對CAN總線的智能消防報警系統(tǒng)設(shè)計探討

侯紅雨

【摘要】CAN總線技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，能作為火災(zāi)探測的聯(lián)動智能節(jié)點(diǎn)，在現(xiàn)代智能消防報警系統(tǒng)中得到很好的應(yīng)用。本文首先分析CAN 總線的特點(diǎn)，并對系統(tǒng)設(shè)計要求、主要功能以及基于CAN總線的智能消防報警系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】CAN總線；智能消防；報警系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代建筑對智能消防報警系統(tǒng)的可靠性、安全性提出更高的要求，要將火災(zāi)探測器所收集到的信息及時傳輸?shù)较揽刂剖?，并將控制室的控制命令作為任?wù)。因樓宇中會受到網(wǎng)絡(luò)信號的干擾，加之火災(zāi)現(xiàn)場的環(huán)境較為復(fù)雜。因此，要確保消防報警和聯(lián)動的有效控制，必須要確保通信線路和各個模塊的可靠性。

1 CAN總線的特點(diǎn)

CAN總線也是控制器局域網(wǎng)，相對于普通的通信總線，CAN總線的實(shí)用性、可靠性及獨(dú)特性都比較高，是一種可實(shí)現(xiàn)實(shí)時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。CAN總線具有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：

（1）對通信數(shù)據(jù)的成幀處理。集成了CAN協(xié)議的物理層、數(shù)據(jù)鏈層等功能，其工作范圍包括填充數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗等，從而能很好地實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)成幀處理；

（2）能實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)的自由通訊。CAN總線的數(shù)據(jù)通訊主要是采用多主方式工作，任何節(jié)點(diǎn)隨時都能和另一個或多個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊。當(dāng)多個節(jié)點(diǎn)在同一時間發(fā)出通信時，而優(yōu)先級較高的可較優(yōu)先級低的先進(jìn)行傳輸，能有效避免通信線路堵塞；

（3）可使網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)個數(shù)不受限制。CAN總線的協(xié)議主要是通信數(shù)據(jù)的編碼，所采用的CAN總線能不斷增加網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)個數(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)在同一時間內(nèi)使不同的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對相同數(shù)據(jù)的接收，尤其是在分布式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用更適合。

2 系統(tǒng)設(shè)計要求及功能

2.1系統(tǒng)設(shè)計要求

2.1.1設(shè)計目標(biāo)

系統(tǒng)設(shè)計的目的是通過采用現(xiàn)場總線技術(shù)和相關(guān)的多傳感器融合技術(shù)，以進(jìn)一步提高建筑的消防報警的可靠性，從而確保報警聯(lián)動系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)24h全天候的實(shí)時監(jiān)控。以保證在發(fā)生火災(zāi)后立即將聲光信號發(fā)出，并能及時、準(zhǔn)確定位出火災(zāi)的地點(diǎn)，最后通過控制聯(lián)動設(shè)備及時采取有效的消防措施。

2.1.2技術(shù)要求

智能消防報警系統(tǒng)的主要技術(shù)特點(diǎn)包括：

（1）可靠性。采用分層分布式的控制結(jié)構(gòu)，在每一個樓層都安裝有智能節(jié)點(diǎn)，并通過各個樓層的智能節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控與管理；

（2）實(shí)時性。也就是系統(tǒng)能在第一時間對火災(zāi)聲光報警信號做出反應(yīng)；

（3）安全性。系統(tǒng)要確?？刂菩畔⒅械哪骋稽c(diǎn)錯誤也還可以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行；

（4）先進(jìn)性。系統(tǒng)應(yīng)選用先進(jìn)的技術(shù)，同時保證設(shè)備選型與配置都必須滿足現(xiàn)代消防報警系統(tǒng)的要求；同時要保證設(shè)備要有靈活、簡便等優(yōu)點(diǎn)；

（5）開放性。系統(tǒng)必須要具備良好的開放性，且要確保系統(tǒng)在不同計算機(jī)應(yīng)用時都能和控制設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)。

2.2主要功能

2.2.1數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)具有對各個樓層、各個報警區(qū)域的感溫、紅外探測器、聲光報警設(shè)備以及消防聯(lián)動控制設(shè)備等設(shè)備的數(shù)據(jù)采集能力，能及時掌握火災(zāi)、消防等信息，并將信息傳輸?shù)较揽刂浦行摹?/p>

2.2.2安全報警

系統(tǒng)必須要具備相關(guān)探測器傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行實(shí)時監(jiān)控與處理的能力，且要具備確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各項聯(lián)動控制的功能。其主要包括以下：

（1）可監(jiān)測與區(qū)分火災(zāi)探測器的工作狀況進(jìn)行處理；

（2）可對系統(tǒng)、通訊設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控；

（3）可形成圖像圖片及聲光報警。

2.2.3聯(lián)動系統(tǒng)控制

系統(tǒng)要對其所監(jiān)控的設(shè)備根據(jù)聯(lián)動工藝實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、有效的控制，且要向相關(guān)設(shè)備發(fā)出啟閉信號，還要接收到各設(shè)備在運(yùn)行過程中的反饋信號。系統(tǒng)能有效對各個探測器的報警狀態(tài)、安全參數(shù)進(jìn)行顯示及監(jiān)測。

2.2.4系統(tǒng)診斷

系統(tǒng)還應(yīng)具備有效的硬件、軟件自診斷功能，如請求在線、離線以及遠(yuǎn)程診斷等，且要具備自動斷電保護(hù)與恢復(fù)功能。另外，系統(tǒng)還可以通過網(wǎng)絡(luò)通信診斷，以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況實(shí)時檢查。

2.2.5信息顯示功能

系統(tǒng)通過中央監(jiān)控計算機(jī)以及各個樓層的顯示器顯示出現(xiàn)火災(zāi)信息，如各種故障信息及各個聯(lián)動模塊及智能節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息；火災(zāi)發(fā)生后的地點(diǎn)及聯(lián)動設(shè)備的動作信息。

3對CAN總線的智能消防報警系統(tǒng)設(shè)計

3.1智能消防報警系統(tǒng)的組成

智能消防報警系統(tǒng)的主要組成包括火災(zāi)探測器、中央控制室、消防報警智能節(jié)點(diǎn)以及消防聯(lián)動設(shè)備等。其中，火災(zāi)探測器可將火災(zāi)現(xiàn)場中的情況自動化轉(zhuǎn)化成電信號，并通過前段處理轉(zhuǎn)變成智能節(jié)點(diǎn)需要的電信號，并發(fā)送到智能節(jié)點(diǎn)。而中央控制室的作用在于對建筑的火災(zāi)整體火災(zāi)情況及所有消防聯(lián)動設(shè)備的運(yùn)行情況的實(shí)時監(jiān)控。消防報警智能節(jié)點(diǎn)通過應(yīng)數(shù)據(jù)融合技術(shù)能實(shí)現(xiàn)對建筑物是否出現(xiàn)火災(zāi)情況、火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，還能將建筑中的火災(zāi)信息傳輸出來，且能將整棟建筑的火災(zāi)情況顯示出來，并能對消防聯(lián)動設(shè)備進(jìn)行控制。而消防聯(lián)動設(shè)備是根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場的早期信息進(jìn)行處理。

3.2基于CAN總線技術(shù)的設(shè)計

在智能消防系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用CAN總線技術(shù)，應(yīng)用CAN總線進(jìn)行各部分的連接及信號傳輸。其中，CAN總線智能節(jié)點(diǎn)的組成部分主要包括CAN控制、單片機(jī)以及隔離器等。CAN驅(qū)動器所配置的是82C520芯片，該芯片能有效接收全部總線中的信息幀，并利用電氣隔離傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)芯片的CAN模塊中。單片機(jī)所配置的是AT89C51CC01芯片，該芯片是一種8位微控制器，能實(shí)現(xiàn)對15個CAN通道的有效控制，還能為智能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行硬件支持的提供，具有比較強(qiáng)大的功能。

CAN智能節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)能有效實(shí)現(xiàn)對智能節(jié)點(diǎn)的種類、數(shù)目的增減，在數(shù)據(jù)采集模塊現(xiàn)場能起到即插即用的作用，且能借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對建筑火災(zāi)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程收集及控制，具有顯著的安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。智能消防報警系統(tǒng)能在建筑中探測出的早期火災(zāi)現(xiàn)場情況，并及時發(fā)出消防報警信號，以準(zhǔn)確、及時顯示出火災(zāi)現(xiàn)場的情況及地點(diǎn)，然后在最短的時間內(nèi)啟動消防聯(lián)動設(shè)備，從而采取及時、準(zhǔn)確、有效的消防處理方法?；馂?zāi)探測器中的感煙探測器或者感溫探測器在接收到火災(zāi)信號后，并將火災(zāi)特征狀態(tài)轉(zhuǎn)變成電信號，然后通過前段處理轉(zhuǎn)變成各個智能節(jié)點(diǎn)上所需要的電信號模式，并發(fā)放到智能節(jié)點(diǎn)中，最后再根據(jù)火災(zāi)的類型將其所對應(yīng)的消防聯(lián)動設(shè)備開啟。另外，在進(jìn)行早期防火處理過程中，借助CAN總線可以直接向中央控制室及其相關(guān)的智能控制節(jié)點(diǎn)開啟各個火災(zāi)現(xiàn)場的廣播及消防聯(lián)動設(shè)備，同時開啟整棟建筑的火警警報。另外，建筑中的其他的智能消防節(jié)點(diǎn)則根據(jù)接收到的火災(zāi)信號進(jìn)行判斷，以分析有無需要聯(lián)動其他消防聯(lián)動設(shè)備，還能在該區(qū)域的顯示界面上將火災(zāi)地點(diǎn)及實(shí)際情況顯示出來。值得注意的是，中央控制室還能根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的位置、火災(zāi)情況以及各消防聯(lián)動設(shè)備的開啟等情況實(shí)現(xiàn)對其他消防聯(lián)動設(shè)備動作的有效控制，還能在顯示器中將具體的火災(zāi)信息及消防聯(lián)動設(shè)備開啟情況顯示出來。

4 結(jié)束語

綜上所述，在智能消防報警系統(tǒng)中應(yīng)用CAN總線技術(shù)，而CAN總線技術(shù)的結(jié)構(gòu)比較簡單，且具有較高的抗干擾能力及可靠性，能作為火災(zāi)探測的聯(lián)動智能節(jié)點(diǎn)，有利于提高智能消防報警系統(tǒng)的實(shí)用性及可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭海智，車高峰. 淺析網(wǎng)絡(luò)化智能消防報警與無線對講聯(lián)動系統(tǒng)設(shè)計[J]. 科技信息，2014，24（12）：171.

[2]孫雪景. 智能消防報警系統(tǒng)研究[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2014，24（6）：249.

[3]曹健. 基于ZigBee的無線智能消防報警系統(tǒng)設(shè)計[J]. 制造業(yè)自動化，2012，28（21）：11-15.

[4]張慧. 消防報警系統(tǒng)設(shè)計探討[J]. 科技傳播，2011，20（14）：224+232.