CN205334157U

CN205334157U - 大型公共建筑门窗自动监控***

Info

Publication number: CN205334157U
Application number: CN201620074881.6U
Authority: CN
Inventors: 龚威; 张岩; 王慧慧; 李梅; 赵俊刚; 李夏萱
Original assignee: Tianjin Chengjian University
Current assignee: Tianjin Chengjian University
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2026-01-26

Abstract

一种大型公共建筑门窗自动监控***，由门窗控制单元DWCU、数据采集单元DCU和主控平台CCMU三部分组成；所述门窗控制单元DWCU包括供电单元、单片机Ⅰ、电机驱动电路、电动机和无线收发模块Ⅰ；所述数据采集单元DCU包括无线收发模块Ⅱ、单片机Ⅱ和驱动器；所述主控平台CCMU包括主机和USB转换器；所述无线收发模块Ⅰ和无线收发模块Ⅱ无线双向通信；所述数据采集单元DCU通过CAN总线与主控平台CCMU双向通信。本实用新型是一种基于无线加CAN总线双重网络结构，可实现门与窗的自动监控与管理，大大提高了智能建筑门窗智能化的程度及水平。

Description

大型公共建筑门窗自动监控***

技术领域

本实用新型属于一种监控设备，特别涉及一种大型公共建筑门窗自动监控***。

背景技术

随着高新技术的飞速发展，各种智能化、人性化的设备仪器越来越为人们所青睐。在建筑领域建筑智能化的程度越来越高，自动化***的运用使得楼宇***的工作效率有了大幅度的提高,在我国已出现了大批的智能建筑。实际上，智能建筑是信息时代的必然产物，是高科技精灵与现代建筑的巧妙结合。但不可忽视的是，我国智能建筑领域也存在着不少令人忧虑的问题。各个子***在智能建筑综合管理***中的发展不平衡，对建筑物的一些基本构件还缺乏必要的自动化管理***。如对于雨后春笋般出现在大城市中的一些大中型公共建筑楼群中，建筑物具有房间多，门窗多等特点。虽然，门禁***不断地朝着模块化、集成化、智能化、网络化与分布式的方向发展，但窗户的监控与管理一直是一个很薄弱的环节，特别是目前还缺乏必要的手段和设备，将门窗进行统一的集成化监控与管理。

发明内容

本实用新型的目的就在于提供一种大型公共建筑门窗自动监控***，该***是一种基于无线加CAN总线双重网络结构，可实现门与窗的自动监控与管理，大大提高了智能建筑门窗智能化的程度及水平。

如上构思，本实用新型的技术方案是：一种大型公共建筑门窗自动监控***，其特征在于：由门窗控制单元DWCU、数据采集单元DCU和主控平台CCMU三部分组成；所述门窗控制单元DWCU包括供电单元、单片机Ⅰ、电机驱动电路、电动机和无线收发模块Ⅰ，其中供电单元、单片机Ⅰ、电机驱动电路和电动机依次连接，电动机与门窗连接；单片机Ⅰ的输入端口接收门窗上各种传感器的信号，输出端口与无线收发模块Ⅰ双向通信；所述数据采集单元DCU包括无线收发模块Ⅱ、单片机Ⅱ和驱动器，其中无线收发模块Ⅱ和单片机Ⅱ双向通信，单片机Ⅱ和驱动器双向通信；所述主控平台CCMU包括主机和USB转换器；所述无线收发模块Ⅰ和无线收发模块Ⅱ无线双向通信；所述数据采集单元DCU通过CAN总线与主控平台CCMU双向通信。

上述供电单元由光电池、光电充电电路和蓄电池共同构成。

上述单片机Ⅰ采用MSP430F1232，无线收发模块Ⅰ采用CC1020无线收发芯片。

上述单片机Ⅱ采用内置CAN模块的P87C591。

上述无线收发模块Ⅱ采用CC1020无线收发芯片。

上述单片机ⅠMSP430F1232和无线收发模块ⅠCC1020无线收发芯片采用接口电路连接；MSP430F1232使用I/0引脚与CCl020的结构配置SPI兼容接口PDI、PDO、PCLK和PSEL连接，PD0接MSP430F1232的输入端，PDI、PCLK和PSEL接MSP430F1232的输出端；MSP430F1232的一个双向引脚与CCl020的DIO引脚连接，用于数据的发射和接收，DCLK提供数据时钟连接到MSP430F1232的一个输入端。

本实用新型具有如下的优点和积极效果：

1.本实用新型门窗控制单元DWCU采用光电池供电。在布线困难的环境下，特别是在建筑物改造中采用本***，DWCU的供电***可采用光电池经电源监控器转换成稳定的电压，在供给步进式直流电机和DWCU单元的同时给蓄电池充电的方案。如果遇到光电池供电不足，电源监控器会自动将电源切换到由蓄电池供电。

2.本实用新型在门窗上安装有湿度、风和位置等多种传感器，在天气突然变化，如刮风、下雨、非法进入等情况时，主控芯片可以根据采集到的信息驱动电机改变门窗的状态，并在需要时给出报警信息。

3.本实用新型采用了有线与无线双网络技术。在***三层结构中采用了ISM和CAN双网路技术，***结构简单。其中CAN总线构成的网络各节点之间的数据通信实时性强,通讯距离远，并且容易构成冗余结构,提高了***的可靠性和***的灵活性。由于在***底层采用了ISM无线网路，减少了布线，使***易于实现。

4.本实用新型实现了门、窗自动实时监视、控制与统一管理。它既可以实现门窗的自动开关，也可以在如刮风、下雨等异常情况下关闭门窗，还可以实现异常报警及远程实时开关控制。

附图说明

图1是本实用新型的工作原理图；

图2是本实用新型的***结构图；

图3是网络拓扑结构图；

图4是本实用新型的硬件组成原理图；

图5是MSP430F1232与CC1020的接口电路图；

图6是MSP430F1232主程序部分流程图。

具体实施方式

1.本实用新型的工作原理：

如图1所示，***由门窗控制单元DWCU、数据采集单元DCU和主控平台CCMU三大部分组成。

如图2所示：为***的三层结构，通过二级网络将三层结构连接，实现信息的相互通信。

DWCU是***的现场层节点，负责门窗信息的采集和开关窗门的控制。它作为从节点，通过在单元内部的无线通信模块与DCU进行信息的交互。门窗上安装有位置传感器，它可以测量窗户自由端和固定端的距离，并将这些信息通过无线网络传送至数据采集单元，然后通过CAN总线传输到主控平台CCMU，以显示每扇窗户的开关状态。当遇到大风或雨天时，通过风传感器和雨传感器，DWCU会自动检测到天气状况，从而自动关闭。在遇到紧急事件和意外状况时，也可以根据设定，自动的或通过远程的命令，关闭相应的门窗，保证业主的安全。

DCU单元位于***的中间层，它通过无线通信的方式收集现场节点DWCU的状态，并将获得的节点状态数据通过CAN总线传递给管理层的CCMU。DCU同样也可根据需要将管理层命令发送给现场层节点DWCU，以执行控制门窗开关等操作。

CCMU主控平台是***的管理层，通过监控主机可以实时显示大楼中每扇窗户的开关状态，并可以通过设定的时间或以手动的方式发出的控制命令，来控制门窗的开关状态。通过设定，***也可在紧急情况下发出声光报警信息。

***中采用了有线与无线双网络技术，其中有线网络使用CAN总线，CAN总线可以采用总线型或星型的接法。如图3所示为***网络的拓扑结构。

2.本实用新型的构成：

2.1***硬件构成

如图4所示：本***的门窗控制单元DWCU包括供电单元、单片机MSP430F1232、电机驱动电路、电动机和无线收发模块Ⅰ，其中供电单元、单片机MSP430F1232、电机驱动电路和电动机依次连接，电动机与门窗连接；单片机MSP430F1232的输入端口接收门窗上各种传感器的信号，输出端口与无线收发模块Ⅰ双向通信；所述数据采集单元DCU包括无线收发模块Ⅱ、采用内置CAN模块的P87C591和82C250驱动器，其中无线收发模块Ⅱ和P87C591双向通信，P87C591和82C250驱动器双向通信；所述主控平台CCMU包括主机和USB转换器；所述无线收发模块Ⅰ和无线收发模块Ⅱ无线双向通信；所述数据采集单元DCU通过CAN总线与主控平台CCMU双向通信。上述无线收发模块Ⅰ和无线收发模块Ⅱ均采用CC1020无线收发芯片。

其中：门窗控制单元DWCU可以由动力电源供电，在布线困难的环境下可以通过光电池、光电充电电路和蓄电池共同构成的供电结构来提供电源。门窗控制单元DWCU采用MSP430F1232单片机为控制芯片，通过位置传感器和风、雨传感器采集门窗所处环境的信息，通过CC1020无线收发芯片传输到数据采集单元DCU中的CC1020无线收发芯片，数据采集单元DCU通过CAN总线接收CCMU的指令，并根据指令的要求传输收集的节点信息。数据采集单元DCU同样也可根据需要将管理层命令发送给现场层节点DWCU，以执行控制门窗开关等操作。

本***的门窗控制单元DWCU和数据采集单元DCU中，各使用一片CC1020无线收发芯片来实现进行两个***层间的信息交换。

如图5所示：是MSP430F1232与CC1020无线收发芯片的接口电路。MSP430F1232使用I/0引脚与CCl020的结构配置SPI兼容接口(PDI，PDO，PCLK和PSEL)连接。PD0接MSP430F1232的输入，PDI、PCLK和PSEL接MSP430F1232的输出。MSP430F1232的一个双向引脚与CCl020的DIO引脚连接，用于数据的发射和接收(输入与输出)。DCLK提供数据时钟，必须连接到MSP430F1232的一个输入端。当工作在同步模式时，根据DCLK引脚端提供的同步时钟从DIO引脚进行数据的收发。

控制器局域网CAN为串行通讯协议，能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制，CAN的应用范围很广，从高速的网络到低价位的多路接线都可以使用CAN，已形成为一种国际标准的现场总线。因此***中选择使用具有片内CAN控制器的P87C591作为DCU中的主控芯片。P87C591是一个单片8位高性能微处理器，它通过外置的CAN驱动器82C250和CAN物理总线相连。CAN控制器的发送缓冲区可保存一帧完整的CAN信息。只要通过CPU启动发送，信息字节就从发送缓冲区传输到CAN内核模块。当接收一个信息时，CAN内核模块将串行位流转换成并行数据输入到验收滤波器，所有由验收滤波器验收的接收数据都保存在接收FIFO中，最多可保存21个CAN信息。这使用户在指定***的中断服务和中断优先级时具有更多的灵活性，大大降低了数据溢出的可能性。

2.2***软件构成

***软件主要包括：DWCU中MSP430F1232单片机应用软件、DCU中P87C591单片机应用软件和CCMU中管理计算机的用户软件。

DWCU中MSP430F1232单片机应用软件，主要由传感器扫描程序、电机驱动程序、电源管理程序和CC1020通信程序等部分组成。

DCU中P87C591应用程序主要由节点循环扫描、CC1020通信程序和CAN总线通信程序部分组成。

CCMU中管理计算机的用户软件主要是由后台数据采集扫描线程程序、用户界面管理程序和数据库管理程序部分组成。

下面仅以MSP430F1232单片机应用软件为例介绍部分程序的流程。图5所示为主程序部分。部分中的主循环部分首先判断是否有手动命令，并进行相应的处理；然后调用传感器扫描程序，由此获知当前门窗状态，并将各种传感器的状态数据存入缓存区；根据状态数据判断是否有刮风、下雨或非法开启等异常现象发生，如有则进行相应的门窗开关或报警操作；在程序主循环中CC1020处于接收状态，通过SPI接口读取CC1020提供的RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator)数值，由此确定是否有接收信号，如有则开始数据接收；***根据接收到的命令进行相应的操作。

Claims

1.一种大型公共建筑门窗自动监控***，其特征在于：由门窗控制单元DWCU、数据采集单元DCU和主控平台CCMU三部分组成；所述门窗控制单元DWCU包括供电单元、单片机Ⅰ、电机驱动电路、电动机和无线收发模块Ⅰ，其中供电单元、单片机Ⅰ、电机驱动电路和电动机依次连接，电动机与门窗连接；单片机Ⅰ的输入端口接收门窗上各种传感器的信号，输出端口与无线收发模块Ⅰ双向通信；所述数据采集单元DCU包括无线收发模块Ⅱ、单片机Ⅱ和驱动器，其中无线收发模块Ⅱ和单片机Ⅱ双向通信，单片机Ⅱ和驱动器双向通信；所述主控平台CCMU包括主机和USB转换器；所述无线收发模块Ⅰ和无线收发模块Ⅱ无线双向通信；所述数据采集单元DCU通过CAN总线与主控平台CCMU双向通信。

2.根据权利要求1所述的大型公共建筑门窗自动监控***，其特征在于：上述供电单元由光电池、光电充电电路和蓄电池共同构成。

3.根据权利要求1所述的大型公共建筑门窗自动监控***，其特征在于：上述单片机Ⅰ采用MSP430F1232，无线收发模块Ⅰ采用CC1020无线收发芯片。

4.根据权利要求1所述的大型公共建筑门窗自动监控***，其特征在于：上述单片机Ⅱ采用内置CAN模块的P87C591。

5.根据权利要求1所述的大型公共建筑门窗自动监控***，其特征在于：上述无线收发模块Ⅱ采用CC1020无线收发芯片。

6.根据权利要求1或3所述的大型公共建筑门窗自动监控***，其特征在于：上述单片机ⅠMSP430F1232和无线收发模块ⅠCC1020无线收发芯片采用接口电路连接；MSP430F1232使用I/0引脚与CCl020的结构配置SPI兼容接口PDI、PDO、PCLK和PSEL连接，PD0接MSP430F1232的输入端，PDI、PCLK和PSEL接MSP430F1232的输出端；MSP430F1232的一个双向引脚与CCl020的DIO引脚连接，用于数据的发射和接收，DCLK提供数据时钟连接到MSP430F1232的一个输入端。