基于CAN總線(xiàn)的火災遠程監控系統

0引言：
以現代通信和網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)為基礎發(fā)展起來(lái)的火災遠程聯(lián)網(wǎng)監控技術(shù),可以確保火災探測報警系統和消防安全設施正常運行并發(fā)揮其應有作用。本文介紹利用 CAN 總線(xiàn)在分布式控制方面的特點(diǎn)和數據傳輸方面的優(yōu)勢,實(shí)現分布式遠程火災信息的數據采集；再使用嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)現CAN 到以太局域網(wǎng)或 Internet 的無(wú)縫連接,提高了火災信息的傳輸距離,從而利用現有的網(wǎng)絡(luò )資源，達成火災信息的遠程監控。
1．系統總體框架設計
火災遠程監控系統中的數據采集終端是位于采集現場(chǎng)的各種火災信號探測器,并且分散在各個(gè)不同的位置（樓層）,而集中報警控制器在中央控制室（消防控制室）, 它們之間距離通常在幾十米到幾百米之間, 有時(shí)甚至達到幾千米。因此,連接導線(xiàn)少、可靠性高、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強、性?xún)r(jià)比高就顯得尤為重要。為了解決了以上問(wèn)題,采用 CAN總線(xiàn)來(lái)解決分布式控制和可靠性、實(shí)時(shí)性、抗干擾能力等問(wèn)題。同時(shí)采用嵌入式網(wǎng)關(guān)解決以太網(wǎng)和 Internet的接入問(wèn)題[１]，從而使火災達到火災信息遠程聯(lián)網(wǎng)監控的目的。該系統總體結構框架如圖1 所示。

本系統分三個(gè)層次: (1)底層為基于 CAN總線(xiàn)的分布式數據采集網(wǎng)絡(luò ),用來(lái)實(shí)現現場(chǎng)數據的采集和底層之間的通訊和數據傳輸; (2) 中間層為基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)關(guān),利用MAXIM 公司生產(chǎn)的DS80C400 為核心的嵌入式網(wǎng)關(guān)實(shí)現CAN 到以太局域網(wǎng)和Internet 的無(wú)縫連接,通過(guò)該網(wǎng)關(guān)可以把底層采集來(lái)的數據傳送到控制計算機或數據服務(wù)器上; (3) 頂層為現有的以太局域網(wǎng)和Internet 。
2基于 CAN 總線(xiàn)的火災信號采集網(wǎng)絡(luò )（底層設計）
CAN 總線(xiàn)是一種有效支持分布式控制或實(shí)時(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò )。CAN協(xié)議的一個(gè)最大特點(diǎn)是廢除了傳統的站地址編碼,而代之以對通信數據塊進(jìn)行編碼。采用這種方法的優(yōu)點(diǎn)是使網(wǎng)絡(luò )內的節點(diǎn)個(gè)數在理論上不受限制, 數據塊的標識碼可由 11位或 29位二進(jìn)制數組成,因此可以定義 211或 229個(gè)不同的數據塊, 這種按數據塊編碼的方式,還可使不同的節點(diǎn)同時(shí)接收到相同的數據。CAN 總線(xiàn)采用短幀結構, 從而保證了通信的實(shí)時(shí)性。CAN協(xié)議采用 CRC檢驗并可提供相應的錯誤處理功能, 保證了數據通信的可靠性 [2 ]。CAN 總線(xiàn)這些特點(diǎn)都滿(mǎn)足了火災監控系統的功能要求。
基于CAN 總線(xiàn)的火災監控系統的底層構成如圖２所示。系統中,控制中心主機為上位機,運行時(shí)負責向各樓層集控器詢(xún)問(wèn)各種火災探測器數據及工作狀態(tài),判斷和顯示發(fā)生或可能發(fā)生火災的樓層和具體位置。各樓層集控器由 CAN總線(xiàn)控制器、CAN收發(fā)器、探測器通信接口和手動(dòng)報警裝置組成。CAN 總線(xiàn)控制器用于集控器與控制中心主機之間的數據傳遞;CAN收發(fā)器增強了控制器的驅動(dòng)能力,保證通信距離;探測器通信接口向下連接各種探測器和手動(dòng)報警裝置。
發(fā)送數據時(shí),火災報警器把需要傳送的數據寫(xiě)入 CAN 控制器的發(fā)送緩沖區,啟動(dòng)發(fā)送,數據即通過(guò)CAN收發(fā)器發(fā)送到總線(xiàn)上; 接收數據時(shí),CAN控制器通過(guò)CAN收發(fā)器從總線(xiàn)上接收數據,處理后存入接收緩沖區,并給出接收中斷信號,這時(shí),集控器可以從 CAN控制器的接收緩沖區取走數據。

圖２火災遠程監控系統底層結構

其中RS232/CAN 轉換器是控制中心上位機與CAN總線(xiàn)的接口,對傳輸的信息進(jìn)行RS232總線(xiàn)標準和 CAN總線(xiàn)標準轉換。另外,報文的拼接和拆分、定時(shí)向集控器發(fā)校時(shí)命令等功能也由該轉換器完成。RS232/CAN 轉換器結構如圖３所示。

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