智能疏散装置的设计与研发

摘要

疏散装置是现代建筑普遍配备的消防设备之一，其性能优劣直接影响到火灾发生时的人群安全逃生，具有重大的社会意义。传统的疏散装置普遍采用单体形式交流供电疏散灯具，效率低下、安全性差，还严重影响大型建筑的形象。本文在分析疏散装置的发展历程后，研究了基于现场总线的智能化疏散装置的设计架构与控制方案，开发了综合现场总线技术与电力电子技术的智能疏散装置样机。
　　(1)通过分析疏散装置的市场现状，对比国内外先进疏散装置的优劣，针对现有产品的维护难、安全性差、规模小等不足，提出智能疏散装置的设计架构。
　　(2)在分析GB17945-2010国标的基础上，根据智能疏散装置的功能需求与技术指标，阐述智能疏散装置总体设计方案，包括疏散硬件设计方案、装置软件设计方案。论述了智能疏散装置的系统拓扑图、硬件设计系统架构图以及通信控制软件设计方案。
　　(3)根据智能疏散装置硬件设计方案。本课题设计了基于TMS320F2812的主控电路，以STC12C5A60S2单片机为核心的中继电路，采用STC12C5410AD单片机的终端节点电路，基于XY·CN-PDC的现场总线通信接口，反激隔离电源。给出了直流电源结构和各部分硬件电路原理图，并阐述各模块的实现原理与功能。
　　(4)在CCS与Keil平台上，结合硬件电路，开发各部分软件系统。按照功能划分，进行模块化设计，首先制定主站从站通信协议，并开发自动分配地址功能程序，接着设计终端模块巡检程序与中继模块数据转发程序，然后开发主控与上位机串行通信程序，最后详述了功率变换电路的无源控制模型，并推导出直流源的稳压输出控制率。
　　(5)根据GB17945-2010，对样机进行雷击浪涌、静电、环境耐受度、机械耐受度、通信成功率、自动地址分配成功率等标准测试与性能测试。测试结果表明，智能疏散装置样机能够稳定运行并实现各项功能，可靠性高，所有指标均符合设计期望，本课题所设计的智能疏散装置优于国标各项规定。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．1．1 问题的提出

1．1．2 智能疏散装置研究目的与意义

1．2 智能疏散装置国内外研究现状与发展趋势

1．2．1 智能疏散装置国内外的研究现状

1．2．2 智能疏散装置的发展趋势

1．3 课题来源及作者承担的科研任务

1．4 论文主要内容及章节安排

第2章 智能疏散装置总体设计

2．1 智能疏散装置的设计要求

2．1．1 GB17945-2010对智能疏散装置设计的要求

2．1．2 智能疏散装置的功能要求

2．1．3 智能疏散装置的技术指标

2．2 智能疏散装置的整体设计方案

2．2．1 智能疏散装置硬件系统设计方案

2．2．2 智能疏散装置软件系统设计方案

2．3 本章小结

第3章 智能疏散装置硬件模块化设计与实现

3．1 智能疏散装置总线接口电路设计

3．1．1 XY·CN-PDC总线主站接口电路

3．1．2 XY·CN-PDC总线从站接口电路

3．2 智能疏散装置终端控制器电路设计

3．2．1 XY·CN-PDC总线通信接口电路

3．2．2 终端控制器指示与状态显示电路

3．2．3 终端控制器语音播报电路

3．3 智能疏散装置中继控制器电路设计

3．3．1 中继控制器STC12C5A60S2电路

3．3．2 中继控制器LCD12864电路

3．3．3 中继控制器无线通信电路

3．4 智能疏散装置主控制器电路设计

3．4．1 主控制器电源电路

3．4．2 主控制器主控时钟电路与复位电路

3．4．3 主控制器JTAG接口电路设计

3．4．4 主控制器外扩RAM电路

3．4．5 主控制器外扩FLASH电路

3．4．6 主控制器串行通信电路

3．5 智能疏散装置电源电路设计

3．5．1 疏散装置直流稳压电源电路

3．5．2 直流反激隔离电源电路

3．6 智能疏散装置控制器硬件抗干扰设计

3．7 本章小结

第4章 智能疏散装置软件模块化设计与实现

4．1 智能疏散装置总线通信机制

4．1．1 XY·CN-PDC总线通信主站协议制定

4．1．2 XY·CN-PDC总线通信从站协议制定

4．1．3 XY·CN-PDC总线主站通信接口程序设计

4．1．4 XY·CN-PDC总线从站通信接口程序设计

4．2 智能疏散装置终端控制器程序设计

4．2．1 指示与状态程序设计

4．2．2 语音播报程序设计

4．3 智能疏散装置中继控制器程序设计

4．3．1 中继控制器液晶模块驱动程序设计

4．3．2 中继控制器无线模块驱动程序设计

4．4 智能疏散装置主控制器程序设计

4．5 智能疏散装置直流稳压电源降压模块控制率设计

4．5．1 直流电源降压模块Euler-Lagrange功率变换模型

4．5．2 直流电源降压模块无源控制率建模

4．6 本章小结

第5章 智能疏散装置测试与分析

5．1 智能疏散装置开发平台与测试工具

5．2 智能疏散装置基本性能测试

5．2．1 环境耐受试验

5．2．2 机械环境试验

5．2．3 电磁兼容试验

5．2．4 电压测试

5．2．5 通信成功率测试

5．2．6 地址自动分配测试

5．3 直流电源无源控制率测试

5．4 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文和专利

附录B 攻读学位期间参加的科研项目

附录C 通信数据更新程序部分代码

附录D 智能疏散装置部分实物图