基于CAN总线的火灾智能监控系统设计
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摘要：基于can总线和智能控制技术，设计了一种基于CAN总线的火灾实时监控报警系统。本设计采用主从式结构。主节点具有液晶显示功能；从节点负责温度、气体浓度采集并具有联动灭火功能。本系统与传统火灾监控系统相比具有突出的可靠性、实时性和灵活性，具有较高的应用价值。
关键词：火灾报警 CAN总线 实时监控 SJA1000
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）11-0026-01
随着我国经济的发展，建筑物的火灾隐患也日益增多。传统火灾探测报警系统大多是采用RS485通信方式，用一种温度传感器监测现场环境。本文研究的基于CAN总线的火灾智能监控系统与RS485总线相比，可靠性、实时性都有提升，同时也解决了总线控制、冲突检测、等方面的问题。
CAN总线是一种多主方式的串行通讯总线，具有高通讯速率、高抗电磁干扰性的特点，并且能够检测出可能产生的错误，保证了实时通讯的可靠性。CAN总线在可靠性和实时性方面都有着RS485总线无法比拟的优点。
1、系统的总体设计
该系统采用温度传感器、烟雾传感器采集的两种信息参数，作为火灾发生的早期信号复合判断标准。当产生烟雾但火势还不明显的时候，温度传感器探测到现场的环境温度升高，当烟雾浓度超过感烟探测器的阈值时，控制器接收到信号，并进行灭火动作执行，即控制喷头喷水。
为了增强数据传输的可靠性和实时性，本系统采用CAN总线作为通信方式，设计以下主节点、从节点的系统模块。
主节点模块主要负责接收各个从节点的信息数据，并发送各种对应的显示信息，同时定时检测各从节点的工作情况。从节点模块主要负责监测现场的火灾信号，若发现火灾早期信号就向主节点发送火警的信息并控制相应执行设备工作；若无火灾信号，则定时向主节点发送从节点对应的验证信号。系统结构框图如图1所示。
其中，主节点的控制器可以向液晶显示屏传输监控数据，并进行报警，由时钟芯片记录火灾时间信息，EEPROM存储历史信息数据。现场的各个传感器将信息采集到从节点的控制器，通过CAN总线与主节点进行数据通信，将各个从节点的采集信息发送给主节点控制器。当现场数据超过系统设定的阈值时，控制器触发报警，并由该从节点控制灭火执行装置开始火灾处理工作。
2、系统的硬件设计及实现
系统的硬件设计包括主节点部分和从节点部分。
2.1 主节点模块的设计实现
本系统主节点主节点模块由微控制器、CAN总线以及显示电路、报警电路等电路组成。微控制器采用AT89S52单片机，这是美国ATMEL公司生产的一种低功耗、高性能的8位COMS微控制器。
CAN通信电路由电源、AT89S52、SJAl000、CAN总线驱动器82C250、光电耦合器6N137组成。CAN数据通过驱动器82C250传输到SJAl000，SJAl000负责将系统的并行的数据转换成CAN的格式进行相应的发送和接收。AT89S52处理后再传送出去。CAN电路的电源采用高性能交直流信号变换器，能起到很好的稳定电压和隔离防干扰的作用。
电路主要有时钟电路、EEPROM、串口电路和液晶显示电路组成。本系统主节点采用的是DSl2887时钟芯片，AT24C16存储器芯片，串口通信芯片采用MAX232，显示屏采用市面上流行的FMl2232B液晶模块。
2.2 从节点硬件设计
根据主从接点的功能，从图1中可以看到从节点与主节点不通的地方是多了温度传感器、烟雾传感器和联动灭火装置，其它均与主节点相同，故仅重点阐述不同之处。
温度传感器采用DSl8820，其可编程的分辨率为9-12位，温度转换为12位，具有一线接口，简化了分布式温度传感应用电路设计。
烟雾传感器采用MQ-2传感器。MQ-2传感器检测范围100-10000PPm，使用电压：5V±0.2V，使用电流≤180 mA.MQ-2传感器的特点：广泛的探测范围、高灵敏度和快响应恢复速度、优异的稳定性、简单的驱动电路，应用于家庭和工厂的火灾烟雾检测。
灭火执行装置采用步进电机转动带动水阀喷水。通过比较选型，选用YHBY-25-42型永磁式二相四拍步迸电机控制水阀喷水。发生火灾时，该从节点控制器收到探测信号后，控制步进电机开始运转。
3、结语
火灾自动报警控制系统是自动消防系统的核心，在保障国家与人民生命财产的消防安全中起着十分重要的作用，用CAN总线进行火灾报警系统的设计，使得该火灾自动报警控制系统具备了模块化、网络化、实时性、可扩展、高可靠等诸多特点。
参考文献
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