一种基于边缘计算的火灾探测报警系统的制作方法

1.本实用新型属于火灾探测报警技术领域，具体涉及一种基于边缘计算的火灾探测报警系统。


背景技术：

2.目前传统的火灾探测报警多采用火灾报警控制器通过二总线连接火灾探测器、手动报警按钮等火灾触发器件，当保护区域中出现火情，相应的火灾探测器采集到空气中的烟雾浓度值或和温度或和可燃气体浓度高于设置的报警阈值时，发出火灾报警信号，并通过二总线传输给火灾报警控制器，控制消防联动控制器启动灭火设备进行灭火操作。这种火灾探测报警技术存在以下缺点：一是若某个火灾探测器出现误报，会导致火警控制器误启动联动灭火设备，造成经济损失；二是无法精确获得烟雾浓度值或和温度值，无法对火势进行精准判断；三是随着使用年限增加，火灾探测器会逐渐老化功能衰退，无法对探测器进行主动维保。
3.近年来，随着独立式火灾探测报警器和消防云平台的兴起，火灾报警大数据应运而生，若将所有探测器的实时运行状态和采集的数据等都直接发送到消防云平台集中统一处理，需要超强计算、存储能力的计算机对火警数据运行进行管理和控制。然而，随着火灾探测领域各类智能探测终端设备的不断增多和性能提升，就需要不断提升消防云平台的计算存储的能力，这无疑会增加网络带宽。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于边缘计算的火灾探测报警系统，其结构简单，设计合理，实用性强，通过设置边缘计算设备对火灾探测单元采集到的监测数据进行处理，减轻众多火灾数据监控子系统的火灾探测单元直接连接云平台的网络传输压力，降低数据处理的延迟，释放云平台计算存储负担，使数据处理更加及时，避免延误火情。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于边缘计算的火灾探测报警系统，其特征在于：包括多个火灾数据监控子系统和与多个所述火灾数据监控子系统无线通信的云平台，所述火灾数据监控子系统包括火灾探测单元和用于处理火灾探测单元的数据并传输至云平台的边缘计算设备，所述火灾探测单元与边缘计算设备之间通过二总线连接，二总线上设置有用于采集火灾探测单元工作电流和工作电压的实时状态采集装置；
6.所述边缘计算设备包括与所述火灾探测单元连接的数据处理模块、均与数据处理模块连接的数据存储模块、显示监管模块和与云平台远程通信的第一无线通信模块；
7.所述火灾探测单元包括多个不同的火灾监测设备，以对多个不同的监测对象进行火灾监测，采集多个不同所述监测对象的监测数据，并将多个不同的所述监测对象的所述监测数据发送至数据处理模块；
8.所述实时状态采集装置包括与二总线连接的的监测电路板，所述监测电路板上集成有用于检测二总线电压的脉冲电压检测电路、并联在二总线上且用于检测二总线电流的电流检测电路、以及微控制器，所述脉冲电压检测电路和电流检测电路的输出端均与微控制器连接。
9.上述的一种基于边缘计算的火灾探测报警系统，其特征在于：所述电流检测电路包括运算放大器u1和并联在二总线上的电阻r5，电阻r5的一端经电阻r2与运算放大器u1的同相输入端连接，电阻r5的另一端经电阻r6与运算放大器u1的反相输入端连接，运算放大器u1的同相输入端经电阻r4接地，运算放大器u1的输出端分三路，一路经电阻r7与运算放大器u1的反相输入端连接，第二路经并联的电容c1和二极管d9接地，第三路作为电流检测电路的输出端与微控制器连接。
10.上述的一种基于边缘计算的火灾探测报警系统，其特征在于：所述脉冲电压检测电路包括相互连接的电阻r1和电阻r3，电阻r1远离电阻r3的一端连接在二总线上，电阻r3远离电阻r1的一端接地，电阻r3上并联有并联在一起的电容c2和二极管d12，电阻r1与电阻r3作为脉冲电压检测电路的输出端与微控制器连接。
11.上述的一种基于边缘计算的火灾探测报警系统，其特征在于：所述监测电路板上还集成有与微控制器连接且用于与云平台远程通信的第二无线通信模块。
12.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
13.1、本实用新型通过设置脉冲电压检测电路和电流检测电路实时采集二总线上的电流和电压，从而监测与二总线连接的众多火灾监测设备是否均在正常工作状态，避免误报、漏报，防止贻误灭火时机。
14.2、本实用新型通过设置微控制器实时对比脉冲电压检测电路和电流检测电路传输回的数字量，从而依次判断确认当前采集的是哪个火灾监测设备的态势数据，以便后续数据处理，从而能够记录并展示多个火灾监测设备整体的实时状态，便于集中管控，发现设备异常能够及时处理，节约人力物力，经济实用。
15.3、本实用新型的数据处理模块通过对火灾探测单元探测的数据进行连续数据分析并传输至数据存储模块内，对得到每个火灾监测设备的数据曲线进行趋势判断，实现对火灾监测设备进行主动运维，延长使用年限、清除故障隐患，最大限度减少计划外停机时间，提前预估采购备品备件，从而不断提升用户的体验。
16.4、本实用新型通过设置边缘计算设备对火灾探测单元采集到的监测数据进行处理，减轻众多火灾数据监控子系统的火灾探测单元直接连接云平台的网络传输压力，降低数据处理的延迟，释放云平台计算存储负担。
17.综上所述，本实用新型结构简单，设计合理，实用性强，通过脉冲电压检测电路、电流检测电路和微控制器的互相配合，实现对二总线连接的众多火灾监测设备工作态势数据的实时采集，从而判断众多火灾监测设备是否均在正常工作状态，避免误报、漏报，防止贻误灭火时机；此外，通过设置边缘计算设备对火灾探测单元采集到的监测数据进行处理，减轻众多火灾数据监控子系统的火灾探测单元直接连接云平台的网络传输压力，降低数据处理的延迟，释放云平台计算存储负担。
18.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
19.图1为本实用新型的系统原理框图。
20.图2为本实用新型脉冲电压检测电路的电路原理图。
21.图3为本实用新型电流检测电路的电路原理图。
22.图4为本实用新型边缘计算设备和火灾探测单元的电路原理框图。
23.图5为本实用新型实时状态采集装置的电路原理框图。
24.附图标记说明:
[0025]1‑
二总线；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
脉冲电压检测电路；
ꢀꢀꢀ3‑
电流检测电路；
[0026]4‑
微控制器；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
中控机；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6‑
火灾监测设备；
[0027]7‑
云平台；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8‑
第二无线通信模块；
ꢀꢀꢀ9‑
火灾探测单元；
[0028]
10
‑
边缘计算设备；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11
‑
实时状态采集装置；
ꢀꢀ
12
‑
数据处理模块；
[0029]
13
‑
数据存储模块；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14
‑
第一无线通信模块；
ꢀꢀ
15
‑
显示监管模块。
具体实施方式
[0030]
如图1至图5所示，本实用新型包括多个火灾数据监控子系统和与多个所述火灾数据监控子系统无线通信的云平台7，所述火灾数据监控子系统包括火灾探测单元9和用于处理火灾探测单元的数据并传输至云平台7的边缘计算设备10，所述火灾探测单元与边缘计算设备10之间通过二总线1连接，二总线1上设置有用于采集火灾探测单元9工作电流和工作电压的实时状态采集装置11；
[0031]
所述边缘计算设备10包括与所述火灾探测单元连接的数据处理模块12、均与数据处理模块12连接的数据存储模块13、显示监管模块15和与云平台7远程通信的第一无线通信模块14；
[0032]
所述火灾探测单元包括多个不同的火灾监测设备6，以对多个不同的监测对象进行火灾监测，采集多个不同所述监测对象的监测数据，并将多个不同的所述监测对象的所述监测数据发送至数据处理模块12；
[0033]
所述数据处理模块12配置为通过边缘计算对多个不同的所述监测对象的所述监测数据进行分析，以对多个不同的所述监测对象的火灾隐患进行预警；
[0034]
所述实时状态采集装置11包括与二总线1连接的的监测电路板，所述监测电路板上集成有用于检测二总线1电压的脉冲电压检测电路2、并联在二总线1上且用于检测二总线1电流的电流检测电路3、以及微控制器4，所述脉冲电压检测电路2和电流检测电路3的输出端均与微控制器4连接。
[0035]
需要说明的是，显示监管模块15包括触摸显示屏，数据处理模块12将采集处理后的监测数据传输至显示监管模块15内显示，便于就地巡查。
[0036]
需要说明的是，多个火灾数据监控子系统分布在同一监管区域的不同小区或大型建筑，以小区或大型建筑为节点建立消防监管网络，统一监管标准，提高监管效率。
[0037]
需要说明的是，数据存储模块13配置为用以储存数据处理模块12处理后的数据，并将处理后的多个不同的所述监测对象的所述监测数据形成所述检测对象数据实时变化趋势图，以便后续的运维决策。
[0038]
需要说明的是，多个火灾监测设备6包括点型光电感烟火灾探测器、点型离子感烟
火灾探测器、吸气式感烟火灾探测器、点型可燃气体探测器、点型感温火灾探测器、可燃气体火灾探测器等，实际使用时，根据现场实际情况选择安装即可。
[0039]
需要说明的是，通过设置脉冲电压检测电路2和电流检测电路3实时采集二总线1上的电流和电压，从而监测与二总线1连接的众多火灾监测设备是否均在正常工作状态，避免误报、漏报，防止贻误灭火时机；
[0040]
通过设置微控制器4实时对比脉冲电压检测电路2和电流检测电路3传输回的数字量，从而依次判断确认当前采集的是哪个火灾监测设备6的态势数据，以便后续数据处理，从而能够记录并展示多个火灾监测设备6整体的实时状态，便于集中管控，发现设备异常能够及时处理，节约人力物力，经济实用。
[0041]
本实施例中，所述监测电路板设置在监测壳体内，所述监测壳体上开设有供所述监测电路板与二总线1连接的通孔。
[0042]
需要说明的是，所述边缘计算设备10还包括电源监管模块，所述电源监管模块可监管火灾探测单元的电源信息，包括短路、断路等，此外电源监管模块内还设置有备用不间断电源，在断电时也能维持系统的正常工作，为电力系统检修争取时间。
[0043]
需要说明的是，数据处理模块12通过对火灾探测单元9探测的数据进行连续数据分析并传输至数据存储模块13内，对得到每个火灾监测设备的数据曲线进行趋势判断，实现对火灾监测设备进行主动运维，延长使用年限、清除故障隐患，最大限度减少计划外停机时间，提前预估采购备品备件，从而不断提升用户的体验。
[0044]
需要说明的是，通过设置边缘计算设备10对火灾探测单元9采集到的监测数据进行处理，减轻众多火灾数据监控子系统的火灾探测单元9直接连接云平台7的网络传输压力，降低数据处理的延迟，释放云平台7计算存储负担。
[0045]
本实施例中，所述电流检测电路3包括运算放大器u1和并联在二总线1上的电阻r5，电阻r5的一端经电阻r2与运算放大器u1的同相输入端连接，电阻r5的另一端经电阻r6与运算放大器u1的反相输入端连接，运算放大器u1的同相输入端经电阻r4接地，运算放大器u1的输出端分三路，一路经电阻r7与运算放大器u1的反相输入端连接，第二路经并联的电容c1和二极管d9接地，第三路作为电流检测电路3的输出端与微控制器4连接。
[0046]
需要说明的是，所述电流检测电路3的原理为，将二总线1通讯接收时的信号通过电阻r5进行串联电流采样，获取电流检测电路3与二总线1的两个连接端i1
‑
in和i1
‑
out之间的差分电压，再通过之后的运算放大器u1进行200倍放大，通过电路输出端将产生的电压信号送入微控制器4中转化为数字量，供后续数据处理。
[0047]
本实施例中，所述脉冲电压检测电路2包括相互连接的电阻r1和电阻r3，电阻r1远离电阻r3的一端连接在二总线1上，电阻r3远离电阻r1的一端接地，电阻r3上并联有并联在一起的电容c2和二极管d12，电阻r1与电阻r3作为脉冲电压检测电路2的输出端与微控制器4连接。
[0048]
需要说明的是，所述脉冲电压检测电路2的原理为，将二总线通讯发送时的信号通过电阻r1和电阻r3进行分压转换，通过电路输出端将产生的电压信号送入微控制器4中转化为数字量，供后续数据处理。
[0049]
本实施例中，所述监测电路板上还集成有与微控制器4连接且用于与云平台7远程通信的第二无线通信模块8。
[0050]
需要说明的是，通过将微控制器4采集到的数据无线传输至云平台7，能够实现集中管控，火灾监测设备6的监管和控制的时效性能够实现大幅度提高，监管人员也可以不受地域和空间的限制进行管理，数据准确，时效性高。
[0051]
本实施例中，所述第一无线通信模块14和第二无线通信模块8均选用ec600s无线通信4g模块。
[0052]
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。