CN103252053A - 基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪 - Google Patents

Abstract

基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪。属消防水泵的控制设备。其特征包括：基于单片机MCU的控制板，连接于MCU中显示驱动电路的显示屏和发光二极管信号灯组以及光电耦合器和MCU中开关量整形电路的按钮组，连接于MCU中模拟信号处理电路和开关量整形电路的输入信号接线端子板，连接于MCU中继电器驱动电路的继电器组，经继电器组驱动消防控制柜水泵组交流接触器的输出信号接线端子板，连接于MCU中通信驱动电路的异步通讯串行接口接线端子，连接于MCU中电源电路的电源接口接线端子。经试用：与现有技术相比革除了变频调速器等控制设备，从而降低了生产和使用成本；采用单片机简化控制系统，有效提高了控制系统的可靠性。

Description

基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪

技术领域

本发明属于消防水泵的控制设备，特别是一种基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪。 

背景技术

现有技术文献1ZL95207683.7公开了一种微机控制自动巡检消防给水设备控制柜，“其特征是包括：一个可编程序控制器，其内的系统程序在自动巡检周期时钟启动后使微机执行自动巡检程序，并把变频调速器的频率输出设置为一个低频常数，在执行消防程序时可编程序控制器又控制与工频电源连接的继电器组的闭合使消防水泵以额定转速运行；一个微机控制器，在自动巡检时，控制变频器的上电、启动和停止，又控制与变频调速器输出端相连的继电器组逐一闭合、关断；一个变频调速器其低频输出信号通过此继电器组逐一驱动消防水泵进行低速转动完成自动巡检。” 

现有技术文献2ZL200620001068.2公开了一种消防给水设备数字智能巡检控制器，“其特征在于：包括中心控制装置、主回路电器巡回检测装置和消防水泵巡回检测装置串联，该消防给水设备数字智能巡检控制器的外部依次并联显示器、声光报警器、数据传输接口、存储器以及与消防控制中心连接。”“所述消防水泵巡回检测装置包括受控开关，与受控开关连接的时序切换号码发生器，四个并联的接线盒，变频器，比较识别电路，同步采集器和信息分配器，该受控开关一端连接时序脉冲发生器和同步脉冲发生器，另一端分别连接四个并联的接线盒2和同步采集器，该四个并联的接线盒与变频器串联，该变频器还连接定时器和受控开关该变频器的四个输出端子连接四个比较识别电路，该四个比较识别电路与同步采集器2和信息分配器2串联，该信息分配器2与外部的显示器、声光报警器、数据传输接口、存储器和消防控制中心连接。” 

现有技术文献3ZL201110061419.4公开了一种消防水泵组的控制和巡检一体化电气系统，“包括电气系统硬件：配置于电源开关柜中的：连接于双电源进线切换用的2路自动断路器及与之配合的交流接触器组成的交流电源开关系统，和变压器、整流器组成的直流电源系统；配置于一体化电气控制柜中的：连接于电源开关柜的双电源进线切换开关的电源自动断路器，可编程序控制器，变频调速器，用于工频回路的交流接触器，用于变频回路交流接触 器，串联于可编程序控制器与变频或工频回路交流接触器之间的继电器组，用于消防水泵组启动或停止的自动断路器组及与之配合的交流接触器组；配置于一体化电气控制柜面板上的：电源电压/电流指示表，消防水泵组巡检指示灯组；以及传输电缆接口，声光报警器，连接用电线和传输电缆；电气系统软件：连接前述电气系统硬件的通常接线方法、可编程序控制器中包括巡检和控制的内部程序，其特征是电气系统硬件中：一体化电气控制柜面板上还设计有配合于可编程序控制器内部程序的触摸屏，自动/手动/提压开关按钮；每台消防水泵的电机轴上装有测定水泵电机转速的光电旋转编码器，每台消防水泵的电机电路中装有高分辨率电流传感器；一体化电气控制柜中还设计有增加设置于可编程序控制器的高速计数模块、模拟量输入模块、通讯模块；电气系统软件中：还设计有由连接前述电气系统硬件的简捷接线方法，巡检和运行的简捷接线方法和程序，提高单台水泵运行速度的接线方法和程序，进行精确检测的接线方法和程序，进行组网通信的接线方法和程序，以及与之相应的可编程序控制器程序和触摸屏文本。” 

现有技术文献1、2、3所述的消防水泵组巡检控制设备在实际使用中存在如下不足： 

1、巡检控制系统均必须配置变频调速器和可编程序控制器及相应的配套设备才能实施巡检，变频调速器的采用不但使生产成本难以降低，而且占据体积大，必须为此配备巡检专用电气控制柜，这不但要占据消防水泵房的空间，而且增加了使用成本。 

2、巡检控制系统电气元器件多、控制过程复杂，不但增加了使用和维护难度，而且必然降低了控制系统的可靠性。 

由此可见，研究并设计一种革除了变频调速器等控制设备，从而降低了生产和使用成本；采用单片机简化控制系统，有效提高了控制系统可靠性的基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪是必要的。 

单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器Microcontroller Unit，常用英文字母的缩写MCU表示单片机。单片机又称单片微控制器，是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器和包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测 控系统、机器人等应用控制系统。 

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，研究并设计一种革除了变频调速器等控制设备，从而降低了生产和使用成本；采用单片机简化控制系统，有效提高了控制系统可靠性的基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪。 

本发明的目的是这样实现的： 

一种基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪，其特征包括：设在小型机箱内的基于单片机MCU的控制板，设在小型机箱面板上的、连接于控制板MCU中显示驱动电路的显示屏和发光二极管信号灯组以及经控制板上光电耦合器和MCU中开关量整形电路的显示屏按钮组，连接于控制板上MCU中模拟信号处理电路和开关量整形电路的输入信号接线端子板，设在小型机箱内的、连接于控制板上MCU中继电器驱动电路的继电器组，经继电器组驱动消防控制柜水泵组交流接触器的输出信号接线端子板，连接于控制板上MCU中RS485通信驱动电路的异步通讯串行接口接线端子，连接于控制板MCU中电源电路的电源接口接线端子。 

所述控制板上设有的单片机MCU选用STM32F103单片机，也可选用功能相同的其他型号单片机。 

所述的发光二极管信号灯组至少包括：自动状态信号灯，巡检状态信号灯，消防状态信号灯，水泵故障信号灯，水位过低报警灯。 

所述的显示屏按钮组至少包括：进入显示屏菜单的SET键，确认参数的ENIER键，移动光标的上、下键。如图1中所示，所述显示屏按键组用于手/自动巡检方式的设置、自动巡检周期的设定、消防泵巡检运行时间的设定、运行间隔时间的设定、消防水泵巡检顺序的设定，其面板显示消防水泵巡检过程中的工作状态、运行时间、故障报警及水池水位管道压力信号等参数。 

所述输入信号接线端子板至少设有：外部消防控制信号的接线端子，由外部消防控制信号启动水泵的接线端子，水泵组巡检运行信号接线端子组，电动阀打开、关闭信号接线端子，水泵故障的数字信号接线端子，管路压力的模拟量信号接线端子，消防用水池水位信号接线端子。如图3中所示，所述消防控制信号是来自于消防控制中心和消火栓的消防启动信号；水泵组运行信号是相应消防泵在巡检时的运行信号，来自消防控制柜的交流接触器；水池水位信号是来自消防水池的水位信号；管路压力信号是取自消防管道4-20毫安的压力模拟量 信号；水泵故障信号是取自消防水泵运行时的过载、过流、短路电流信号。 

所述输出信号接线端子板至少设有：水泵组启动接线端子组，打开、关闭电动阀用继电器接线端子，报警信号接线端子，反馈到消防控制中心的巡检水泵运行信号接线端子。如图3中所示，所述巡检仪的输出信号接线端子是巡检仪和消防控制柜之间连接的接线端子；巡检仪通过内部继电器的无源接点接通消防控制柜相应消防泵和电动阀的接触器线圈，利用消防控制柜的电器元件使消防水泵运行，达到巡检的目的。所述的巡检仪是通过输出信号接线端子将巡检水泵运行信号反馈到消防控制中心；所述巡检仪的RS485接口通过电缆和消防控制中心的监控系统进行通讯； 

本发明实施得到的基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪的使用方法是： 

消防巡检仪的手/自动运行方式通过巡检仪面板进行设置，在手动巡检的方式下，通过巡检仪面板设定需要巡检的消防泵的运行时间——按确认键——相应消防管路的电动阀自动关闭——消防水泵运行——消防管路的水压经泄压回路释放——运行时间达到设定的时间后自动停止运行——消防管路的电动阀自动开启，完成单台水泵的巡检周期； 

消防巡检仪的手/自动运行方式通过巡检仪面板进行设置，在自动巡检的方式下，通过巡检仪面板设定巡检消防泵的顺序、巡检周期、巡检运行时间、巡检间隔时间；按确认键，消防泵就按照设定的参数进入巡检状态：消防管路的电动阀自动关闭——消防泵按照设定的顺序、运行时间、间隔时间进行逐台巡检——消防管路产生的水压经泄压回路释放；当一个巡检周期完成后，消防泵停止运行，管路电动阀经延时后开启，等待下一周期再重复巡检。消防巡检仪在自动巡检的过程中，显示屏显示巡检水泵的序号、工作状态、运行时间、水池水位、电动阀开闭状态、故障报警等相关参数。 

在巡检过程中，消防巡检仪通过输入回路接收到消防中心或消火栓的消防信号后，立即停止巡检，迅速开启消防管路进入消防状态。 

消防巡检仪在手动或自动巡检时，水泵的交流接触器接点将运行信号反馈到巡检仪的输入端，巡检仪的输出继电器将巡检信号传送到消防控制中心；当消防水泵发生过载或电路故障时，巡检仪停止巡检并发出报警信号； 

当巡检仪因自身故障不能巡检时，巡检仪自动退出巡检，消防泵控制柜恢复到原有状态，保证消防水泵的正常启动运行。 

消防巡检仪在自动巡检的过程中，发光二极管信号灯组的自动状态信号灯、巡检状态信 号灯、消防状态信号灯、水泵故障信号灯、水位过低报警灯根据系统的运行分别显示其实时的工作状态。 

本发明实施得到的基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪，经试用，与现有技术相比显示了如下有益效果： 

1、革除了变频调速器等控制设备，从而降低了生产和使用成本。与现有技术文献1、2、3所述的同类巡检控制设备均必须通过对变频调速器采用可编程序控制器及相应的配套设备才能实施巡检不同，本发明实施得到的基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪，通过与现有消防水泵组已经配备的用于运行的消防控制柜之间连接的输出信号接线端子，经继电器组的继电器无源接点接通消防控制柜相应消防泵和电动阀的交流接触器线圈，利用已经配备的消防控制柜的电器元件使消防水泵运行，达到巡检的目的。因此无需配备基于变频调速器的巡检专用设备，一方面大幅度减少了巡检专用设备制造中配备变频调速器及相应元器件的生产成本，另一方面有效利用了只有在出现火警才进入运行使用的已经配备的消防控制柜，在有效利用用户现有资源的同时减少了用户的配置使用成本。 

2、采用单片机简化控制系统，有效提高了控制系统的可靠性。与现有技术文献1、2、3所述的同类巡检控制设备相比，本发明基于并采用了体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便的单片机，而且集成在一个小型的机箱内，外形尺寸小，便于安装在用户现有的消防控制设备中，简化了消防水泵组的控制系统，加之，安装中接线简要，使用中人机界面简明，巡检操作简易，与电气元器件多、控制过程复杂的现有技术文献1、2、3所述的同类巡检控制设备使用时相比，必然有效提高了控制系统的可靠性。 

附图说明

图1为符合本发明主题的结构示意框图；图2为本发明的面板示意图；图3为本发明的接线端子示意图； 

具体实施方式

下面结合具体图示进一步说明本发明： 

如图1、2、3所示，一种基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪，其特征包括：设在小型机箱内的基于单片机MCU的控制板1，设在小型机箱面板上的、连接于控制板上MCU中显示驱动电路的显示屏2和发光二极管信号灯组3以及经控制板上光电耦合器和MCU中开关量整形电路的显示屏按钮组4，连接于控制板上MCU中模拟信号处理电路和开关量整形电路 的输入信号接线端子板5，设在小型机箱内的、连接于控制板上MCU中继电器驱动电路的继电器组6，经继电器组驱动消防控制柜水泵组交流接触器的输出信号接线端子板7，连接于控制板上MCU中RS485通信驱动电路的异步通讯串行接口接线端子8，连接于控制板MCU中电源电路的电源接口接线端子9。 

如图1所示，所述控制板1上设有的单片机MCU选用STM32F103单片机/或功能相同的其他型号单片机。 

如图2所示，所述的发光二极管信号灯组3至少包括：自动状态信号灯31，巡检状态信号灯32，消防状态信号灯33，水泵故障信号灯34，水位过低报警灯35。 

如图2所示，所述的显示屏按钮组4至少包括：进入显示屏菜单的SET键41，确认参数的ENIER键42，移动光标的上、下键43、44。 

如图3所示，所述输入信号接线端子板5至少设有：外部消防控制信号的接线端子51，由外部消防控制信号启动水泵的接线端子52，水泵组巡检运行信号接线端子组53，电动阀打开、关闭信号接线端子55、56，水泵故障的数字信号接线端子57，管路压力的模拟量信号接线端子58，消防用水池水位信号接线端子59。 

如图3所示，所述输出信号接线端子板7至少设有：水泵组启动接线端子组71，打开、关闭电动阀用继电器接线端子72、73，报警信号接线端子74，反馈到消防控制中心的巡检水泵运行信号接线端子75。 

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受包括实施方式在内的上述描述之限制；在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内；本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。 

Claims (6)

1.一种基于单片机的消防水泵组小型巡检控制仪，其特征包括：设在小型机箱内的基于单片机MCU的控制板(1)，设在小型机箱面板上的、连接于控制板上MCU中显示驱动电路的显示屏LCD(2)和发光二极管信号灯组(3)以及经控制板上光电耦合器和MCU中开关量整形电路的显示屏按钮组(4)，连接于控制板上MCU中模拟信号处理电路和开关量整形电路的输入信号接线端子板(5)，设在小型机箱内的、连接于控制板上MCU中继电器驱动电路的继电器组(6)，经继电器组驱动消防控制柜水泵组交流接触器的输出信号接线端子板(7)，连接于控制板上MCU中RS485通信驱动电路的异步通讯串行接口接线端子(8)，连接于控制板MCU中电源电路的电源接口接线端子(9)。

2.根据权利要求1所述的巡检控制仪，其特征是所述控制板(1)上设有的单片机MCU选用STM32F103单片机/或功能相同的其他型号单片机。

3.根据权利要求1所述的巡检控制仪，其特征是所述的发光二极管信号灯组(3)至少包括：自动状态信号灯(31)，巡检状态信号灯(32)，消防状态信号灯(33)，水泵故障信号灯(34)，水位过低报警灯(35)。

4.根据权利要求1所述的巡检控制仪，其特征是所述的显示屏按钮组(4)至少包括：进入显示屏菜单的SET键(41)，确认参数的ENIER键(42)和移动光标的上、下键(43、44)。

5.根据权利要求1所述的巡检控制仪，其特征是所述输入信号接线端子板(5)至少设有：外部消防控制信号的接线端子(51)，由外部消防控制信号启动水泵的接线端子(52)，水泵组巡检运行信号接线端子组(53)，电动阀打开、关闭信号接线端子(55、56)，水泵故障的数字信号接线端子(57)，管路压力的模拟量信号接线端子(58)，消防用水池水位信号接线端子(59)。

6.根据权利要求1所述的巡检控制仪，其特征是所述输出信号接线端子板(7)至少设有：水泵组启动接线端子组(71)，打开、关闭电动阀用继电器接线端子(72、73)，报警信号接线端子(74)，反馈到消防控制中心的巡检水泵运行信号接线端子(75)。

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