[發明專利]一種基于I2C總線的火災煙氣流速數據采集系統

在審

• 申請號: 201410577344.9
• 申請日: 2014-10-25
• 公開（公告）號: CN105628967A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 何志杰
• 申請（專利權）人: 何志杰
• 主分類號: G01P5/14
• 分類號: G01P5/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明應用于火災事故中，具體地涉及一種基于I²C總線的火災煙氣流速數據采集系統。

背景技術

火災事故中85%以上的傷亡原因均來自如火災煙氣的高溫、毒性及遮光性能。煙氣流速在煙氣的蔓延過程中是一個重要的狀態參數。通過煙氣流速的測量，可以分析出火災時煙氣的蔓延方向和擴散程度，方便得到相關的煙氣控制參數（比如臨界風速），為進行煙氣控制提供數據支撐。壓差法測流速是當今流速測量方法中最常用的方法之一，很多學者已經將其應用到火災煙氣流速測試中。李開源等介紹了靶式流量計的工作原理及應用靶式流量計測量火災煙氣流速的方法。傳統數據采集系統較為復雜，不便于攜帶及接線，且穩定性不好。一般由傳感器，A/D轉換模塊，信號放大模塊，單片機模塊，通訊模塊，數據顯示及存儲模塊。

隨著科技的進步，特別是微電子技術的發展，用于測試流速的壓差傳感器也發生了翻天覆地的變化，特別是由PHILIPS公司推出的芯片間串行傳輸總線I²C（inter-intergratedcircuit）接口技術，以2根連線實現了全雙工同步數據采集。該技術克服了傳統串行通訊的不及時以及并行通訊的接線復雜的難題，因此該接口技術自推出之后得到了快速的發展。

發明內容

本發明就是為了克服傳統串行通訊的不及時以及并行通訊的接線復雜的難題，提出一種基于I²C總線的火災煙氣流速數據采集系統；本發明具有集成化程度高，布線簡單，是一種實時性好的實用數據采集平臺。

為實現本發明的上述目的，本發明采用如下技術方案。

本發明一種基于I²C總線的火災煙氣流速數據采集系統，所述火災煙氣流速數據采集系統包括數據采集模塊、I²C總線、采集儀、通訊模塊、RS485/USB轉換模塊、顯示模塊PC機；其結構要點是：所述數據采集模塊由傳感器組成，所述采集儀由單片機模塊組成，所述通訊模塊采用RS485總線；所述數據采集模塊采集信號，通過I²C總線將信號傳送到采集儀，再通過RS485總線和RS485/USB轉換模塊傳送到顯示模塊PC機上。

作為本發明的一種優選方案，所述傳感器通過I²C總線連接采集儀，所述采集儀通過RS485總線連接到RS485/USB轉換模塊，所述RS485/USB轉換模塊連接顯示模塊PC機。

作為本發明的另一種優選方案，所述傳感器采用微差壓傳感器SDP600，該傳感器覆蓋的量程為±500Pa，工作電壓為3.3Vdc，設置2線制數字接口。

作為本發明的另一種優選方案，所述單片機模塊采用AT89C51單片機，該單片機芯片內設置有多功能8位CPU和閃爍存儲器。

本發明的有益效果是。

本發明結合先進的I²C總線技術，研制開發出了一種基于I²C總線的火災煙氣流速數據采集系統（I²C-firesmokevelocitydataacquisitionsystem簡稱為I²C-FSVDAS），并應用于火災煙氣模型試驗中。其中煙氣流速采集是火災模型試驗中的重要一環，本發明采用集成了I²C數字接口技術的SDP600系列微壓差傳感器，開發了一套測量低流速高溫煙氣的數據采集系統（I²C-FSVDAS）。介紹了該采集系統的硬件電路設計，I²C數字接口技術，AT89C51單片機通用I/O實現I²C總線通訊的實現程序設計，以及系統數據采集流程圖。該數據采集系統為火災煙氣流速測試提供了一個集成化程度高，布線簡單，實時性好的實用數據采集平臺。

本發明節省很多外圍模塊，簡化了接線，同時提高了系統的穩定性。詳細闡述了在AT89C51單片機上實現I²C總線數據傳輸的程序設計，通過對I²C總線工作原理和時序分析，給出了I²C-FSVDAS火災煙氣流速采集過程總流程圖；并將開發裝置應用在武漢跨江隧道模型實驗中，其測試數據和模擬接口很接近，驗證了該開發裝置的精確度和穩定性。

附圖說明

圖1是本發明一種基于I²C總線的火災煙氣流速數據采集系統總框架圖。