基于CAN總線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、保護生命財產安全的重要保障，是現代消防不可缺少的安全技術措施。消防自動報警和控制系統已廣泛應用于各類建筑和工程中。如何使多個各自獨立的系統構成統一的消防監控網絡，是我們必須著眼解決的迫切問題。
本文設計的智能火災報警系統，采用CAN總線三級通信網絡，以火災為監控對象，利用計算機技術、檢測技術和現場總線技術，根據防火的要求和特點而設計、構成和工作的。該系統既能對火災的發生進行早期探測和自動報警，又能根據火情位置，及時輸出聯動滅火信號，啟動相應的消防設施，進行滅火。實踐證明，該系統具有智能性，反應快捷，高度可靠性等優點，能較好地滿足智能大廈對火災防范的要求。2、系統構成
2.1 CAN總線
現場總線CAN 是應用在生產最底層的一種總線型拓撲的網絡，目前唯一有國際標準的現場總線，可實現全分布式多機系統，節點數最多可達110個，傳輸介質為雙絞線或光纖。 CAN總線以其抗干擾能力強、通信速率高、傳輸距離遠、構成系統簡單及性價比高等諸多優點，在整個市場占據了一席之地，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總線之一。相對于傳統的通信總線RS-485總線，CAN總線還具有諸多的優點：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議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現，從而大大降低了系統的開發難度，縮短了開發周期。同時CAN總線在有較大數據容量的系統網絡方面有較強的處理能力和優勢，所以CAN總線很適合作為智能區域底層網絡的主干通道。正是由于CAN總線的優點，所以本文采用CAN總線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總線傳輸至區域控制器。此三級網絡可以組成不同的網絡形式，針對這種情況，對于小型區域，該系統可以省略區域控制器。可見，該系統針對不同的對象可實現最優的性能價格比和最廣的應用覆蓋面，提高產品的競爭能力，擴展特別的方便。
從如圖1中可以看到，系統由用戶端自動報警器、區域控制器、中央控制器和主控計算機四部分組成。它的工作過程是：系統運行時，用戶端自動報警器主要完成現場火情信號的采集。當用戶端自動報警器檢測到警情時，通過CAN總線傳輸至區域控制器，再經過區域控制器傳送至小區管理監控中心的中央控制器，并向相關部門(管理中心或戶主)發出報警信號。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LED準確顯示的功能，如警情發生的樓號，區域，房門號和所遭受的火災方式等，提示保安人員迅速確認警情，及時趕赴現場，以確保實驗室財產和人生安全。由于CAN總線受傳輸線距離以及節點數的制約，其節點容限最多為110 個，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端自動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 用戶端自動報警器的硬件設計用戶端自動報警器是本課題的設計重點， 它是利用無線通訊技術和帶CAN控制器的單片機的控制技術，開發出來的一種具有聯網功能的報警器，它主要完成現場火情信號的采集，是基于CAN總線的三級智能火災報警系統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，將探測器探測到的多元火災探測信息經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，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。