低功耗長壽命工作周期；通過外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計可與各類獨立式火災(zāi)觸發(fā)器件或火災(zāi)聯(lián)動器件等單獨進行結(jié)合，從而構(gòu)成無線火災(zāi)報警終端產(chǎn)品，成為一種理想的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)重要前端部件，具有廣泛的應(yīng)用價值。
【專利說明】火災(zāi)報警無線通訊底座
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及消防報警領(lǐng)域，更具體地說是涉及一種火災(zāi)報警無線通訊底座。
【背景技術(shù)】
[0002]無線火災(zāi)報警系統(tǒng)較之有線火災(zāi)報警系統(tǒng)，具有裝拆維護方便，不需布線作業(yè)等優(yōu)點，特別適用于那些已經(jīng)建成且需要安裝火災(zāi)報警的場所。但現(xiàn)時推廣應(yīng)用無線火災(zāi)報警系統(tǒng)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品形態(tài)、傳輸模式、電池使用壽命等方面都存在一些問題，尚未達到有線報警系統(tǒng)的成熟水平、制約了其推廣應(yīng)用，具體如下:
[0003]I)由于涉及人民生命財產(chǎn)安全，火災(zāi)探測報警產(chǎn)品是我國最早實行強制性3C認(rèn)證的產(chǎn)品，具有嚴(yán)格的市場準(zhǔn)入和質(zhì)量監(jiān)管體系。目前普遍采取的做法是，采用獨立式感煙火災(zāi)探測報警器，通過加入無線通訊手段，組成無線火災(zāi)報警系統(tǒng)。由于獨立式感煙火災(zāi)探測報警器本身具有獨立探測報警能力，屬于現(xiàn)場報警產(chǎn)品，因此，不必通過有線連接來實現(xiàn)遠(yuǎn)程報警。在獨立式感煙火災(zāi)探測報警器基礎(chǔ)上建立的無線系統(tǒng)是一種報警功能外延擴展，即不破壞火災(zāi)現(xiàn)場報警，又能發(fā)揮無線通訊優(yōu)勢、實現(xiàn)集中報警，從而達到及早發(fā)現(xiàn)火情，及早通知值班人員開展滅火救援活動、減少事故損失及人員傷亡的目的。這類系統(tǒng)構(gòu)成模式在法規(guī)上是允許的。目前這類系統(tǒng)備受推崇，在部分省市甚至通過制定地方法規(guī)來支持推廣應(yīng)用。但在具體產(chǎn)品形態(tài)上，一些廠商為了美觀和縮小體積，將無線通訊組件或模塊直接嵌入獨立式探測器狹小的空間中組成無線探測器，甚至兩者共用一組電池、在結(jié)構(gòu)上和電氣上造成相互影響，嚴(yán)重破壞了認(rèn)證產(chǎn)品的一致性要求，屬于嚴(yán)厲禁止行為。
[0004]2)無線火災(zāi)報警系統(tǒng)的傳輸模式對能否及時發(fā)出火災(zāi)報警和故障報警具有重要意義。根據(jù)GB4717-2005《火災(zāi)報警控制器》標(biāo)準(zhǔn)，火警延時不大于10s，故障報警延時不大于100s。由于受到火災(zāi)探測器的體積限制及電池容量和耐久性的限制，目前在實際應(yīng)用的無線火災(zāi)探測器僅有發(fā)射功能。即采用單發(fā)型通訊模式:無線火災(zāi)報警系統(tǒng)中的報警主機平時只工作在接收狀態(tài)，而火災(zāi)探測器在正常情況下不需要發(fā)射什么信息，可以休眠不工作，基本不耗電?；馂?zāi)探測器中的感煙部分則采用間隙工作方式、只在發(fā)生火情或探測器故障時，才主動向報警主機發(fā)送火災(zāi)或故障信號，所以整個火災(zāi)探測器的平均耗電電流可以很小，帶來的好處是，火災(zāi)探測器電池的工作壽命較長。然而單發(fā)型的不足之處在于:火災(zāi)探測器自動發(fā)送出來的信號會隨著整個無線火災(zāi)報警系統(tǒng)中的火災(zāi)探測器數(shù)量增多而產(chǎn)生競爭現(xiàn)象，無法使眾多火災(zāi)探測器滿足規(guī)定的延時要求，不符合GB4715-2005標(biāo)準(zhǔn)要求。其次，一旦某探測電路失效或被竊，則該火災(zāi)探測器本身永遠(yuǎn)發(fā)不出信號，使報警主機永遠(yuǎn)識別不了探測器的丟失故障，從而在關(guān)鍵時刻產(chǎn)生漏報事故，這是GB4715-2005標(biāo)準(zhǔn)所不允許的。對一個優(yōu)秀的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)來說，對無線探測器進行故障監(jiān)測是一項基本功能。理想情況下，無線報警主機應(yīng)主動定時地查詢無線探測器狀態(tài)，強制探測終端發(fā)回應(yīng)答信號，及時發(fā)現(xiàn)失效現(xiàn)象。因此，采用雙發(fā)通訊模式是必須的。但采用雙發(fā)通訊模式使得無線探測器必須時刻處于接收狀態(tài)，而且要定時應(yīng)答，這將消耗大量電能，很難滿足長電池使用壽命的要求，這也是大部分廠家舍棄雙發(fā)通訊模式的原因。[0005]3)火災(zāi)探測器電池使用壽命的長短決定電池更換周期，這對于人們是否愿意使用它具有決定意義。為加強消防安全工作，增強全社會抵御火災(zāi)的能力，公安部消防局于2006年7月21日下發(fā)了《關(guān)于推廣應(yīng)用獨立式感煙報警器等消防技術(shù)的通知》(公消[2006]300號)，明確指出，在現(xiàn)行國家消防技術(shù)規(guī)范尚未規(guī)定設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的建筑和場所，應(yīng)當(dāng)推行安裝獨立式火災(zāi)自動報警器。目前，在全國范圍內(nèi)正在興起一股推廣獨立式探測報警器的熱潮。根據(jù)GB20517-2006《獨立式感煙火災(zāi)探測報警器》的要求，獨立式探測報警器的電池使用壽命最低要求為一年。這就意味使用這種探測器最短需要一年更換一次電池。目前市場上大多數(shù)獨立式探測報警器指標(biāo)為一年，剛好滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的最低要求。但是對絕大多數(shù)使用者，特別是對于一些特殊人群(老、弱、殘等)來說、這樣的更換周期太短，難以忍受。因為時間過短，火災(zāi)探測器一旦欠電，如不及時更換，則會發(fā)出刺耳的提示聲，干擾使用者工作或生活環(huán)境。使用戶不得不采取如下措施，取下探測器，丟棄在一邊。從而事與愿違，達不到消防安全保護的作用。雖然近幾年隨著低功耗電子元器件以及高能電池的出現(xiàn)，獨立式探測報警器的電池使用壽命大大提高，大于I年以上電池使用壽命的探測器已經(jīng)出現(xiàn)，但是，仍然不能滿足人們的需求。事實上，不同用戶對更換電池的時間有著不同的要求。例如:高校學(xué)校宿舍希望至少大于4年，跟隨學(xué)生畢業(yè)換屆而更換一次電池；家庭使用者則希望越長越好，至少應(yīng)大于5年，避免電池更換帶來的麻煩。當(dāng)前，采用無線射頻技術(shù)與獨立探測報警技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)方案是推廣獨立式探測報警裝置的重要趨勢，對于無線火災(zāi)探測器，要獲得成功推廣應(yīng)用，其無線通訊部分應(yīng)與探測報警器部分保持相同一致的電池使用壽命，這對于采用雙發(fā)通訊模式的優(yōu)秀無線報警系統(tǒng)來說極具挑戰(zhàn)。因此，如何兼顧報警性能與節(jié)能要求是一項關(guān)鍵技術(shù)。
[0006]4)無線火災(zāi)探測器除自身探測到火情，自動發(fā)出火災(zāi)報警外，還能在接受到無線聯(lián)動指令后主動發(fā)出疏散警報，這對于火災(zāi)初期疏散逃生能起到應(yīng)急事故廣播的作用。眾所周知。發(fā)生火災(zāi)時，唯一的逃生時機就是火災(zāi)初期。一旦錯過這個時機基本就沒有自主逃生的能力了，也幾乎就沒有生存的希望了?；馂?zāi)初期，燃燒物會產(chǎn)生大量的有毒氣體。這些氣體會悄然無聲地使人窒息喪失逃生能力，甚至直接致人死亡。而這些氣體又很難被發(fā)現(xiàn)，尤其是人們在熟睡中時，這也是夜間發(fā)生火災(zāi)時人員死亡率居高不下的直接原因。國外的經(jīng)驗表明，設(shè)置火災(zāi)報警設(shè)施必須與應(yīng)急廣播系統(tǒng)聯(lián)動才能取得最佳的逃生效果。在居民住宅、學(xué)校宿舍樓以及大型集市等人員密集的場所，大都沒有安裝事故廣播系統(tǒng)。即使有安裝，也是在公共走廊等地方布置。其發(fā)出的聲音對于密閉房間內(nèi)熟睡的人們往往起不到及時喚醒的作用。目前，在這類場合正在推廣安裝獨立式火災(zāi)探測器，完全可以利用這類探測器在火災(zāi)發(fā)生時近距離地發(fā)出聲警報聲響，提醒人們立即撤離。因此，兼具疏散警報功能的無線火災(zāi)探測器將更受人們歡迎、更具有推廣應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種火災(zāi)報警無線通訊底座。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0009]一種火災(zāi)報警無線通訊底座，包括天線以及底座殼體，所述底座殼體內(nèi)設(shè)有電路板以及警報播放單元，所述電路板上設(shè)有無線通訊模塊，所述無線通訊模塊包括RF前端收發(fā)器、FLASH存儲器、RAM存儲器以及MCU控制單元，所述RF前端收發(fā)器的一端與天線相連，RF前端收發(fā)器的另一端與MCU控制單元相連，所述FLASH存儲器以及RAM存儲器均與MCU控制單元相連；
[0010]所述警報播放單元包括揚聲器、發(fā)聲腔、設(shè)于電路板上的語音集成電路以及功放電路，所述揚聲器設(shè)于發(fā)聲腔內(nèi)，所述MCU控制單元通過依次通過語音集成電路以及功放電路與揚聲器相連；
[0011]所述MCU控制單元還設(shè)有與火災(zāi)聯(lián)動器件相連的聯(lián)動輸出接口以及與火災(zāi)觸發(fā)器件相連的報警輸入接口；
[0012]還包括用于給火災(zāi)報警無線通訊底座提供電源的電池，所述電池設(shè)于底座殼體內(nèi)；
[0013]所述火災(zāi)報警無線通訊底座與報警主機之間通過無線傳輸方式實現(xiàn)雙向通訊。
[0014]所述電路板上還設(shè)有電壓檢測電路，所述電壓檢測電路的一輸入端與所述電池相連，另一輸入端與火災(zāi)聯(lián)動部件中的自帶電池相連或者與火災(zāi)觸發(fā)器件中的自帶電池相連；
[0015]所述電 壓檢測電路的輸出端與MCU控制單元中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口相連。
[0016]所述報警輸入接口為無源觸點型結(jié)構(gòu)。
[0017]所述火災(zāi)觸發(fā)器件為獨立式感煙火災(zāi)探測報警器或非編址型手動火災(zāi)報警按鈕。
[0018]所述火災(zāi)聯(lián)動器件為火災(zāi)聲光警報器。
[0019]所述火災(zāi)報警無線通訊底座采用卡扣機構(gòu)與火災(zāi)聯(lián)動器件或火災(zāi)觸發(fā)器件相連。
[0020]所述無線通訊模塊的無線頻率采用以下ISM頻段中的一種，所述ISM頻段包括434MHz、470MHz、860MHz、900MHz 以及 2.4GHz。
[0021]所述MCU控制單元控制警報播放單元發(fā)出的報警信號音量從45dB逐漸增大至75dB。
[0022]所述報警輸入接口包括報警比較器、開路比較器、短路比較器以及上拉電阻，
[0023]所述報警比較器的一輸入端與上拉電阻的外端相連，所述報警比較器的另一輸入端通過第一分壓電阻組與上拉電阻的內(nèi)端相連，所述報警比較器的輸出端與MCU控制單元相連；
[0024]所述開路比較器的一輸入端與上拉電阻的外端相連，所述開路比較器的另一輸入端通過第二分壓電阻組與上拉電阻的內(nèi)端相連，所述開路比較器的輸出端與MCU控制單元相連；
[0025]所述短路比較器的一輸入端與上拉電阻的外端相連，所述短路比較器的另一輸入端通過第三分壓電阻組與上拉電阻的內(nèi)端相連，所述短路比較器的輸出端與MCU控制單元相連。
[0026]所述的無線通訊模塊的偵聽電流≤7uA、平均休眠電流≤3uA、接收靈敏度 -112dbm,最大發(fā)射電流< 64mA,發(fā)射功率在Idbm~17dbm范圍內(nèi)可調(diào)。
[0027]所述的電池采用鋰電池，其電容量大于2600mAh，所述火災(zāi)報警無線通訊底座的平均工作電流小于33uA。
[0028]所述無線通訊模塊每隔一秒自動喚醒并進入偵聽工作周期，偵聽工作周期為1ms，所述偵聽工作周期包括以下任務(wù):
[0029]I)無線通訊模塊監(jiān)測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否發(fā)出火警信號，若火災(zāi)觸發(fā)器件發(fā)出火警信號，無線通訊模塊在3秒內(nèi)向報警主機發(fā)送火警信號；
[0030]2)無線通訊模塊監(jiān)測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否存在短路或開路故障，若存在上述故障，無線通訊模塊在100秒以內(nèi)向報警主機發(fā)送故障信號；
[0031]3)無線通訊模塊監(jiān)測報警主機是否發(fā)出疏散警報信號，若接收到疏散警報信號，則判斷:
[0032]a)若與所述火災(zāi)報警無線通訊底座相連接的是火災(zāi)觸發(fā)器件，則通過警報播放單兀在3秒內(nèi)發(fā)出報警聲；
[0033]b)若與所述火災(zāi)報警無線通訊底座相連接的是火災(zāi)聯(lián)動器件，則由火災(zāi)聯(lián)動器件本身在3秒內(nèi)發(fā)出報警聲。
[0034]I)所述無線通訊模塊監(jiān)測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否發(fā)出火警信號，若火災(zāi)觸發(fā)器件發(fā)出火警信號，無線通訊模塊立即以2秒間隔重復(fù)5次向報警主機發(fā)送火警信號；
[0035]2)所述無線通訊模塊監(jiān)測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否存在短路或開路故障，若存在上述故障，無線通訊模塊立即以5秒間隔重復(fù)10次向報警主機發(fā)送故障信號。
[0036]所述MCU控制單元每隔300秒控制所述電壓檢測電路采集其輸入端的電壓值，并將采集到的電壓值信號發(fā)送至報警主機。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的一種火災(zāi)報警無線通訊底座具有以下優(yōu)點:
[0038]1、本發(fā)明采用獨立底座結(jié)構(gòu)，集成了無線通訊、警報聲響、電池及其檢測等項功能。在物理空間上與各類獨立式火災(zāi)觸發(fā)器件或火災(zāi)聯(lián)動器件在物理上實現(xiàn)硬連接，在電氣上實現(xiàn)信號無源連接，共同組成如無線火災(zāi)探測器、無線手動報警按鈕以及無線聲光警報器等，既保證了無線探測器結(jié)構(gòu)整體性、外型美觀性，又不破壞已有報警產(chǎn)品的性能一致性，從而滿足消防報警系統(tǒng)產(chǎn)品市場準(zhǔn)入的嚴(yán)格要求。這是目前這類無線產(chǎn)品的最佳形態(tài)和發(fā)展趨勢。
[0039]2、本發(fā)明采用雙向通訊模式(雙發(fā)模式)。無線通訊底座除能主動發(fā)送火警和故障信號，達到火警延時不大于10s，短路故障以及開路故障報警延時不太于10s的關(guān)鍵指標(biāo)夕卜，還能實時監(jiān)聽接收報警主站聯(lián)絡(luò)信號，回送應(yīng)答信號，從而及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報警無線通訊底座信號丟失等故障現(xiàn)象，避免探測器保護區(qū)域內(nèi)火災(zāi)漏報事故的發(fā)生。
[0040]3、本發(fā)明在無線通訊底座有限空間內(nèi)采用電池供電。為滿足雙向通訊要求，采用了微電流偵聽、間隙通訊等低功耗處理技術(shù)，使得正常監(jiān)控下無線底座平均功耗小于33uA，在采用不小于2600mAh電池供電條件下，工作時間大于5年，從而兼顧了報警性能與節(jié)能要求，大幅延長了更換電池的周期，達到了市場規(guī)模應(yīng)用所期望的要求。
[0041]4、本發(fā)明在無線通訊底座內(nèi)設(shè)置了疏散警報器件、當(dāng)偵聽到無線聯(lián)動指令后，能迅速啟動疏散警報功能。無論無線通訊底座所組合的火災(zāi)觸發(fā)器件是否處于報警狀態(tài)，無線通訊底座均能獨立發(fā)出警報聲響。在火災(zāi)初期，利用這些大量布置在封閉空間內(nèi)的無線火災(zāi)探測器，能及時通知和喚醒熟睡中的人們，抓住火勢初期蔓延較緩慢的有利時機進行疏散逃生，從而挽救更多的生命。
[0042]綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的火災(zāi)報警無線通訊底座有益效果是:一種有限空間的無線通訊底座，具備疏散警報功能、節(jié)點信號丟失監(jiān)測、低功耗長壽命工作周期；通過外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計可與各類獨立式火災(zāi)觸發(fā)器件或火災(zāi)聯(lián)動器件等單獨進行結(jié)合，從而構(gòu)成無線火災(zāi)報警終端產(chǎn)品，成為一種理想的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)重要前端部件，具有廣泛的應(yīng)用價值。本發(fā)明特點是目前同類產(chǎn)品所不具備的，本發(fā)明特別適合于集體宿舍樓、高層住宅住戶、大型集貿(mào)市場、敬老院、幼兒園等人員密集場所。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明的火災(zāi)報警無線通訊底座的原理示意圖；
[0044]圖2是圖1中的無線通訊模塊的原理示意圖；
[0045]圖3是圖1中的警報播放單元以及聯(lián)動輸出接口的原理示意圖；
[0046]圖4是圖1中的報警輸入接口的原理示意圖；
[0047]圖5是圖1中的電壓檢測電路的流程示意圖；
[0048]圖6是本發(fā)明的應(yīng)用實施例1的外觀示意圖；
[0049]圖7是本發(fā)明的應(yīng)用實施例1的原理示意圖；
[0050]圖8是本發(fā)明的應(yīng)用實施例2的外觀示意圖；
[0051 ]圖9是本發(fā)明的應(yīng)用實施例2的原理示意圖；
[0052]圖10是本發(fā)明的應(yīng)用實施例3的外觀示意圖；
[0053]圖11是本發(fā)明的應(yīng)用實施例3的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0054]下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0055]請參閱圖1所示的一種火災(zāi)報警無線通訊底座，包括天線11以及底座殼體12，底座殼體12內(nèi)設(shè)有電路板13以及警報播放單元，電路板13上設(shè)有無線通訊模塊15，無線通訊模塊的無線頻率可以采用以下ISM頻段中的一種，所述ISM頻段包括434MHz、470MHz、860MHz,900MHz以及2.4GHz。例如，無線通訊模塊15可以選用上海邏迅信息科技有限公司SmartNode無線通訊模塊(具體參見圖2所示)，其包括RF前端收發(fā)器151、FLASH存儲器152、RAM存儲器153以及MCU控制單元154，RF前端收發(fā)器151的一端通過饋線與天線11相連，RF前端收發(fā)器151的另一端與MCU控制單元154相連，F(xiàn)LASH存儲器152以及RAM存儲器153均與MCU控制單元154相連；MCU控制單元例如采用Silabs系列單片機，包含有TTL串口、數(shù)字量I/O、模擬量A/D轉(zhuǎn)換等，該無線通訊模塊具有如下特點:(I)較寬的電壓范圍(1.8V?6V) ; (2)極低的工作功耗:休眠模式時電流僅60nA (喚醒時間120us)，偵聽電流7uA (可立即接受數(shù)據(jù))(3)支持外部中斷和RTC喚醒，(4)支持CSMA/CA機制，(5)支持RSSI (接收信號強度指示)/LQI (鏈路質(zhì)量指示);(6)采用470MHz通訊頻率，具有抗干擾、繞射、穿透能力強的優(yōu)點；(7)采用SmartNode通訊協(xié)議,支持點對點、點對多點、多級中繼通訊；支持64信道及跳頻工作模式；(8)優(yōu)良的接受靈敏度:-112dbm;(9)支持串口通訊、狀態(tài)采集、控制輸出、開關(guān)量跳變捕獲、模擬量采集等操作。
[0056]再請參見圖3所示的警報播放單元包括揚聲器141、發(fā)聲腔142、設(shè)于電路板上的語音集成電路143以及功放電路144，揚聲器141設(shè)于發(fā)聲腔142內(nèi)，所述MCU控制單元154依次通過語音集成電路143以及功放電路144與揚聲器141相連；語音電路143提供預(yù)先錄制好的疏散提示語音。考慮到家庭、宿舍等場所在夜間突然發(fā)出高分貝聲響易對人體造成傷害，語音報警信號的初始聲壓級不大于45 d B，并逐漸增大至75 d B。
[0057]MCU控制單元154上還設(shè)有與火災(zāi)聯(lián)動器件81相連的聯(lián)動輸出接口 155以及與火災(zāi)觸發(fā)器件82相連的報警輸入接口 156 ；
[0058]所述火災(zāi)報警無線通訊底座無線與報警主機之間通過無線傳輸方式實現(xiàn)雙向通τΗ ο
[0059]為了與所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件之間發(fā)生斷路、斷路故障時不影響各自的工作性能，報警輸入接口 156可以采用無源觸點型結(jié)構(gòu)。
[0060]以圖4為例的報警輸入接口 156包括一組電平比較電路，該電平比較電路包括報警比較器157、開路比較器158、短路比較器159以及上拉電阻RU，
[0061]報警比較器157的一輸入端與上拉電阻RU的外端相連，報警比較器157的另一輸入端通過第一分壓電阻組160與上拉電阻RU的內(nèi)端相連，報警比較器157的輸出端與MCU控制單元154相連；
[0062]開路比較器158的一輸入端與上拉電阻RU的外端相連,開路比較器158的另一輸入端通過第二分壓電阻組161與上拉電阻RU的內(nèi)端相連，開路比較器158的輸出端與MCU控制單元154相連；
[0063]短路比較器159的一輸入端與上拉電阻RU的外端相連,短路比較器159的另一輸入端通過第三分壓電阻組162與上拉電阻RU的內(nèi)端相連，短路比較器159的輸出端與MCU控制單元154相連。
[0064]其中，第一分壓電阻組160內(nèi)包括串聯(lián)的第一電阻Rl以及第二電阻R2，第二分壓電阻組161內(nèi)包括串聯(lián)的第三電阻R3以及第四電阻R4，第三分壓電阻組162內(nèi)包括串聯(lián)的第五電阻R5以及第六電阻R6 ；
[0065]本發(fā)明的火災(zāi)報警無線通訊底座通過報警輸入接口 156中的上拉電阻RU的外端與火災(zāi)觸發(fā)器件82通過導(dǎo)線L連接。除監(jiān)控火災(zāi)觸發(fā)信號外，還監(jiān)控連接線路的短路和開路故障。故障監(jiān)控是火災(zāi)報警設(shè)備的重要技術(shù)特征，目的是及時發(fā)現(xiàn)異常，杜絕火災(zāi)漏報現(xiàn)象的發(fā)生。報警輸入接口中的3組分壓電阻與比較器組成4種狀態(tài)判斷電路，分壓電阻的作用是當(dāng)所監(jiān)控的某狀態(tài)出現(xiàn)時，確保其中一組比較器輸出高電平，其它比較器輸出低電平。4種狀態(tài)的判斷是這樣實現(xiàn)的:(I)正常情況下，報警觸點未動作，上拉電阻RU、串聯(lián)電阻RS和終端電阻RZ組成觸點監(jiān)控分壓電路，得到分電壓Ui=UO,經(jīng)3組比較器比較后輸出低電平，MCU控制單元154判斷為正常信號；(2)當(dāng)火警出現(xiàn)時，報警觸點動作，終端電阻RZ=0，上拉電阻RU與串聯(lián)電阻RS分壓，得到Ui=Ul，與第一電阻Rl-第二電阻R2分壓電平進行比較，輸出高電平至ΡΙ01，MCU控制單元154判斷為火警信號；(3)當(dāng)火災(zāi)報警無線通訊底座與火災(zāi)觸發(fā)器件連接導(dǎo)線脫離時，串聯(lián)電阻RS=-，得到Ui=V,與第三電阻R3-第四電阻R4分壓電平進行比較，輸出高電平至P102，MCU控制單元154判斷為開路故障信號；(4)當(dāng)連接導(dǎo)線對地短路時，Ui=0，與第五電阻R5-第六電阻R6分壓電平進行比較，輸出高電平至P103，MCU控制單元154判斷為短路故障信號；
[0066]還包括用于給火災(zāi)報警無線通訊底座提供電源的電池16，電池16設(shè)于底座殼體12內(nèi)；
[0067]火災(zāi)報警無線通訊底座與報警主機之間通過無線傳輸方式實現(xiàn)雙向通訊。
[0068]再請參見圖5所示，其中電路板13上還設(shè)有電壓檢測電路17，電壓檢測電路17為兩個阻抗匹配電路171、172，其中一個阻抗匹配電路172與電池16相連，另一個阻抗匹配電路171與火災(zāi)聯(lián)動部件中的自帶電池相連或者與火災(zāi)觸發(fā)器件中的自帶電池相連；電壓檢測電路17的輸出端與MCU控制單元154中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口相連。MCU控制單元154通過ADCl和ADC2將上述電池電壓進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到相對應(yīng)的電壓數(shù)字量值后，將電壓信號發(fā)送給報警主機，由報警主機將其與預(yù)設(shè)的對應(yīng)火災(zāi)報警無線通訊底座不同輸入端的允許最低電壓值進行比較，進行欠壓狀態(tài)的評估判斷。與此同時，報警主機立即回復(fù)應(yīng)答，從而完成了一次火災(zāi)報警無線通訊底座與報警主機的通訊聯(lián)絡(luò)。正由于存在這樣的定時聯(lián)絡(luò)，當(dāng)報警無線通訊底座發(fā)生致命故障或丟失時，無線主站就能據(jù)此及時發(fā)現(xiàn)，并發(fā)出故障報警。由于MCU控制單元進行ADC轉(zhuǎn)換需要消耗較多的電流，故時間間隔不能太短，設(shè)定300秒轉(zhuǎn)換周期是較適合的。單次無線模塊上報聯(lián)絡(luò)通訊將耗時20ms，其發(fā)射電流64mA、接受電流20mA，若未收到主站應(yīng)答，無線底座會重復(fù)發(fā)射3次。其最大消耗的電流與休眠平均靜態(tài)電流加權(quán)相加，得到平均功耗為33uA。
[0069]實施例1
[0070]再請參見圖6、圖7所示，本發(fā)明的火災(zāi)報警無線通訊底座與自帶電源的獨立式火災(zāi)探測器821構(gòu)成無線式火災(zāi)探測器，具體選用的獨立式火災(zāi)探測器型號為:FSK01ZZ-S，該探測器通過國家3C強制認(rèn)證，帶有I個移報觸點(無源報警輸出)、監(jiān)視電流15uA以及超過5年的電池使用壽命。無線通訊底座采用與該探測器直徑相同的圓柱體形狀、兩者通過卡扣機構(gòu)實現(xiàn)上、下殼體合蓋組合。無線通訊底座內(nèi)部包括無線通訊模塊、報警輸入接口、警報播放單元、揚聲器、發(fā)聲腔、電池、電池電量檢測單元、天線、底座殼體等部件。其中報警輸入接口通過導(dǎo)線與獨立式探測器的移報接口相連接，獨立式探測器的電池正負(fù)端接入底座中的電壓檢測電路,天線位于底座殼體的外側(cè),兩者合為一體；天線通過饋線與底座內(nèi)部的無線通訊模塊相連。
[0071]無線通訊模塊的偵聽電流≤ 7uA、平均休眠電流≤ 3uA、接收靈敏度≤ _112dbm,最大發(fā)射電流< 64mA，發(fā)射功率在Idbm~17dbm范圍內(nèi)可調(diào)。
[0072]火災(zāi)報警無線通訊底座是這樣工作的:無線通訊模塊平時處于休眠狀態(tài)，每秒鐘自動喚醒I次，進入偵聽工作周期，執(zhí)行如下任務(wù):任務(wù)1:檢測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否發(fā)出火警信號(即觸點動作)；任務(wù)2:檢測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否出現(xiàn)連線短路、開路故障；任務(wù)3:偵聽主站是否發(fā)來聯(lián)動命令。
[0073]如果檢測到上述任務(wù)I情況，模塊將立即以2秒間隔向主站發(fā)送，重復(fù)5次，以確保主站10秒內(nèi)收到上報的火警信息；如果檢測到上述任務(wù)2情況，模塊將立即以5秒間隔向主站發(fā)送，重復(fù)10次，以確保主站100秒內(nèi)收到上報的故障信息；如果檢測到上述任務(wù)3情況，則執(zhí)行聯(lián)動輸出。如果未檢測到以上3種情況，模塊立即恢復(fù)到休眠狀態(tài)，等待下一個偵聽周期的到來。在正常情況下，偵聽工作周期為lms，偵聽電流≤ 7uA。由于休眠電流為1.4uA，故模塊休眠期平均靜態(tài)電流為≤ 3uA。
[0074]本實施例中，采用CR17450 3V 2600mAh的鋰電池，該電池體積小、滿足底座空間
有限、與探測器整合外型要求美觀的要求。其次，與無線模塊低功耗特性配合滿足了兼顧雙向?qū)崿F(xiàn)通訊與節(jié)能的要求。無線底座電池壽命大于5年，與獨立式探測器的5年電池壽命
保持一致。
[0075]無線底座具體電源功耗計算如下:
[0076] 無線底座的年度消耗電量=每小時工作消耗X24小時X365天+每年額外消耗(D)；[0077]每小時工作消耗=靜態(tài)消耗(A) +巡檢消耗(B) +應(yīng)答消耗(C)；
[0078]其中:
[0079]( I)靜態(tài)消耗㈧計算:為底座靜態(tài)平均電流3uA ；
[0080](2)巡檢消耗⑶計算:
[0081]每5分鐘巡檢上報一次，每次發(fā)射平均電流64mA、發(fā)射時長40ms (單次發(fā)射時長20ms，按最差通訊狀態(tài)，重發(fā)次數(shù)為2次)、重復(fù)發(fā)射3次數(shù)；每小時巡檢上報12次(60分鐘/5 分鐘=12)；
[0082]因此，每小時巡檢消耗電量(B)=[64mAX(40ms/1000ms/3600s) X3] X 12 次=25.6uA
[0083](3)應(yīng)答消耗(C)計算:
[0084]每5分鐘應(yīng)答一次，應(yīng)答時長20ms，平均電流為20mA，接受次數(shù)為I次，每小時應(yīng)答12次；
[0085]因此:每小時應(yīng)答消耗電量(C)=[20mAX (20ms/1000ms/3600s) X3] X 12 次=4.0uA ；
[0086](4)每年額外消耗(D)計算:
[0087]包括每年兩次人工巡檢消耗和主站故障引起的額外應(yīng)答消耗，共計消耗:
7.8 ImAh ；
[0088]綜上，無線底座的每小時工作消耗=(A) + (B)+ (C)=3.0uAX 25.6uA+4.0uA=32.6uA ；
[0089]無線底座年度總消耗電量為:32.6X24小時X 365天+7.81mAh=293.38mAh ；
[0090]5年總消耗電量計算:
[0091](I)無線底座設(shè)計的有效工作電壓為3V-2.5V±5%區(qū)間。
[0092](2)無線底座年度平均功耗=年度總消耗/365/24==293.38/365/24=33.49uA ；
[0093](3)查電池的放電特性曲線可知，電池放電容量5mAh條件下，電壓由3V降至2.5V期間可使用的電量約2400mAh，假設(shè)電池的年度自然損耗為0.5%，得到如表1計算:
[0094]表1
【權(quán)利要求】
1.一種火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 包括天線以及底座殼體，所述底座殼體內(nèi)設(shè)有電路板以及警報播放單元，所述電路板上設(shè)有無線通訊模塊，所述無線通訊模塊包括RF前端收發(fā)器、FLASH存儲器、RAM存儲器以及MCU控制單元，所述RF前端收發(fā)器的一端與天線相連，RF前端收發(fā)器的另一端與MCU控制單元相連，所述FLASH存儲器以及RAM存儲器均與MCU控制單元相連； 所述警報播放單元包括揚聲器、發(fā)聲腔、設(shè)于電路板上的語音集成電路以及功放電路，所述揚聲器設(shè)于發(fā)聲腔內(nèi)，所述MCU控制單元依次通過語音集成電路以及功放電路與揚聲器相連； 所述MCU控制單元還設(shè)有與火災(zāi)聯(lián)動器件相連的聯(lián)動輸出接口以及與火災(zāi)觸發(fā)器件相連的報警輸入接口 ； 還包括用于給火災(zāi)報警無線通訊底座提供電源的電池，所述電池設(shè)于底座殼體內(nèi)； 所述火災(zāi)報警無線通 訊底座與報警主機之間通過無線傳輸方式實現(xiàn)雙向通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述電路板上還設(shè)有電壓檢測電路，所述電壓檢測電路的一輸入端與所述電池相連，另一輸入端與火災(zāi)聯(lián)動部件中的自帶電池相連或者與火災(zāi)觸發(fā)器件中的自帶電池相連； 所述電壓檢測電路的輸出端與MCU控制單元中的模/數(shù)轉(zhuǎn)換接口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述報警輸入接口包括報警比較器、開路比較器、短路比較器以及上拉電阻， 所述報警比較器的一輸入端與上拉電阻的外端相連，所述報警比較器的另一輸入端通過第一分壓電阻組與上拉電阻的內(nèi)端相連，所述報警比較器的輸出端與MCU控制單元相連； 所述開路比較器的一輸入端與上拉電阻的外端相連，所述開路比較器的另一輸入端通過第二分壓電阻組與上拉電阻的內(nèi)端相連，所述開路比較器的輸出端與MCU控制單元相連； 所述短路比較器的一輸入端與上拉電阻的外端相連，所述短路比較器的另一輸入端通過第三分壓電阻組與上拉電阻的內(nèi)端相連，所述短路比較器的輸出端與MCU控制單元相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述報警輸入接口為無源觸點型結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述火災(zāi)觸發(fā)器件為獨立式感煙火災(zāi)探測報警器或非編址型手動火災(zāi)報警按鈕。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述火災(zāi)聯(lián)動器件為火災(zāi)聲光警報器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述火災(zāi)報警無線通訊底座采用卡扣機構(gòu)與火災(zāi)聯(lián)動器件或火災(zāi)觸發(fā)器件相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述無線通訊模塊的無線頻率采用以下ISM頻段中的一種，所述ISM頻段包括434MHz、470MHz、860MHz、900MHz 以及 2.4GHz。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于:所述MCU控制單元控制警報播放單元發(fā)出的報警信號音量從45 d B逐漸增大至75dB。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述的無線通訊模塊的偵聽電流≤7uA、平均休眠電流≤3uA、接收靈敏度≤-112dbm,最大發(fā)射電流< 64mA,發(fā)射功率在Idbm~17dbm范圍內(nèi)可調(diào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述的電池采用鋰電池，其電容量大于2600mAh，所述火災(zāi)報警無線通訊底座的平均工作電流小于33uA。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述無線通訊模塊每隔一秒自動喚醒并進入偵聽工作周期，偵聽工作周期為1ms，所述偵聽工作周期包括以下任務(wù): 1)無線通訊模塊監(jiān)測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否發(fā)出火警信號，若火災(zāi)觸發(fā)器件發(fā)出火警信號，無線通訊模塊在3秒內(nèi)向報警主機發(fā)送火警信號； 2)無線通訊模塊監(jiān)測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否存在短路或開路故障，若存在上述故障，無線通訊模塊在100秒以內(nèi)向報警主機發(fā)送故障信號； 3)無線通訊模塊監(jiān)測報警主機是否發(fā)出疏散警報信號，若接收到疏散警報信號，則判 斷: a)若與所述火災(zāi)報警無線通訊底座相連接的是火災(zāi)觸發(fā)器件，則通過警報播放單元在3秒內(nèi)發(fā)出報警聲； b)若與所述火災(zāi)報警無線通訊底座相連接的是火災(zāi)聯(lián)動器件，則由火災(zāi)聯(lián)動器件本身在3秒內(nèi)發(fā)出報警聲。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 1)所述無線通訊模塊監(jiān)測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否發(fā)出火警信號，若火災(zāi)觸發(fā)器件發(fā)出火警信號，無線通訊模塊立即以2秒間隔重復(fù)5次向報警主機發(fā)送火警信號； 2)所述無線通訊模塊監(jiān)測所連接的火災(zāi)觸發(fā)器件是否存在短路或開路故障，若存在上述故障，無線通訊模塊立即以5秒間隔重復(fù)10次向報警主機發(fā)送故障信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的火災(zāi)報警無線通訊底座，其特征在于: 所述MCU控制單元每隔300秒控制所述電壓檢測電路采集其輸入端的電壓值，并將采集到的電壓值信號發(fā)送至報警主機。
【文檔編號】G08B17/00GK104036610SQ201310506994
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】張振偉, 官宏運, 曹偉, 張德健, 徐琰, 劉盛鵬, 方戍, 吉倍平 申請人:公安部上海消防研究所