一種火災(zāi)監(jiān)控黑匣子系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及耐高溫?cái)?shù)據(jù)保護(hù)領(lǐng)域，特別是涉及消防監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)保護(hù)和火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)取證領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，監(jiān)控設(shè)備監(jiān)控的點(diǎn)數(shù)越來越多，相應(yīng)的監(jiān)控存儲(chǔ)器空間要求也就越來越大，而且對(duì)其數(shù)據(jù)的防護(hù)等級(jí)也越來越高。一般存儲(chǔ)器內(nèi)存空間肯定是夠了的，但是防護(hù)等級(jí)一般都是不夠的，需要確保在火災(zāi)發(fā)生后，監(jiān)控存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)依然能夠完好無損的保存，并且能快速方便的讀取數(shù)據(jù)。在很多重大火災(zāi)發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)已被燒成灰燼，無法取證分析事故原因。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，主要解決的技術(shù)問題是:其本身具有防火隔熱的作用，所以材料的要求與制作工藝非常嚴(yán)格；同時(shí)，必須要確保監(jiān)控設(shè)備上傳過來的數(shù)據(jù)正確性，所以需要較好的通信協(xié)議以確保數(shù)據(jù)的正確性；另外，數(shù)據(jù)是從USB 口出來，應(yīng)確保其USB 口讀取數(shù)據(jù)的通用性。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:設(shè)計(jì)一種火災(zāi)監(jiān)控黑匣子系統(tǒng)。該系統(tǒng)外部由一層耐高溫金屬殼包裹；內(nèi)部為兩個(gè)部分，一部分為絕對(duì)保護(hù)區(qū)，包括一塊微控制器及其燒寫端口電路、一組USB電路模塊、兩片存儲(chǔ)器，絕對(duì)保護(hù)區(qū)是處于整個(gè)裝置的核心位置，不僅火災(zāi)不能燒毀，電氣上也不會(huì)被破壞；另一部分為電氣保護(hù)區(qū)，包括串口接口電路及外部電源模塊，它僅能保證火災(zāi)時(shí)不會(huì)燒壞，但是外部電氣還是可能會(huì)對(duì)其造成損害。
[0005]所述的一種火災(zāi)監(jiān)控黑匣子系統(tǒng)，所述系統(tǒng)外部包裹的一層耐高溫金屬外殼與內(nèi)部電路板之間填有耐高溫隔熱棉，隔熱棉具有穩(wěn)定、耐高低溫、保溫隔熱效果佳等特點(diǎn)，且易于裝配加工；同時(shí)，所述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入信號(hào)與電源通過針腳套管引出，該針腳套管采用耐高溫陶瓷材料。
[0006]所述的一種火災(zāi)監(jiān)控黑匣子系統(tǒng)，所述系統(tǒng)內(nèi)部的絕對(duì)保護(hù)區(qū)中USB電路模塊由USB硬件端子、帶電源隔離的USB通信模塊、5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路和指示燈電路構(gòu)成；其中，帶電源隔離的USB通信模塊位于USB硬件端子與微控制器之間；5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路中5V是由USB硬件端子提供，輸出的3.3V作為微處理器的供電電源。
[0007]所述的一種火災(zāi)監(jiān)控黑匣子系統(tǒng)，所述系統(tǒng)內(nèi)部的電氣保護(hù)區(qū)中串口采用RS232物理層形式，接口與串口驅(qū)動(dòng)芯片間增加了光耦隔離電路以減少因信號(hào)干擾帶來的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，外部電源模塊為5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路，5V來自串口接口，3.3V為絕對(duì)保護(hù)區(qū)中的存儲(chǔ)器供電。
[0008]本實(shí)用新型具有如下的有益效果:
[0009]火災(zāi)監(jiān)控黑匣子的外殼采用耐高溫金屬材料，耐高溫強(qiáng)，綠色環(huán)保，對(duì)人體無害，且為了增加隔熱效果，采用完全封閉設(shè)計(jì)，金屬外殼與電路板間填充了耐高溫隔熱棉。該裝置使用方便，保存讀取只需要嵌入到帶有串口的監(jiān)控主機(jī)上，就能自動(dòng)保存數(shù)據(jù)；火災(zāi)取證時(shí)也是直接插到電腦的USB接口上就能自動(dòng)讀取保存的數(shù)據(jù)；火災(zāi)監(jiān)控黑匣子的存儲(chǔ)器對(duì)外部信號(hào)都采用隔離方式，確保外部電壓過高不會(huì)燒壞主芯片。
【附圖說明】
[0010]圖1為火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)黑匣子結(jié)構(gòu)圖；
[0011]圖2為系統(tǒng)電氣部分原理圖；
[0012]I為USB端子；2為5V轉(zhuǎn)3.3V電路為微處理器供電；3為USB通信指示燈；4為帶有電源隔離的USB通信驅(qū)動(dòng)電路；5為USB通信指示燈與微處理器間光耦隔離電路；6為存儲(chǔ)器I ;7為存儲(chǔ)器2 ；8為微控制器芯片；9為JTAG 口燒寫電路；10為LED燈顯示電路；11為絕對(duì)保護(hù)區(qū)；12為5V轉(zhuǎn)3.3V電路；13為串口驅(qū)動(dòng)芯片；14為串口通信燈與微處理器間光耦隔離電路；15為外部電源及串口接口； 16為外部電源及串口接口與串口驅(qū)動(dòng)芯片間光耦電路；17為串口通信燈；18為電氣保護(hù)區(qū)；
[0013]圖3為系統(tǒng)中絕對(duì)保護(hù)區(qū)電路；其中，
[0014]圖3 (a)為32為單片機(jī)STM32F103ZET6管腳定義圖；
[0015]圖3 (b)為JTAG燒寫接口電路；
[0016]圖3 (c)為基于SST38VF6401的存儲(chǔ)器電路；
[0017]圖3 (d)為基于ADUM4160的USB通信驅(qū)動(dòng)電路；
[0018]圖3 (e)為基于R)503XT的5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路；
[0019]圖3 (f)為基于6N137的USB通信指示燈電路。
[0020]圖4為系統(tǒng)中電氣保護(hù)區(qū)電路；其中，
[0021 ] 圖4 (a)為基于MAX232芯片的串口通信電路；
[0022]圖4(b)為MAX232驅(qū)動(dòng)芯片與微處理器間光耦隔離電路；
[0023]圖4 (c)為基于R)503XT的5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路；
[0024]圖4(d)為串口通?目指不燈電路。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0026]本實(shí)用新型是一種火災(zāi)監(jiān)控黑匣子系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)防火耐高溫性能，該系統(tǒng)的外殼采用耐高溫金屬材料和全封閉結(jié)構(gòu)。結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)合，設(shè)計(jì)了如圖1所示的一套具體設(shè)備。從圖中可以看出，外殼主要由外殼槽和頂蓋組成，均采用耐高溫金屬制作。首先將外殼槽中放入一層耐高溫隔熱棉，在將電路板放在其上，再放一層隔熱棉覆蓋在電路板上，再蓋上頂蓋，其中所有有空隙的地方都填充了隔熱棉。右側(cè)的USB接口即對(duì)應(yīng)電路板上的USB通信端口，可將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，最外面還有一層蓋板將USB接口封閉在設(shè)備內(nèi)部，蓋板是通過兩個(gè)陶瓷螺絲固定的。中間兩個(gè)螺絲采用陶瓷螺絲柱，用以固定外殼槽與頂蓋，四角的金屬螺絲主要是固定電路板與底殼，防止電路板的抖動(dòng)，信號(hào)輸入與電源輸入采用耐高溫陶瓷套管進(jìn)行保護(hù)。
[0027]針對(duì)該系統(tǒng)的基本功能，該裝置的電氣原理如圖2所示，電氣結(jié)構(gòu)包括絕對(duì)保護(hù)區(qū)和電氣保護(hù)區(qū)兩個(gè)部分。圖3所示電路為系統(tǒng)中絕對(duì)保護(hù)區(qū)中的電路模塊。其中，圖3 (a)為所選用32位微處理器芯片管腳定義，該芯片型號(hào)為STM32F103ZET6。圖3 (b)為給芯片進(jìn)行(Joint TestAct1n Group簡(jiǎn)稱JTAG)燒寫的接口電路。圖3 (c)為兩塊存儲(chǔ)器電路，所用芯片為SST38VF6401。圖3 (d)為USB通信驅(qū)動(dòng)電路，所用芯片為ADUM4160，采用了隔離方式連接。圖3(e)為5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路，所用芯片為R)503XT，輸入5V來自USB自身的端子供電端，輸出3.3V作為微處理器供電電源。圖3(f)為USB通信指示燈電路，采用6N137作為光耦隔離芯片。圖4所示電路為系統(tǒng)中電氣保護(hù)區(qū)的電路模塊。其中，圖4所示電路為系統(tǒng)中電氣保護(hù)區(qū)中的電路模塊。圖4 (a)為基于MAX232芯片的串口通信電路；圖4 (b)為MAX232驅(qū)動(dòng)芯片與微處理器間光耦隔離電路，通過6N137實(shí)現(xiàn)了串口電路與微處理器間的電氣隔離；圖4(0)為5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路，所用芯片為H)503XT，輸入5V來自串口自身的供電端，3.3V用于點(diǎn)亮串口通信指示燈；圖4(d)為串口通信指示燈電路。
[0028]該黑匣子系統(tǒng)在正常使用時(shí)，相當(dāng)于與一個(gè)存儲(chǔ)器在使用，能保存10萬條數(shù)據(jù)以上。當(dāng)發(fā)生重大火災(zāi)后，相關(guān)消防人員或火災(zāi)事故鑒定技術(shù)人員可以用專用工具將火災(zāi)監(jiān)控黑匣子從電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備上拆下，打開保護(hù)外殼的USB封閉口直接將此USB 口與電腦相連就能讀取數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運(yùn)行主要包括以下兩個(gè)過程:
[0029]數(shù)據(jù)保存過程:該過程中監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)首先由監(jiān)控設(shè)備的串口發(fā)出，火災(zāi)監(jiān)控黑匣子接收并經(jīng)過校驗(yàn)確保監(jiān)控信息正確后，再將數(shù)據(jù)完整的保存在外部的存儲(chǔ)器中。
[0030]數(shù)據(jù)讀取過程:這個(gè)過程一般是發(fā)生火災(zāi)后需要取證分析火災(zāi)發(fā)生原因時(shí)，把黑匣子拆開，將黑匣子的USB接口直接與電腦的USB接口相連，電腦會(huì)自動(dòng)識(shí)別黑匣子，這樣就可以直接在電腦上讀取所需要的信息。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種火災(zāi)監(jiān)控黑匣子系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)外部由一層耐高溫金屬殼包裹；內(nèi)部為兩個(gè)部分，一部分為絕對(duì)保護(hù)區(qū)，包括一塊微控制器及其燒寫端口電路、一組USB電路模塊、兩片存儲(chǔ)器，絕對(duì)保護(hù)區(qū)是處于整個(gè)裝置的核心位置，絕對(duì)保護(hù)區(qū)中USB電路模塊由USB硬件端子、帶電源隔離的USB通信模塊、5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路和指示燈電路構(gòu)成；其中，帶電源隔離的USB通信模塊位于USB硬件端子與微控制器之間；5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路中5V是由USB硬件端子提供，輸出的3.3V作為微處理器的供電電源；另一部分為電氣保護(hù)區(qū)，包括串口接口電路及外部電源模塊，電氣保護(hù)區(qū)中串口采用RS232物理層形式，接口與串口驅(qū)動(dòng)芯片間增加了光耦隔離電路以減少因信號(hào)干擾帶來的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，外部電源模塊為5V轉(zhuǎn)3.3V電平轉(zhuǎn)換電路，5V來自串口接口，3.3V為絕對(duì)保護(hù)區(qū)中的存儲(chǔ)器供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種火災(zāi)監(jiān)控黑匣子系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)外部包裹的一層耐高溫金屬外殼與內(nèi)部電路板之間填有耐高溫隔熱棉，隔熱棉具有穩(wěn)定、耐高低溫、保溫隔熱效果佳等特點(diǎn)，且易于裝配加工；同時(shí)，所述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入信號(hào)與電源通過針腳套管引出，該針腳套管采用耐高溫陶瓷材料。
【專利摘要】本實(shí)用新型一種火災(zāi)監(jiān)控黑匣子系統(tǒng)分兩個(gè)部分，一部分為絕對(duì)保護(hù)區(qū)，包括微控制器、USB端子及隔離模塊、供電模塊、存儲(chǔ)器模塊、指示燈等電路，另一部分為電氣保護(hù)區(qū)，包括串口隔離模塊及外部供電模塊等電路。該裝置外部有一層真空層，該層中填充了隔熱效果極好的耐高溫棉，在真空層外部也涂有一層耐高溫漆。該裝置的功能是保存并保護(hù)數(shù)據(jù)。當(dāng)未發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)監(jiān)控黑匣子可作為一般存儲(chǔ)器來保存火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)控報(bào)警值，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于其具有防火隔熱的能力，可確保所存數(shù)據(jù)不被損壞，真實(shí)記錄火災(zāi)發(fā)生時(shí)的監(jiān)控報(bào)警值，再現(xiàn)火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展、蔓延過程中消防設(shè)施運(yùn)行情況，為火災(zāi)原因分析、責(zé)任判定提供有效的依據(jù)。
【IPC分類】G08B17-00
【公開號(hào)】CN204331963
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420711956
【發(fā)明人】張學(xué)文, 曾攀
【申請(qǐng)人】武漢華天世紀(jì)科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年11月25日