一种模块化船舶消防控制系统的制作方法
专利名称：一种模块化船舶消防控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于模块化设计的船舶消防控制系统，具体地说，是一种将信号 监测处理功能分别封装成子模块构成的功能控制系统。
背景技术：
由于船舶火灾的特殊性，其造成的损失和危害非常巨大，据不完全统计，船舶火灾 占海难事故总数的11%，居第四位，其造成的损失则排在所有海难事故中的第一位。我国港 航系统平均每年发生船舶火灾事故超过20起，造成的直接损失上千万元。为了减少船舶火 灾造成的损失，配备可靠的消防系统成为必不可少的，但是船舶种类众多，大小各异，为每 种船舶都设计相应的消防控制系统周期长、投资大，将一种消防控制系统很好地适用于多 种船舶可以明显减少设计成本，因此加强船舶消防控制系统的可扩展性尤为重要；另一方 面，让工作人员及时掌握消防控制系统的工作状态，及时发现重要灭火设备故障，能够更大 程度上加强对火灾的控制，所以加强工作人员与消防控制系统的人机交互能力十分重要。
中国专利公开号CN1400571A，
公开日为2003. 03. 05，专利名称为舰船固定灭火 系统训练与灭火一体化方法及装置的专利自述为“一种舰船固定灭火系统训练与灭火一 体化的方法及装置，涉及特殊物体或空间的火灾预防、灭火、抑制或扑灭，其方法是使用同 一实物系统在平时进行灭火训练，又在真实火灾时进行真正的灭火操作，其装置的一体化 控制箱400包括识别其上的训练与灭火转换开关200位置状态的PLC组件401以及使用各 PLC组件构成的控制模块410和420。本发明能让消防人员平时在同一灭火系统上进行经 常而有效的灭火训练，从而使他们熟练掌握整个灭火系统的各种设备的功能及操作要领， 也能锻炼他们在应付真正火灾时的心理素质，通过平时的经常训练，能起到对灭火系统进 行维护保养的作用，采用PLC控制技术，占用空间少，可靠性高”。其不足之处是首先其功 能扩展收到PLC的限制，无法根据实际的船舶需求进行灵活扩展；其次由于其基于PLC进行 设计，无法保证系统的实时性，并且整个系统的信息通讯受通讯协议影响而无法实现开放 化；在人机交互方面，其采用了 LED和指针仪表显示，显示效果不足，显示的信息量较少，同 时又增加了整个系统的体积。发明内容
本发明的目的在提供一种基于模块化设计提高人机交互能力的船舶消防控制系 统，
本发明的目的是这样实现的
本发明包括电源模块，控制模块，输入模块，功率模块，风油模块和显示模块，控制 模块、输入模块、功率模块、风油模块和显示模块与电源模块控制的电源总线连接，所有模 块与CAN总线连接形成网络，输入模块与火灾信号检测装置相连，功率模块与灭火气体施 放装置、训练气体施放装置、疏散报警装置、灭火施放报警相连，风油模块与风机、油泵相 连，显示模块与彩色液晶屏、按键、蜂鸣器相连，输入模块将检测到的火灾信号和显示模块检测到的按键信息传送给控制模块，控制模块进行分析处理后将处理信息分送给功率模 块、风油模块和显示模块，功率模块进行灭火气体施放、训练气体施放、疏散报警和灭火施 放报警操作，风油模块进行风机和油泵切断操作，显示模块将信息显示在液晶屏上。
所述的功率模块还可以检测灭火施放电路的断线故障，并将故障信号发送给控制 模块，控制模块传送给显示模块进行显示和报警提示。
所述的电源模块有主电源接口和辅电源接口，电源模块带有供电状态监测功能的 双直流电源无缝自动切换装置，当主电源和辅电源都正常或只有主电源正常时，电源模块 输出主电源供给其他模块使用，当主电源出现异常并且辅电源正常时，电源模块的输出切 换为辅电源，保证其他模块正常工作。
所述的主电源和辅电源提供的是24V直流电。
所述的控制模块包括微控制器，由微控制器内的AD模块采集电压。
本发明的有益效果在于根据船舶消防控制的实际需求，将该控制系统功能分解 为电源模块、控制模块、输入模块、功率模块、风油模块和显示模块，各类模块功能固定，可 根据消防灭火范围的不同进行灵活的组合，既能有效的控制成本，也可以满足不同船型的 消防控制需求。
图I为本发明系统结构图2为输入模块信号采集电路；
图3为功率模块功率输出和断路检测电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述
针对现有技术的不足，提供基于模块化设计的船舶消防控制系统，将信号监测、信 号处理、灭火施放和信息显示等功能通过各个子模块实现，每个模块以微控制器为核心；所 有子模块通过CAN总线互联成一个整体。本发明设计方案便于扩展，人机交互能力强，能够 适用于各种船舶应用。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括电源模块，控制模块，输入模块， 功率模块，风油模块，显示模块。电源模块带有供电状态监测功能的双直流电源无缝自动切 换装置，识别出外部可以使用的可靠电源然后对整个系统进行供电，正常情况下主电源供 电，当主电源出现异常时，通过电路检测，将工作电源无缝切换转为辅电源，同时电源模块 内部微控制器采集主、辅电源供电的信息，通过CAN总线传输至控制模块。控制模块连接各 个模块，是整个系统的枢纽，主要实现控制、计算和信息的传递，分析采集到的信息，将分析 结果传送给功率模块、风油模块和显示模块进行处理。输入模块采集外部火灾信号，检测 有无火灾，并且实时将检测到的信息传送给控制模块。功率模块控制灭火施放、疏散报警和 灭火施放报警等操作，接收控制模块传来的信息，如有灭火信号，则进行相应通道的功率输 出，按一定时序进行疏散报警、灭火施放和灭火施放报警。风油切断输出模块实现控制风机 油泵，当有灭火信号时，控制风机油泵的开关，使油泵停止供油从而使船速得到控制，方便 灭火，以免发生更大的火灾；显示模块通过外接彩色液晶显示屏、按键和蜂鸣器实现人机交4互，将当前各通道信息显示在液晶屏上，并实时监测工作人员通过按键输入的信息，将操作 信息传送给控制模块，同时在出现故障、火灾或误操作后会进行蜂鸣提示。
本发明的工作过程和工作原理是1.本发明将一个电源模块、一个控制模块、若 干输入模块、若干功率模块、若干风油模块和若干显示模块组成为一个整体，电源模块识别 出外部可以使用的可靠电源后分配给其余模块，控制模块是整个系统的核心部分，所有模 块通过CAN总线组成一个信息网，实时采集和分析当前信息，保证整个消防系统可靠运行。2.输入模块与火灾信号检测装置相连，功率模块与灭火气体施放装置、训练气体施放装置、 疏散报警装置、灭火施放报警装置相连，风油模块与风机、油泵相连，显示模块与彩色液晶 屏、按键、蜂鸣器相连。输入模块采集火灾信号，显示模块检测按键信息，功率模块检测输出 回路是否存在断线故障，它们将采集到的信息通过CAN总线传送给控制模块，控制模块经 过分析处理后将处理结果通过CAN总线传送到功率模块和风油模块进行实施，同时将当前 信息传送到显示模块上进行状态显示。
如图I所不,本发明包括一个电源模块、一个控制模块、若干输入模块、若干功率 模块、若干风油模块和若干显示模块。其中控制模块为整个系统的核心，进行数据分析；电 源模块保证整个系统的可靠供电，当主电源出现异常，无缝切换到辅电源供电状态；输入模 块采集火灾信号，是整个系统的主要信息来源模块；功率模块和风油模块实现输出响应，功 率模块执行灭火气体施放、训练气体施放、疏散报警和灭火施放报警等操作，风油模块执行 风机和油泵的切断操作；显示模块实现人机交互，检测工作人员的操作，同时将各通道信息 显示在液晶屏上面。
I.电源模块以微控制器为核心，模块有两路供电通道，分别为主辅电源，从而保证 电源供电的可靠性。接入模块的主辅电源都是24V直流电。电源模块内含无缝切换电路， 当主辅电源同时供电时，通过切换电路中的MOS管的开关，保证主电源供给模块内部，而辅 电源处于切断状态，当主电源电压超出指定电压范围时，主电源切断而转为辅电源供电，无 缝切换电路可以同时保证只有主辅电源单独供电时也可以正常可靠运行。电源模块将经过 切换电路之后输出的电源分配给其余模块进行供电，主、辅电源分别供电的信息传输至微 控制器，识别出正在使用的电源通道。经过切换电路输出的24V直流电供给其他模块使用， 同时在电源模块内经过电源管理芯片转换为5V用于微控制器和模块内芯片供电。电源模 块采用CAN总线通讯，通过CAN总线与其余模块通信，通过CAN总线，将当前使用的电源信 息传输给控制模块，控制模块会传送给显示模块进行显示。
2.控制模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。控制模块采用CAN总线通讯，通过CAN 总线与其余模块通信。控制模块内将消防系统的信息以状态表的形式存储，采集来自控制 板、遥控板、输入模块和电源模块的信息，经过分析处理后再将当前信息和控制要求分送给 功率模块和风油模块进行处理，同时发送给显示模块进行显示。
3.输入模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。每个输入模块有8个输入通道,每个输 入通道有两个端口，一端接地，另外一端经过信号调理后连接到微控制器。在消防系统的电 路中设有有无源常开的开关，无需外接控制，当检测到气压变化时，开关闭合。如果直接进 行开关量的采集，由于信号采集线路过长，其导线电阻值不能忽略，导线上会产生一定程度5压降或一定程度的升压，到达微控制器的开关量不是理想的开关量，微控制器可能产生误 判断。考虑到这种因素，本发明不直接进行开关量的采集，而采用AD模块进行采集。如图 2所示，外部开关闭合后，输入模块采集到的是低电压，当开关断开时，输入模块采集到的是 经过5V分压得到VI，将采集到的电压进行电压跟随后送入到微控制器内进行AD转换，将 Vl与微控制器内部参考电压V2相比，当Vl低于V2时可以判断出开关闭合，反之则是断开 的，从而完成输入量的采集，这种方法有效避免了导线电阻的影响。同时每个输入通过配有 LED指示灯，显示每个通道的当前状态。输入模块采用CAN总线通讯，通过CAN总线与其余 模块通信，将采集到的信息传送给控制模块。
4.功率模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。功率模块实现灭火气体施放、训练气体 施放、疏散报警、灭火施放报警等功能。每个功率模块有8个输出端，每个通道的输出端A 端和B端与执行器相连，如图3所示，其中A端接24V，B端连接到MOS管的栅极，功率模块 通过控制MOS管的开关来控制输出，如果使能功率输出，则微控制器置CHANNEL为高电平， 经过缓冲器驱动光耦，光耦输出端导通，MOS管的栅极电压达到导通电压，其漏极与源极导 通，此时输出端的B端与地相连，这样便将24V和OV分别接到了执行器的两端，驱动执行 器。在输出电路的后端有一个执行器断路检测电路，由于一般执行器为电磁执行器，在没有 功率输出(M0S管截止)时，B端和A端相当于导线直接相连，则B端电压也为24V，此时检 测电路中的光耦输出端导通，Level-Judge处电压为低电平，此时表明执行器线路正常；当 线路出现断路，B端悬空，光耦输出端截止，Level-Judge处电压为高电平，从而达到检测效 果，需要注意的是，在功率输出时同样会检测到Level-Judge处电压为高电平，此时需要屏 蔽断路检测功能。功率模块的每个通道配有LED指示灯，在有功率输出时，相应的指示灯会 被点亮进行提示，在出现断线故障后，相应指示灯进行闪烁提示。功率模块采用CAN总线通 讯，通过CAN总线与其余模块通信，将断线故障信息传送给控制模块，并接收控制模块传来 的信息，根据信息进行相应的输出使能。
5.风油模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。风油模块进行风机和油泵的切断控制， 每个风油模块有8路输出。对于风机油泵的控制，输出部分需要能够承受高压、大电流，本 发明采用的输出方式是开关式，通过大功率继电器实现，继电器属于常开式，在没有输出 时，每个输出端为A端和B端是断开的，当输出使能时，输出端A和输出端B连接在一起形 成通路。风油模块采用CAN总线通讯，通过CAN总线与其余模块通信，接收控制模块传来的 信息，根据信息进行相应的输出使能。
6.显示模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。显示模块主要实现接收按键输入、控制 彩色液晶板和状态报警这三个功能，用户通过操控控制板或遥控板来输入信息。显示模块 采用CAN总线通讯，通过CAN总线将检测到的按键信息发送给控制模块，同时接收控制模块 的信息，将当前状态显示到液晶屏上，如果出现故障或者误操作，显示模块会驱动蜂鸣器进 行报警提示。权利要求
1.一种模块化船舶消防控制系统，包括电源模块，控制模块，输入模块，功率模块，风油模块和显示模块，其特征在于控制模块、输入模块、功率模块、风油模块和显示模块与电源模块控制的电源总线连接，所有模块与CAN总线连接形成网络，输入模块与火灾信号检测装置相连，功率模块与灭火气体施放装置、训练气体施放装置、疏散报警装置、灭火施放报警相连，风油模块与风机、油泵相连，显示模块与彩色液晶屏、按键、蜂鸣器相连，输入模块将检测到的火灾信号和显示模块检测到的按键信息传送给控制模块，控制模块进行分析处理后将处理信息分送给功率模块、风油模块和显示模块，功率模块进行灭火气体施放、训练气体施放、疏散报警和灭火施放报警操作，风油模块进行风机和油泵切断操作，显示模块将信息显示在液晶屏上。
2.根据权利要求I所述的ー种模块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的功率模块还可以检测灭火施放电路的断线故障，并将故障信号发送给控制模块，控制模块传送给显示模块进行显示和报警提示。
3.根据权利要求I或2所述的ー种模块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的电源模块有主电源接口和辅电源接ロ，电源模块带有供电状态监测功能的双直流电源无缝自动切换装置，当主电源和辅电源都正常或只有主电源正常吋，电源模块输出主电源供给其他模块使用，当主电源出现异常并且辅电源正常吋，电源模块的输出切换为辅电源，保证其他模块正常工作。
4.根据权利要求3所述的ー种模块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的主电源和辅电源提供的是24V直流电。
5.根据权利要求I或2或4所述的ー种块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的控制模块包括微控制器，由微控制器内的AD模块米集电压。
6.根据权利要求3所述的ー种块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的控制模块包括微控制器，由微控制器内的AD模块米集电压。
全文摘要
本发明涉及一种基于模块化设计的船舶消防控制系统，具体地说，是一种将信号监测处理功能分别封装成子模块构成的功能控制系统。本发明包括电源模块，控制模块，输入模块，功率模块，风油模块和显示模块，控制模块、输入模块、功率模块、风油模块和显示模块与电源模块控制的电源总线连接，所有模块与CAN总线连接形成网络，输入模块与火灾信号检测装置相连，功率模块与灭火气体施放装置、训练气体施放装置、疏散报警装置、灭火施放报警相连，风油模块与风机、油泵相连，显示模块与彩色液晶屏、按键、蜂鸣器相连。可根据消防灭火范围的不同进行灵活的组合，既能有效的控制成本，也可以满足不同船型的消防控制需求。
文档编号A62C37/00GK102974061SQ20121045020
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者王忠巍, 黄帅, 李文辉, 李坤, 袁志国, 孙国威 申请人:哈尔滨工程大学
技术领域：
本发明涉及一种基于模块化设计的船舶消防控制系统，具体地说，是一种将信号 监测处理功能分别封装成子模块构成的功能控制系统。
背景技术：
由于船舶火灾的特殊性，其造成的损失和危害非常巨大，据不完全统计，船舶火灾 占海难事故总数的11%，居第四位，其造成的损失则排在所有海难事故中的第一位。我国港 航系统平均每年发生船舶火灾事故超过20起，造成的直接损失上千万元。为了减少船舶火 灾造成的损失，配备可靠的消防系统成为必不可少的，但是船舶种类众多，大小各异，为每 种船舶都设计相应的消防控制系统周期长、投资大，将一种消防控制系统很好地适用于多 种船舶可以明显减少设计成本，因此加强船舶消防控制系统的可扩展性尤为重要；另一方 面，让工作人员及时掌握消防控制系统的工作状态，及时发现重要灭火设备故障，能够更大 程度上加强对火灾的控制，所以加强工作人员与消防控制系统的人机交互能力十分重要。
中国专利公开号CN1400571A，
公开日为2003. 03. 05，专利名称为舰船固定灭火 系统训练与灭火一体化方法及装置的专利自述为“一种舰船固定灭火系统训练与灭火一 体化的方法及装置，涉及特殊物体或空间的火灾预防、灭火、抑制或扑灭，其方法是使用同 一实物系统在平时进行灭火训练，又在真实火灾时进行真正的灭火操作，其装置的一体化 控制箱400包括识别其上的训练与灭火转换开关200位置状态的PLC组件401以及使用各 PLC组件构成的控制模块410和420。本发明能让消防人员平时在同一灭火系统上进行经 常而有效的灭火训练，从而使他们熟练掌握整个灭火系统的各种设备的功能及操作要领， 也能锻炼他们在应付真正火灾时的心理素质，通过平时的经常训练，能起到对灭火系统进 行维护保养的作用，采用PLC控制技术，占用空间少，可靠性高”。其不足之处是首先其功 能扩展收到PLC的限制，无法根据实际的船舶需求进行灵活扩展；其次由于其基于PLC进行 设计，无法保证系统的实时性，并且整个系统的信息通讯受通讯协议影响而无法实现开放 化；在人机交互方面，其采用了 LED和指针仪表显示，显示效果不足，显示的信息量较少，同 时又增加了整个系统的体积。发明内容
本发明的目的在提供一种基于模块化设计提高人机交互能力的船舶消防控制系 统，
本发明的目的是这样实现的
本发明包括电源模块，控制模块，输入模块，功率模块，风油模块和显示模块，控制 模块、输入模块、功率模块、风油模块和显示模块与电源模块控制的电源总线连接，所有模 块与CAN总线连接形成网络，输入模块与火灾信号检测装置相连，功率模块与灭火气体施 放装置、训练气体施放装置、疏散报警装置、灭火施放报警相连，风油模块与风机、油泵相 连，显示模块与彩色液晶屏、按键、蜂鸣器相连，输入模块将检测到的火灾信号和显示模块检测到的按键信息传送给控制模块，控制模块进行分析处理后将处理信息分送给功率模 块、风油模块和显示模块，功率模块进行灭火气体施放、训练气体施放、疏散报警和灭火施 放报警操作，风油模块进行风机和油泵切断操作，显示模块将信息显示在液晶屏上。
所述的功率模块还可以检测灭火施放电路的断线故障，并将故障信号发送给控制 模块，控制模块传送给显示模块进行显示和报警提示。
所述的电源模块有主电源接口和辅电源接口，电源模块带有供电状态监测功能的 双直流电源无缝自动切换装置，当主电源和辅电源都正常或只有主电源正常时，电源模块 输出主电源供给其他模块使用，当主电源出现异常并且辅电源正常时，电源模块的输出切 换为辅电源，保证其他模块正常工作。
所述的主电源和辅电源提供的是24V直流电。
所述的控制模块包括微控制器，由微控制器内的AD模块采集电压。
本发明的有益效果在于根据船舶消防控制的实际需求，将该控制系统功能分解 为电源模块、控制模块、输入模块、功率模块、风油模块和显示模块，各类模块功能固定，可 根据消防灭火范围的不同进行灵活的组合，既能有效的控制成本，也可以满足不同船型的 消防控制需求。
图I为本发明系统结构图2为输入模块信号采集电路；
图3为功率模块功率输出和断路检测电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述
针对现有技术的不足，提供基于模块化设计的船舶消防控制系统，将信号监测、信 号处理、灭火施放和信息显示等功能通过各个子模块实现，每个模块以微控制器为核心；所 有子模块通过CAN总线互联成一个整体。本发明设计方案便于扩展，人机交互能力强，能够 适用于各种船舶应用。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括电源模块，控制模块，输入模块， 功率模块，风油模块，显示模块。电源模块带有供电状态监测功能的双直流电源无缝自动切 换装置，识别出外部可以使用的可靠电源然后对整个系统进行供电，正常情况下主电源供 电，当主电源出现异常时，通过电路检测，将工作电源无缝切换转为辅电源，同时电源模块 内部微控制器采集主、辅电源供电的信息，通过CAN总线传输至控制模块。控制模块连接各 个模块，是整个系统的枢纽，主要实现控制、计算和信息的传递，分析采集到的信息，将分析 结果传送给功率模块、风油模块和显示模块进行处理。输入模块采集外部火灾信号，检测 有无火灾，并且实时将检测到的信息传送给控制模块。功率模块控制灭火施放、疏散报警和 灭火施放报警等操作，接收控制模块传来的信息，如有灭火信号，则进行相应通道的功率输 出，按一定时序进行疏散报警、灭火施放和灭火施放报警。风油切断输出模块实现控制风机 油泵，当有灭火信号时，控制风机油泵的开关，使油泵停止供油从而使船速得到控制，方便 灭火，以免发生更大的火灾；显示模块通过外接彩色液晶显示屏、按键和蜂鸣器实现人机交4互，将当前各通道信息显示在液晶屏上，并实时监测工作人员通过按键输入的信息，将操作 信息传送给控制模块，同时在出现故障、火灾或误操作后会进行蜂鸣提示。
本发明的工作过程和工作原理是1.本发明将一个电源模块、一个控制模块、若 干输入模块、若干功率模块、若干风油模块和若干显示模块组成为一个整体，电源模块识别 出外部可以使用的可靠电源后分配给其余模块，控制模块是整个系统的核心部分，所有模 块通过CAN总线组成一个信息网，实时采集和分析当前信息，保证整个消防系统可靠运行。2.输入模块与火灾信号检测装置相连，功率模块与灭火气体施放装置、训练气体施放装置、 疏散报警装置、灭火施放报警装置相连，风油模块与风机、油泵相连，显示模块与彩色液晶 屏、按键、蜂鸣器相连。输入模块采集火灾信号，显示模块检测按键信息，功率模块检测输出 回路是否存在断线故障，它们将采集到的信息通过CAN总线传送给控制模块，控制模块经 过分析处理后将处理结果通过CAN总线传送到功率模块和风油模块进行实施，同时将当前 信息传送到显示模块上进行状态显示。
如图I所不,本发明包括一个电源模块、一个控制模块、若干输入模块、若干功率 模块、若干风油模块和若干显示模块。其中控制模块为整个系统的核心，进行数据分析；电 源模块保证整个系统的可靠供电，当主电源出现异常，无缝切换到辅电源供电状态；输入模 块采集火灾信号，是整个系统的主要信息来源模块；功率模块和风油模块实现输出响应，功 率模块执行灭火气体施放、训练气体施放、疏散报警和灭火施放报警等操作，风油模块执行 风机和油泵的切断操作；显示模块实现人机交互，检测工作人员的操作，同时将各通道信息 显示在液晶屏上面。
I.电源模块以微控制器为核心，模块有两路供电通道，分别为主辅电源，从而保证 电源供电的可靠性。接入模块的主辅电源都是24V直流电。电源模块内含无缝切换电路， 当主辅电源同时供电时，通过切换电路中的MOS管的开关，保证主电源供给模块内部，而辅 电源处于切断状态，当主电源电压超出指定电压范围时，主电源切断而转为辅电源供电，无 缝切换电路可以同时保证只有主辅电源单独供电时也可以正常可靠运行。电源模块将经过 切换电路之后输出的电源分配给其余模块进行供电，主、辅电源分别供电的信息传输至微 控制器，识别出正在使用的电源通道。经过切换电路输出的24V直流电供给其他模块使用， 同时在电源模块内经过电源管理芯片转换为5V用于微控制器和模块内芯片供电。电源模 块采用CAN总线通讯，通过CAN总线与其余模块通信，通过CAN总线，将当前使用的电源信 息传输给控制模块，控制模块会传送给显示模块进行显示。
2.控制模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。控制模块采用CAN总线通讯，通过CAN 总线与其余模块通信。控制模块内将消防系统的信息以状态表的形式存储，采集来自控制 板、遥控板、输入模块和电源模块的信息，经过分析处理后再将当前信息和控制要求分送给 功率模块和风油模块进行处理，同时发送给显示模块进行显示。
3.输入模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。每个输入模块有8个输入通道,每个输 入通道有两个端口，一端接地，另外一端经过信号调理后连接到微控制器。在消防系统的电 路中设有有无源常开的开关，无需外接控制，当检测到气压变化时，开关闭合。如果直接进 行开关量的采集，由于信号采集线路过长，其导线电阻值不能忽略，导线上会产生一定程度5压降或一定程度的升压，到达微控制器的开关量不是理想的开关量，微控制器可能产生误 判断。考虑到这种因素，本发明不直接进行开关量的采集，而采用AD模块进行采集。如图 2所示，外部开关闭合后，输入模块采集到的是低电压，当开关断开时，输入模块采集到的是 经过5V分压得到VI，将采集到的电压进行电压跟随后送入到微控制器内进行AD转换，将 Vl与微控制器内部参考电压V2相比，当Vl低于V2时可以判断出开关闭合，反之则是断开 的，从而完成输入量的采集，这种方法有效避免了导线电阻的影响。同时每个输入通过配有 LED指示灯，显示每个通道的当前状态。输入模块采用CAN总线通讯，通过CAN总线与其余 模块通信，将采集到的信息传送给控制模块。
4.功率模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。功率模块实现灭火气体施放、训练气体 施放、疏散报警、灭火施放报警等功能。每个功率模块有8个输出端，每个通道的输出端A 端和B端与执行器相连，如图3所示，其中A端接24V，B端连接到MOS管的栅极，功率模块 通过控制MOS管的开关来控制输出，如果使能功率输出，则微控制器置CHANNEL为高电平， 经过缓冲器驱动光耦，光耦输出端导通，MOS管的栅极电压达到导通电压，其漏极与源极导 通，此时输出端的B端与地相连，这样便将24V和OV分别接到了执行器的两端，驱动执行 器。在输出电路的后端有一个执行器断路检测电路，由于一般执行器为电磁执行器，在没有 功率输出(M0S管截止)时，B端和A端相当于导线直接相连，则B端电压也为24V，此时检 测电路中的光耦输出端导通，Level-Judge处电压为低电平，此时表明执行器线路正常；当 线路出现断路，B端悬空，光耦输出端截止，Level-Judge处电压为高电平，从而达到检测效 果，需要注意的是，在功率输出时同样会检测到Level-Judge处电压为高电平，此时需要屏 蔽断路检测功能。功率模块的每个通道配有LED指示灯，在有功率输出时，相应的指示灯会 被点亮进行提示，在出现断线故障后，相应指示灯进行闪烁提示。功率模块采用CAN总线通 讯，通过CAN总线与其余模块通信，将断线故障信息传送给控制模块，并接收控制模块传来 的信息，根据信息进行相应的输出使能。
5.风油模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。风油模块进行风机和油泵的切断控制， 每个风油模块有8路输出。对于风机油泵的控制，输出部分需要能够承受高压、大电流，本 发明采用的输出方式是开关式，通过大功率继电器实现，继电器属于常开式，在没有输出 时，每个输出端为A端和B端是断开的，当输出使能时，输出端A和输出端B连接在一起形 成通路。风油模块采用CAN总线通讯，通过CAN总线与其余模块通信，接收控制模块传来的 信息，根据信息进行相应的输出使能。
6.显示模块以微控制器为核心，模块采用电源模块输出的24V供电，通过电源管 理芯片将电压转为5V供给微控制器和模块内芯片。显示模块主要实现接收按键输入、控制 彩色液晶板和状态报警这三个功能，用户通过操控控制板或遥控板来输入信息。显示模块 采用CAN总线通讯，通过CAN总线将检测到的按键信息发送给控制模块，同时接收控制模块 的信息，将当前状态显示到液晶屏上，如果出现故障或者误操作，显示模块会驱动蜂鸣器进 行报警提示。权利要求
1.一种模块化船舶消防控制系统，包括电源模块，控制模块，输入模块，功率模块，风油模块和显示模块，其特征在于控制模块、输入模块、功率模块、风油模块和显示模块与电源模块控制的电源总线连接，所有模块与CAN总线连接形成网络，输入模块与火灾信号检测装置相连，功率模块与灭火气体施放装置、训练气体施放装置、疏散报警装置、灭火施放报警相连，风油模块与风机、油泵相连，显示模块与彩色液晶屏、按键、蜂鸣器相连，输入模块将检测到的火灾信号和显示模块检测到的按键信息传送给控制模块，控制模块进行分析处理后将处理信息分送给功率模块、风油模块和显示模块，功率模块进行灭火气体施放、训练气体施放、疏散报警和灭火施放报警操作，风油模块进行风机和油泵切断操作，显示模块将信息显示在液晶屏上。
2.根据权利要求I所述的ー种模块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的功率模块还可以检测灭火施放电路的断线故障，并将故障信号发送给控制模块，控制模块传送给显示模块进行显示和报警提示。
3.根据权利要求I或2所述的ー种模块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的电源模块有主电源接口和辅电源接ロ，电源模块带有供电状态监测功能的双直流电源无缝自动切换装置，当主电源和辅电源都正常或只有主电源正常吋，电源模块输出主电源供给其他模块使用，当主电源出现异常并且辅电源正常吋，电源模块的输出切换为辅电源，保证其他模块正常工作。
4.根据权利要求3所述的ー种模块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的主电源和辅电源提供的是24V直流电。
5.根据权利要求I或2或4所述的ー种块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的控制模块包括微控制器，由微控制器内的AD模块米集电压。
6.根据权利要求3所述的ー种块化船舶消防控制系统，其特征在于所述的控制模块包括微控制器，由微控制器内的AD模块米集电压。
全文摘要
本发明涉及一种基于模块化设计的船舶消防控制系统，具体地说，是一种将信号监测处理功能分别封装成子模块构成的功能控制系统。本发明包括电源模块，控制模块，输入模块，功率模块，风油模块和显示模块，控制模块、输入模块、功率模块、风油模块和显示模块与电源模块控制的电源总线连接，所有模块与CAN总线连接形成网络，输入模块与火灾信号检测装置相连，功率模块与灭火气体施放装置、训练气体施放装置、疏散报警装置、灭火施放报警相连，风油模块与风机、油泵相连，显示模块与彩色液晶屏、按键、蜂鸣器相连。可根据消防灭火范围的不同进行灵活的组合，既能有效的控制成本，也可以满足不同船型的消防控制需求。
文档编号A62C37/00GK102974061SQ20121045020
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者王忠巍, 黄帅, 李文辉, 李坤, 袁志国, 孙国威 申请人:哈尔滨工程大学
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