火警系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)連線檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體涉及通知設(shè)備(例如，火警裝置）的現(xiàn)場(chǎng)連線（Field wire)的檢測(cè)，尤 其涉及一種針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)連線的線路阻抗和線間阻抗的檢測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在火警系統(tǒng)中，例如聲報(bào)警器或光報(bào)警器的現(xiàn)場(chǎng)器件（Device)經(jīng)由現(xiàn)場(chǎng)連線 (Field Wire),或稱之為線路（Line),連接到該火警系統(tǒng)的控制器（Control Panel)?？刂?器（Control Panel)能夠經(jīng)由該線路向各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)器件提供驅(qū)動(dòng)電流，以使其發(fā)出聲音和/ 或閃光報(bào)警。然而，現(xiàn)場(chǎng)連線可能因安裝不慎或者長(zhǎng)期使用造成的磨損而出現(xiàn)線路斷路或 線間短路的狀況。目前的安全標(biāo)準(zhǔn)一般都要求較為準(zhǔn)確地判斷出線路斷路或線間斷路故 障，即，要求一旦檢測(cè)到故障則立即上報(bào)。
[0003] 圖1示例性地示出了現(xiàn)有的一種火警系統(tǒng)100的原理圖。如圖1所示，火警系統(tǒng) 100包括控制器110、經(jīng)由線路L+、L-連接到控制器110的一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)器件（Device) 120、以及終接在線路L+、L-遠(yuǎn)端的終接元件（E0L:End of Line)130。在圖1中，簡(jiǎn)便起 見(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)器件120僅示例性地示出為揚(yáng)聲器，且其內(nèi)部自帶有用于抑制反向電流的二極管。 根據(jù)需要，現(xiàn)場(chǎng)器件還可以是光報(bào)警器（Strobe)，而且也可以是不自帶二極管的現(xiàn)場(chǎng)器件， 對(duì)于后者則需要在現(xiàn)場(chǎng)器件外部另設(shè)有一個(gè)抑制反向電流的二極管。圖1中的終接元件 E0L-般是例如電阻的任何阻性元件。在圖1所示的例子中，控制器110具體包括驅(qū)動(dòng)電源 Vcc-Drive、監(jiān)測(cè)電源Vcc-Mon、切換單元115、采樣電路117,以及連接到切換單元115和采 樣電路117的控制單元(MCU) 113。圖1中切換單元115例如為兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的開關(guān)K1和K2。 MCU通過(guò)其輸出端Ctrl_l和Ctrl_2控制切換單元115中的兩個(gè)開關(guān)K1和K2的動(dòng)作。采 樣電路117例如包括一個(gè)能夠串接在線路上的采樣電阻R1。采樣電阻R1上的電壓M0N可 由MCU讀取。
[0004] 在圖1所示的系統(tǒng)中，控制器110可以工作在兩種模式下，即，驅(qū)動(dòng)模式和監(jiān)測(cè) 模式。在驅(qū)動(dòng)模式下，MCU113控制K1和K2切換到如圖1所示位置1，即，使得驅(qū)動(dòng)電源 Vcc-Drive連接到線路上，以輸送正向的驅(qū)動(dòng)電流If。這時(shí)，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)器件都從線路L+、 L-上獲得能量并動(dòng)作(例如，發(fā)聲或發(fā)光)。線路上現(xiàn)場(chǎng)器件的個(gè)數(shù)與控制器的驅(qū)動(dòng)能力以 及線路的線損有關(guān)。在監(jiān)測(cè)模式下，MCU113控制K1和K2切換到與如圖1所示位置1相反 的位置2。這時(shí)，控制器110中的監(jiān)測(cè)電源Vcc-Mon (例如恒壓源)連接到線路，以向線路上 饋送反向的監(jiān)測(cè)電流Ib，同時(shí)采樣電路117也連接到線路中。這時(shí)，各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)器件不工作， 監(jiān)測(cè)電流lb流經(jīng)整條線路且從終接元件（E0L)返回到控制器110側(cè)。采樣電路117采樣 線路上的監(jiān)測(cè)電流大小。MCU113如果讀取不到有效的監(jiān)測(cè)電流，則表明出現(xiàn)了線路斷路故 障。如果MCU113監(jiān)測(cè)到線路上的電流超出預(yù)定值，則表明出現(xiàn)了線間短路故障。
[0005] 圖1所示的火警系統(tǒng)僅根據(jù)監(jiān)測(cè)到的線路上的電流大小來(lái)判斷線路是否出現(xiàn)斷 路或線間短路。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于現(xiàn)場(chǎng)線路的長(zhǎng)度以及現(xiàn)場(chǎng)器件數(shù)目各不相同，因 而需要更為準(zhǔn)確地或靈活地判斷線路斷路或線間短路的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明一個(gè)目的在于提供一種用于火警系統(tǒng)的線路阻抗檢測(cè)裝置，該裝置能夠較 為準(zhǔn)確地檢測(cè)出線路的線上阻抗或線間阻抗，以便為用戶提供靈活的斷路及短路故障判 別。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種用于火警系統(tǒng)的控制裝置，所述控制裝 置能夠通過(guò)線路驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)器件，且在所述線路的遠(yuǎn)端適于連接有一個(gè)作為終接 元件的容性元件，其特征在于，所述控制裝置包括：一驅(qū)動(dòng)電源，其向所述線路提供驅(qū)動(dòng)電 流，用以驅(qū)動(dòng)所述一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)器件，所述驅(qū)動(dòng)電流在所述線路上沿第一方向流動(dòng)；一 個(gè)監(jiān)測(cè)電源，能夠向所述線路提供恒定的監(jiān)測(cè)電流，所述監(jiān)測(cè)電流在所述線路上沿與第一 方向相反的第二方向流動(dòng)；一米樣電路，用以米樣所述監(jiān)測(cè)電源的輸出電壓；一受控的切 換單元，能夠選擇性地導(dǎo)通所述驅(qū)動(dòng)電源和所述監(jiān)測(cè)電源中之一到所述線路的電連接；一 控制單元，連接并控制所述切換單元和采樣電路，且所述控制單元在所述監(jiān)測(cè)電源連接到 所述線路時(shí)，能夠基于在至少三個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)采樣得到的至少三個(gè)輸出電壓，計(jì)算出所 述線路的線上阻抗或線間阻抗，其中所述至少三個(gè)時(shí)間點(diǎn)均處于所述容性元件達(dá)到飽和之 前，且所述至少三個(gè)時(shí)間點(diǎn)中有三個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間滿足：tfntptfQn-Dti，其中n為大于1 的整數(shù)。優(yōu)選地，所述控制單元包括：獲取單元，其獲取所述至少三個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)下采樣 出的三個(gè)輸出電壓；計(jì)算單元，其基于電路的歐姆定律以及電容兩端電壓與電流之間的關(guān) 系，利用所述采樣得到的至少三個(gè)輸出電壓計(jì)算出所述線路的線上阻抗或線間阻抗。
[0008] 優(yōu)選地，所述計(jì)算單元基于以下公式計(jì)算所述線路的線間阻抗（Rs):
[0010] 或者，所述計(jì)算單元基于以下公式計(jì)算所述線路的線上阻抗（Rc):
[0012] 其中，Rs為線間阻抗；Rc為線上阻抗；
[0013] I為監(jiān)測(cè)電源向所述線路提供的恒定電流；
[0014] Vi、v2和v3為在所述三個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)采樣的所述三個(gè)輸出電壓。
[0015] 更為優(yōu)選地，n為2,且所述計(jì)算單元基于以下公式計(jì)算所述線路的線間阻抗（Rs):
[0017] 或者，所述計(jì)算單元基于以下公式計(jì)算所述線路的線上阻抗（Rc):
[0019] 其中，Rc為線上阻抗，Rs為線間阻抗；
[0020] I為監(jiān)測(cè)電源向所述線路提供的恒定電流；
[0021] VpV2和V3為在所述三個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)采樣的所述三個(gè)輸出電壓。
[0022] 優(yōu)選地，所述控制單元還包括：判斷單元，如果所計(jì)算出的線上阻抗大于預(yù)定的斷 路閾值，則判斷所述線路出現(xiàn)斷路故障，或者，如果所計(jì)算出的線間阻抗低于預(yù)定的短路閾 值，則判斷所述線路出現(xiàn)短路故障。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，本發(fā)明還提出了一種用于火警系統(tǒng)的線路檢測(cè)方法，所 述火警系統(tǒng)包括：控制裝置、連接所述控制裝置和一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)器件的線路，且在所述線 路的遠(yuǎn)端適于連接有一個(gè)作為終接元件的容性元件，所述方法包括：從一監(jiān)測(cè)電源向所述 線路（L+，L_)提供恒定的監(jiān)測(cè)電流，所述監(jiān)測(cè)電流的電流方向與能夠驅(qū)動(dòng)所述現(xiàn)場(chǎng)器件的 驅(qū)動(dòng)電流方向相反；在至少三個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)（tp t2、t3)分別采樣所述監(jiān)測(cè)電源的至少三 個(gè)輸出電壓（％、V2、V 3)，其中所述至少三個(gè)時(shí)間點(diǎn)均處于所述容性元件達(dá)到飽和之前，且所 述時(shí)間點(diǎn)中至少有三個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間滿足^2=叫，〖 3=(211-1)〖1，其中11為大于1的整數(shù)；基于 電路的歐姆定律以及電容兩端電壓與電流之間的關(guān)系，利用所述至少三個(gè)輸出電壓（L、V 2、 V3)計(jì)算出所述線路的線上阻抗（Rc)或線間阻抗（Rs)。
[0024] 優(yōu)選地，基于以下公式計(jì)算所述線路的線間阻抗（Rs):
[0026] 或者，基于以下公式計(jì)算所述線路的線上阻抗（Rc):
[0028] 其中，Rs為線間阻抗，Rc為線上阻抗；
[0029] I為監(jiān)測(cè)電源向所述線路提供的恒定電流；
[0030] Vp V2和V3為在所述三個(gè)不同的時(shí)間點(diǎn)采樣的所述三個(gè)輸出電壓。
[0031] 更為優(yōu)選地，其中，n為2,則有且基于以下公式計(jì)算所述線路的線間阻抗（Rs):
[0033] 或者，基于以下公式計(jì)算所述線路的線上阻抗（Rc):
[0035] 其中，Rs為線間阻抗，Rc為線上阻抗；
[0036] I為監(jiān)測(cè)電源向所述線路提供的恒定電流；
[0037] Vp V2和