对CAN总线的智能消防报警系统设计探讨

侯红雨

【摘要】CAN总线技术具有结构简单、可靠性高及抗干扰能力强等特点，能作为火灾探测的联动智能节点，在现代智能消防报警系统中得到很好的应用。本文首先分析CAN 总线的特点，并对系统设计要求、主要功能以及基于CAN总线的智能消防报警系统设计进行分析。

【关键词】CAN总线；智能消防；报警系统

随着现代建筑对智能消防报警系统的可靠性、安全性提出更高的要求，要将火灾探测器所收集到的信息及时传输到消防控制室，并将控制室的控制命令作为任务。因楼宇中会受到网络信号的干扰，加之火灾现场的环境较为复杂。因此，要确保消防报警和联动的有效控制，必须要确保通信线路和各个模块的可靠性。

1 CAN总线的特点

CAN总线也是控制器局域网，相对于普通的通信总线，CAN总线的实用性、可靠性及独特性都比较高，是一种可实现实时控制的串行通信网络。CAN总线具有以下几点特点：

（1）对通信数据的成帧处理。集成了CAN协议的物理层、数据链层等功能，其工作范围包括填充数据块编码、循环冗余检验等，从而能很好地实现通信数据成帧处理；

（2）能实现各节点的自由通讯。CAN总线的数据通讯主要是采用多主方式工作，任何节点随时都能和另一个或多个节点进行通讯。当多个节点在同一时间发出通信时，而优先级较高的可较优先级低的先进行传输，能有效避免通信线路堵塞；

（3）可使网络上的节点个数不受限制。CAN总线的协议主要是通信数据的编码，所采用的CAN总线能不断增加网络中的节点个数，还可以实现在同一时间内使不同的节点实现对相同数据的接收，尤其是在分布式控制系统中的应用更适合。

2 系统设计要求及功能

2.1系统设计要求

2.1.1设计目标

系统设计的目的是通过采用现场总线技术和相关的多传感器融合技术，以进一步提高建筑的消防报警的可靠性，从而确保报警联动系统可以实现24h全天候的实时监控。以保证在发生火灾后立即将声光信号发出，并能及时、准确定位出火灾的地点，最后通过控制联动设备及时采取有效的消防措施。

2.1.2技术要求

智能消防报警系统的主要技术特点包括：

（1）可靠性。采用分层分布式的控制结构，在每一个楼层都安装有智能节点，并通过各个楼层的智能节点实现监控与管理；

（2）实时性。也就是系统能在第一时间对火灾声光报警信号做出反应；

（3）安全性。系统要确保控制信息中的某一点错误也还可以保证系统的正常运行；

（4）先进性。系统应选用先进的技术，同时保证设备选型与配置都必须满足现代消防报警系统的要求；同时要保证设备要有灵活、简便等优点；

（5）开放性。系统必须要具备良好的开放性，且要确保系统在不同计算机应用时都能和控制设备进行互联。

2.2主要功能

2.2.1数据采集

系统具有对各个楼层、各个报警区域的感温、红外探测器、声光报警设备以及消防联动控制设备等设备的数据采集能力，能及时掌握火灾、消防等信息，并将信息传输到消防控制中心。

2.2.2安全报警

系统必须要具备相关探测器传输的信号进行实时监控与处理的能力，且要具备确保系统实现各项联动控制的功能。其主要包括以下：

（1）可监测与区分火灾探测器的工作状况进行处理；

（2）可对系统、通讯设备的运行状况进行监控；

（3）可形成图像图片及声光报警。

2.2.3联动系统控制

系统要对其所监控的设备根据联动工艺实现准确、有效的控制，且要向相关设备发出启闭信号，还要接收到各设备在运行过程中的反馈信号。系统能有效对各个探测器的报警状态、安全参数进行显示及监测。

2.2.4系统诊断

系统还应具备有效的硬件、软件自诊断功能，如请求在线、离线以及远程诊断等，且要具备自动断电保护与恢复功能。另外，系统还可以通过网络通信诊断，以实现对网络系统的运行情况实时检查。

2.2.5信息显示功能

系统通过中央监控计算机以及各个楼层的显示器显示出现火灾信息，如各种故障信息及各个联动模块及智能节点的状态信息；火灾发生后的地点及联动设备的动作信息。

3对CAN总线的智能消防报警系统设计

3.1智能消防报警系统的组成

智能消防报警系统的主要组成包括火灾探测器、中央控制室、消防报警智能节点以及消防联动设备等。其中，火灾探测器可将火灾现场中的情况自动化转化成电信号，并通过前段处理转变成智能节点需要的电信号，并发送到智能节点。而中央控制室的作用在于对建筑的火灾整体火灾情况及所有消防联动设备的运行情况的实时监控。消防报警智能节点通过应数据融合技术能实现对建筑物是否出现火灾情况、火灾发生的地点等进行实时监测，还能将建筑中的火灾信息传输出来，且能将整栋建筑的火灾情况显示出来，并能对消防联动设备进行控制。而消防联动设备是根据火灾现场的早期信息进行处理。

3.2基于CAN总线技术的设计

在智能消防系统设计中应用CAN总线技术，应用CAN总线进行各部分的连接及信号传输。其中，CAN总线智能节点的组成部分主要包括CAN控制、单片机以及隔離器等。CAN驱动器所配置的是82C520芯片，该芯片能有效接收全部总线中的信息帧，并利用电气隔离传输到单片机芯片的CAN模块中。单片机所配置的是AT89C51CC01芯片，该芯片是一种8位微控制器，能实现对15个CAN通道的有效控制，还能为智能节点进行硬件支持的提供，具有比较强大的功能。

CAN智能节点系统能有效实现对智能节点的种类、数目的增减，在数据采集模块现场能起到即插即用的作用，且能借助网络技术对建筑火灾现场数据的远程收集及控制，具有显著的安全性、可靠性及经济实用性。智能消防报警系统能在建筑中探测出的早期火灾现场情况，并及时发出消防报警信号，以准确、及时显示出火灾现场的情况及地点，然后在最短的时间内启动消防联动设备，从而采取及时、准确、有效的消防处理方法。火灾探测器中的感烟探测器或者感温探测器在接收到火灾信号后，并将火灾特征状态转变成电信号，然后通过前段处理转变成各个智能节点上所需要的电信号模式，并发放到智能节点中，最后再根据火灾的类型将其所对应的消防联动设备开启。另外，在进行早期防火处理过程中，借助CAN总线可以直接向中央控制室及其相关的智能控制节点开启各个火灾现场的广播及消防联动设备，同时开启整栋建筑的火警警报。另外，建筑中的其他的智能消防节点则根据接收到的火灾信号进行判断，以分析有无需要联动其他消防联动设备，还能在该区域的显示界面上将火灾地点及实际情况显示出来。值得注意的是，中央控制室还能根据火灾发生的位置、火灾情况以及各消防联动设备的开启等情况实现对其他消防联动设备动作的有效控制，还能在显示器中将具体的火灾信息及消防联动设备开启情况显示出来。

4 结束语

综上所述，在智能消防报警系统中应用CAN总线技术，而CAN总线技术的结构比较简单，且具有较高的抗干扰能力及可靠性，能作为火灾探测的联动智能节点，有利于提高智能消防报警系统的实用性及可靠性。

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