基于CAN總線(xiàn)的三級智能火災報警系統

1、引言
火災的早期預報已成為撲救火災、減少火災損失、保護生命財產(chǎn)安全的重要保障，是現代消防不可缺少的安全技術(shù)措施。消防自動(dòng)報警和控制系統已廣泛應用于各類(lèi)建筑和工程中。如何使多個(gè)各自獨立的系統構成統一的消防監控網(wǎng)絡(luò )，是我們必須著(zhù)眼解決的迫切問(wèn)題。
本文設計的智能火災報警系統，采用CAN總線(xiàn)三級通信網(wǎng)絡(luò )，以火災為監控對象，利用計算機技術(shù)、檢測技術(shù)和現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，根據防火的要求和特點(diǎn)而設計、構成和工作的。該系統既能對火災的發(fā)生進(jìn)行早期探測和自動(dòng)報警，又能根據火情位置，及時(shí)輸出聯(lián)動(dòng)滅火信號，啟動(dòng)相應的消防設施，進(jìn)行滅火。實(shí)踐證明，該系統具有智能性，反應快捷，高度可靠性等優(yōu)點(diǎn)，能較好地滿(mǎn)足智能大廈對火災防范的要求。2、系統構成
2.1 CAN總線(xiàn)
現場(chǎng)總線(xiàn)CAN 是應用在生產(chǎn)最底層的一種總線(xiàn)型拓撲的網(wǎng)絡(luò )，目前唯一有國際標準的現場(chǎng)總線(xiàn)，可實(shí)現全分布式多機系統，節點(diǎn)數最多可達110個(gè)，傳輸介質(zhì)為雙絞線(xiàn)或光纖。 CAN總線(xiàn)以其抗干擾能力強、通信速率高、傳輸距離遠、構成系統簡(jiǎn)單及性?xún)r(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)市場(chǎng)占據了一席之地，并在智能化區域中得到了廣泛的應用，已被公認為最有前途的現場(chǎng)總線(xiàn)之一。相對于傳統的通信總線(xiàn)RS-485總線(xiàn)，CAN總線(xiàn)還具有諸多的優(yōu)點(diǎn)：工作于多主方式，提高了系統的可靠性和靈性；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(lái)實(shí)現，從而大大降低了系統的開(kāi)發(fā)難度，縮短了開(kāi)發(fā)周期。同時(shí)CAN總線(xiàn)在有較大數據容量的系統網(wǎng)絡(luò )方面有較強的處理能力和優(yōu)勢，所以CAN總線(xiàn)很適合作為智能區域底層網(wǎng)絡(luò )的主干通道。正是由于CAN總線(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，所以本文采用CAN總線(xiàn)形成的三級通信控制系統。
2.2 三級通信控制系統
基于CAN總線(xiàn)的三級智能火災報警系統的結構圖如圖1所示。該系統由三級通信控制系統組成。這三級通信控制系統分別是：第一級：主控計算機通過(guò)RS-232總線(xiàn)接收中央控制器的報警信息；第二級：中央控制器通過(guò)CAN總線(xiàn)接收區域控制器的報警信息；第三級：用戶(hù)端自動(dòng)報警器的報警信息通過(guò)CAN總線(xiàn)傳輸至區域控制器。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，對于小型區域，該系統可以省略區域控制器?？梢?jiàn)，該系統針對不同的對象可實(shí)現最優(yōu)的性能價(jià)格比和最廣的應用覆蓋面，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，系統由用戶(hù)端自動(dòng)報警器、區域控制器、中央控制器和主控計算機四部分組成。它的工作過(guò)程是：系統運行時(shí)，用戶(hù)端自動(dòng)報警器主要完成現場(chǎng)火情信號的采集。當用戶(hù)端自動(dòng)報警器檢測到警情時(shí)，通過(guò)CAN總線(xiàn)傳輸至區域控制器，再經(jīng)過(guò)區域控制器傳送至小區管理監控中心的中央控制器，并向相關(guān)部門(mén)(管理中心或戶(hù)主)發(fā)出報警信號。本系統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(guò)LED準確顯示的功能，如警情發(fā)生的樓號，區域，房門(mén)號和所遭受的火災方式等，提示保安人員迅速確認警情，及時(shí)趕赴現場(chǎng)，以確保實(shí)驗室財產(chǎn)和人生安全。由于CAN總線(xiàn)受傳輸線(xiàn)距離以及節點(diǎn)數的制約，其節點(diǎn)容限最多為110 個(gè)，因此，針對大、中型智能小區的區域，提出了采用三級控制系統的方案，即在中央控制器和用戶(hù)端自動(dòng)報警器之間加入區域控制器。下面對該系統的各部分逐一介紹。

3.硬件設計
3.1 用戶(hù)端自動(dòng)報警器的硬件設計用戶(hù)端自動(dòng)報警器是本課題的設計重點(diǎn)， 它是利用無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)和帶CAN控制器的單片機的控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種具有聯(lián)網(wǎng)功能的報警器，它主要完成現場(chǎng)火情信號的采集，是基于CAN總線(xiàn)的三級智能火災報警系統的重要組成部分之一。用戶(hù)端自動(dòng)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(dòng)撥號電路和語(yǔ)音報警電路組成。
3.1.1 前端探測器傳統的前端火災探測器采用的是單一參數火災探測器，存在的誤報率高、漏報等問(wèn)題，本系統采用多元火災探測器。報警系統中對火災信號的檢測采用多探測器/多判據的火災探測技術(shù)，將探測器探測到的多元火災探測信息經(jīng)單片機進(jìn)行綜合判斷。采用多元信號檢測，一方面完成火情的實(shí)時(shí)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(gè)系統的可靠性。本系統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。