基于CAN總線的三級智能火災(zāi)報警系統(tǒng)

1、引言
火災(zāi)的早期預(yù)報已成為撲救火災(zāi)、減少火災(zāi)損失、保護生命財產(chǎn)安全的重要保障，是現(xiàn)代消防不可缺少的安全技術(shù)措施。消防自動報警和控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各類建筑和工程中。如何使多個各自獨立的系統(tǒng)構(gòu)成統(tǒng)一的消防監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是我們必須著眼解決的迫切問題。
本文設(shè)計的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)，采用CAN總線三級通信網(wǎng)絡(luò)，以火災(zāi)為監(jiān)控對象，利用計算機技術(shù)、檢測技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)，根據(jù)防火的要求和特點而設(shè)計、構(gòu)成和工作的。該系統(tǒng)既能對火災(zāi)的發(fā)生進行早期探測和自動報警，又能根據(jù)火情位置，及時輸出聯(lián)動滅火信號，啟動相應(yīng)的消防設(shè)施，進行滅火。實踐證明，該系統(tǒng)具有智能性，反應(yīng)快捷，高度可靠性等優(yōu)點，能較好地滿足智能大廈對火災(zāi)防范的要求。2、系統(tǒng)構(gòu)成
2.1 CAN總線
現(xiàn)場總線CAN 是應(yīng)用在生產(chǎn)最底層的一種總線型拓撲的網(wǎng)絡(luò)，目前唯一有國際標準的現(xiàn)場總線，可實現(xiàn)全分布式多機系統(tǒng)，節(jié)點數(shù)最多可達110個，傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖。 CAN總線以其抗干擾能力強、通信速率高、傳輸距離遠、構(gòu)成系統(tǒng)簡單及性價比高等諸多優(yōu)點，在整個市場占據(jù)了一席之地，并在智能化區(qū)域中得到了廣泛的應(yīng)用，已被公認為最有前途的現(xiàn)場總線之一。相對于傳統(tǒng)的通信總線RS-485總線，CAN總線還具有諸多的優(yōu)點：工作于多主方式，提高了系統(tǒng)的可靠性和靈性；具有的完善的通信協(xié)議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn)，從而大大降低了系統(tǒng)的開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期。同時CAN總線在有較大數(shù)據(jù)容量的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)方面有較強的處理能力和優(yōu)勢，所以CAN總線很適合作為智能區(qū)域底層網(wǎng)絡(luò)的主干通道。正是由于CAN總線的優(yōu)點，所以本文采用CAN總線形成的三級通信控制系統(tǒng)。
2.2 三級通信控制系統(tǒng)
基于CAN總線的三級智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。該系統(tǒng)由三級通信控制系統(tǒng)組成。這三級通信控制系統(tǒng)分別是：第一級：主控計算機通過RS-232總線接收中央控制器的報警信息；第二級：中央控制器通過CAN總線接收區(qū)域控制器的報警信息；第三級：用戶端自動報警器的報警信息通過CAN總線傳輸至區(qū)域控制器。此三級網(wǎng)絡(luò)可以組成不同的網(wǎng)絡(luò)形式，針對這種情況，對于小型區(qū)域，該系統(tǒng)可以省略區(qū)域控制器?？梢?，該系統(tǒng)針對不同的對象可實現(xiàn)最優(yōu)的性能價格比和最廣的應(yīng)用覆蓋面，提高產(chǎn)品的競爭能力，擴展特別的方便。
從如圖1中可以看到，系統(tǒng)由用戶端自動報警器、區(qū)域控制器、中央控制器和主控計算機四部分組成。它的工作過程是：系統(tǒng)運行時，用戶端自動報警器主要完成現(xiàn)場火情信號的采集。當(dāng)用戶端自動報警器檢測到警情時，通過CAN總線傳輸至區(qū)域控制器，再經(jīng)過區(qū)域控制器傳送至小區(qū)管理監(jiān)控中心的中央控制器，并向相關(guān)部門(管理中心或戶主)發(fā)出報警信號。本系統(tǒng)中的主控計算機還具有將中央控制器接收到的報警信息通過LED準確顯示的功能，如警情發(fā)生的樓號，區(qū)域，房門號和所遭受的火災(zāi)方式等，提示保安人員迅速確認警情，及時趕赴現(xiàn)場，以確保實驗室財產(chǎn)和人生安全。由于CAN總線受傳輸線距離以及節(jié)點數(shù)的制約，其節(jié)點容限最多為110 個，因此，針對大、中型智能小區(qū)的區(qū)域，提出了采用三級控制系統(tǒng)的方案，即在中央控制器和用戶端自動報警器之間加入?yún)^(qū)域控制器。下面對該系統(tǒng)的各部分逐一介紹。

3.硬件設(shè)計
3.1 用戶端自動報警器的硬件設(shè)計用戶端自動報警器是本課題的設(shè)計重點， 它是利用無線通訊技術(shù)和帶CAN控制器的單片機的控制技術(shù)，開發(fā)出來的一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的報警器，它主要完成現(xiàn)場火情信號的采集，是基于CAN總線的三級智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的重要組成部分之一。用戶端自動報警器組成框圖如圖2所示。它主要包含前端探測器、編解碼電路、自動撥號電路和語音報警電路組成。
3.1.1 前端探測器傳統(tǒng)的前端火災(zāi)探測器采用的是單一參數(shù)火災(zāi)探測器，存在的誤報率高、漏報等問題，本系統(tǒng)采用多元火災(zāi)探測器。報警系統(tǒng)中對火災(zāi)信號的檢測采用多探測器/多判據(jù)的火災(zāi)探測技術(shù)，將探測器探測到的多元火災(zāi)探測信息經(jīng)單片機進行綜合判斷。采用多元信號檢測，一方面完成火情的實時檢測任務(wù)，另一方面大大降低了探測器部分的誤報率，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。本系統(tǒng)中的燃氣泄漏探測器采用深圳豪恩公司的LH-83家用燃氣泄漏探測器，光電感煙探測器采用深圳豪恩公司的 LH-93光電感煙探測器。