0 引言

　　隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快發(fā)展,， 城市抗御火災(zāi)的綜合實力也在不斷增強(qiáng),?；馂?zāi)自動探測與報警技術(shù)就是將傳感技術(shù)、通訊技術(shù)和智能化信息處理技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)預(yù)防的一項綜合性技術(shù),， 該技術(shù)具有速度快,、實時性好、可直接與城市119消防中心的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等突出優(yōu)點,。其中CAN總線具有高可靠性和適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膬?yōu)點,。CAN總線與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)相結(jié)合， 突破了傳統(tǒng)溫度監(jiān)測的瓶頸,， 它可在探測器內(nèi)加進(jìn)MCU,， 從而對火災(zāi)特征信號直接進(jìn)行分析和判斷， 并將結(jié)果傳送給控制器,。這種高效,、數(shù)字、開放的分布式火災(zāi)報警系統(tǒng)是一種很好的復(fù)合型火災(zāi)報警的嘗試,。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　圖1所示為管理計算機(jī)和智能節(jié)點組成的CAN總線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框圖,。由圖可見， 該系統(tǒng)由上位監(jiān)控機(jī),、CAN通信適配卡和多個智能節(jié)點組成,。采用CAN總線作為通信網(wǎng)絡(luò)來將各節(jié)點連接成一個分布式智能監(jiān)控系統(tǒng)。其中單片機(jī)主要完成現(xiàn)場傳感器的信號采集及對系統(tǒng)計算及信息的處理等,； CAN總線控制器主要用于系統(tǒng)的通信,； CAN收發(fā)器主要用于增強(qiáng)系統(tǒng)的驅(qū)動能力， 增大通信距離,， 提高系統(tǒng)的瞬時抗干擾能力,， 保護(hù)總線， 降低射頻干擾（RFI） 等,。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時,， 可通過上位PC 機(jī)的報警來獲得火災(zāi)發(fā)生的時間及地點， 同時通過119火災(zāi)智能報警器自動與消防指揮中心聯(lián)絡(luò),， 從而實現(xiàn)無人值守,； 另一方面,， 可利用消防聯(lián)動控制系統(tǒng)根據(jù)聯(lián)動控制盤的指令自動啟動消防設(shè)施，以達(dá)到滅火的目的,。此外,， 上位PC機(jī)還具有系統(tǒng)參數(shù)（如波特率、報文標(biāo)識與屏蔽等） 設(shè)置,、監(jiān)視狀態(tài)設(shè)置,、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)請求,、節(jié)點狀態(tài)查詢等功能,。而各個下位節(jié)點控制器主要是通過CAN 總線接收上位機(jī)的各種操作控制命令和參數(shù)設(shè)定， 實時采集現(xiàn)場監(jiān)測到的火災(zāi)報警信號等,。

　　事實上,， 各個下位智能節(jié)點間也可通過CAN 總線網(wǎng)絡(luò)相互發(fā)起通信， 以進(jìn)行信息交換,。

圖1 基于CAN總線的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　2 硬件設(shè)計

　　2.1 智能節(jié)點設(shè)計

　　圖2所示是本系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖,。本系統(tǒng)的上位監(jiān)控機(jī)采用抗干擾能力很強(qiáng)的工業(yè)PC機(jī)， 并以TJA1050芯片作為CAN 收發(fā)器,， 以SJA1000芯片作為CAN 總線控制器,， AT89S52單片機(jī)作為節(jié)點控制器， 同時將其與火災(zāi)傳感器相連,。溫度傳感器采集的信號經(jīng)過處理后傳給AD0809芯片進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,， 然后再傳給AT89S52。煙霧傳感器的邏輯信號可直接傳給AT89S52,。單片機(jī)可結(jié)合兩路信號進(jìn)行火災(zāi)分級報警處理,。SJA1000的TXD和RXD相應(yīng)的連到TJA1050的TXD和RXD。

　　火災(zāi)探測器采集的信號經(jīng)單片機(jī)處理后的報警信號傳給SJA1000,， 再經(jīng)過驗收濾波后上傳到CAN總線,， 由CAN通信適配卡傳給PC機(jī)顯示， 這樣,，PC機(jī)就可以得到產(chǎn)生報警的報警器序號,。同時，PC機(jī)上的數(shù)據(jù)也可通過SJA1000返傳回單片機(jī)進(jìn)行控制,， 這個傳輸無需SJA1000的驗收濾波,。

　　CAN一般可通過中斷來接發(fā)數(shù)據(jù)。

圖2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

　　2.2 復(fù)合式火災(zāi)探測器

　　復(fù)合式火災(zāi)探測器結(jié)合使用感溫和感煙兩種電路可將兩種火災(zāi)參數(shù)復(fù)合在一個探測器內(nèi),。溫度檢測電路可使用熱敏電阻,， 即在一定的溫度范圍內(nèi)， 根據(jù)測量熱敏電阻阻值的變化來測量介質(zhì)的溫度變化。當(dāng)監(jiān)測點發(fā)生火災(zāi)時,， 外界環(huán)境溫度升高,， 熱敏電阻的阻值下降， 從而使得輸出的電壓值產(chǎn)生變化,， 這樣,， 系統(tǒng)就可以采集電壓值數(shù)據(jù)并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,。

　　檢測煙霧濃度的電路使用紅外線,， 當(dāng)監(jiān)測點發(fā)生火災(zāi)時， 外界環(huán)境中的煙霧濃度升高從而阻礙紅外線的接收,， 以便結(jié)合溫度的變化進(jìn)行火災(zāi)報警,。為了增加紅外線的控制距離， 紅外發(fā)光二極管應(yīng)工作于脈沖狀態(tài),， 因為脈動光的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比,， 因此， 只需盡量提高峰值Ip,， 就能增加紅外光的發(fā)射距離,。提高Ip的方法是減小脈沖占空比。設(shè)計時可采用555定時器來產(chǎn)生方波以驅(qū)動紅外線發(fā)射管發(fā)射紅外線,。紅外線接收管接收紅外線后,， 接著對接收到的一定頻率的信號進(jìn)行比較、整形,， 濾波處理,，再輸出一定頻率范圍的電壓信號。利用鎖相環(huán)電路對所接收到的放大信號進(jìn)行鎖頻,， 然后,， 再調(diào)節(jié)RC的中心頻率來“識別” 信號。無信號輸入或者輸入信號與中心頻率不匹配時,， 系統(tǒng)便輸出高電平,； 而當(dāng)輸入信號達(dá)到設(shè)定的中心頻率時，系統(tǒng)便輸出低電平信號,。該信號直接接入AT89S52,。

　　3 軟件設(shè)計

　　本火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程如圖3所示。圖中,， 當(dāng)系統(tǒng)啟動并初始化后,， 復(fù)合式火災(zāi)探測器便開始采集數(shù)據(jù)， 其中采集到的溫度數(shù)值將進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,， 轉(zhuǎn)換完后的溫度值和煙霧邏輯值將傳給單片機(jī),， 然后由單片機(jī)根據(jù)兩種數(shù)據(jù)結(jié)合進(jìn)行火災(zāi)判斷， 再把得到的報警信號上傳給CAN總線， 并由CAN通信適配卡傳給PC機(jī)顯示,，由此實現(xiàn)火災(zāi)自動報警的功能,。

圖3 系統(tǒng)軟件流程圖

　　4 結(jié)束語

　　本文設(shè)計的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)采用CAN總線控制形式， 并利用總線通信來實現(xiàn)總控制器和下掛在總線上的多個火災(zāi)報警控制器之間的通信,。

　　本系統(tǒng)的硬件電路是以AT89S52單片機(jī)為主控芯片,， 結(jié)合使用AD0809進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換， 再使用SJA1000和TJA1050在總線上進(jìn)行通信,。由于本系統(tǒng)使用感溫感煙式火災(zāi)探測器,， 而這種復(fù)合式火災(zāi)探測器在原本單一火災(zāi)因素報警的基礎(chǔ)上， 又增加了判斷條件,， 因而減少了火災(zāi)誤判,、誤報的幾率。