基于CAN總線的火災遠程監控系統
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以現代通信和網絡傳輸技術為基礎發展起來的火災遠程聯網監控技術,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揮其應有作用。本文介紹利用 CAN 總線在分布式控制方面的特點和數據傳輸方面的優勢,實現分布式遠程火災信息的數據采集；再使用嵌入式網關實現CAN 到以太局域網或 Internet 的無縫連接,提高了火災信息的傳輸距離,從而利用現有的網絡資源，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的各種火災信號探測器,并且分散在各個不同的位置（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, 有時甚至達到幾千米。因此,連接導線少、可靠性高、實時性好、抗干擾能力強、性價比高就顯得尤為重要。為了解決了以上問題,采用 CAN總線來解決分布式控制和可靠性、實時性、抗干擾能力等問題。同時采用嵌入式網關解決以太網和 Internet的接入問題[１]，從而使火災達到火災信息遠程聯網監控的目的。該系統總體結構框架如圖1 所示。
本系統分三個層次: (1)底層為基于 CAN總線的分布式數據采集網絡,用來實現現場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的網關,利用MAXIM 公司生產的DS80C400 為核心的嵌入式網關實現CAN 到以太局域網和Internet 的無縫連接,通過該網關可以把底層采集來的數據傳送到控制計算機或數據服務器上; (3) 頂層為現有的以太局域網和Internet 。
2基于 CAN 總線的火災信號采集網絡（底層設計）
CAN 總線是一種有效支持分布式控制或實時控制的串行通信網絡。CAN協議的一個最大特點是廢除了傳統的站地址編碼,而代之以對通信數據塊進行編碼。采用這種方法的優點是使網絡內的節點個數在理論上不受限制, 數據塊的標識碼可由 11位或 29位二進制數組成,因此可以定義 211或 229個不同的數據塊, 這種按數據塊編碼的方式,還可使不同的節點同時接收到相同的數據。CAN 總線采用短幀結構, 從而保證了通信的實時性。CAN協議采用 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 總線這些特點都滿足了火災監控系統的功能要求。
基于CAN 總線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,運行時負責向各樓層集控器詢問各種火災探測器數據及工作狀態,判斷和顯示發生或可能發生火災的樓層和具體位置。各樓層集控器由 CAN總線控制器、CAN收發器、探測器通信接口和手動報警裝置組成。CAN 總線控制器用于集控器與控制中心主機之間的數據傳遞;CAN收發器增強了控制器的驅動能力,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報警裝置。
發送數據時,火災報警器把需要傳送的數據寫入 CAN 控制器的發送緩沖區,啟動發送,數據即通過CAN收發器發送到總線上; 接收數據時,CAN控制器通過CAN收發器從總線上接收數據,處理后存入接收緩沖區,并給出接收中斷信號,這時,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總線的接口,對傳輸的信息進行RS232總線標準和 CAN總線標準轉換。另外,報文的拼接和拆分、定時向集控器發校時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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