摘要：本文将CAN总线应用于智能消防报警系统中，介绍了智能消防系统的组成和功能，体现了智能消防报警系统的安全可靠性和经济实用性。
关键词：CAN总线；智能节点；智能消防报警系统；消防联动
中图分类号：U664.88 文献标识码：A
智能消防报警系统对安全性、可靠性具有较高的要求，要把火灾探测器采集的大量信息快速准确并且及时上传到消防控制室，同时将消防控制室下达的控制命令准确无误地发送到灭火装置，及时完成操作任务，这些功能的实现对智能消防报警系统的通信提出了较高的要求[1]。总线是传输智能消防系统信息和信号的唯一通道，其功能直接影响着整个智能消防系统的好坏。由于在楼宇内各种网络信号的干扰，并且在发生火灾时，现场环境的复杂，甚至还会出现其他预想不到的状况，在这些情况下，要保证可靠而有效的消防报警与联动控制，必须使每个模块与通信线路都具备较高的可靠性，CAN总线技术结构简单，具有较高的可靠性和较强的抗干扰能力，可作为火灾探测的联动智能节点，具有其他总线所没有的优点，更适合应用在智能消防报警系统中，使得整个智能消防系统更加简单、实用性好、可靠性高、而且经济成本低。因此本文选择使用CAN总线技术。
1 CAN总线的简介及特点
CAN（Controller Area Network)总线即控制器局域网，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。它是德国BOSCH公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发和设计的[1-2]。1993年CAN总线成为国际标准ISO11898(高速应用)和ISO11519（低速应用）。CAN总线的规范从CAN1.2规范（标准式）发展为兼容CAN1.2规范的CAN2.0规范（CAN2.0A为标准格式，CAN2.0B为扩展格式），目前应用的CAN器件大多符合CAN2.0规范[3]。与一般的通信总线相比，CAN总线的数据通信具有突出的实用性、可靠性、灵活性及独特的设计。CAN总线不仅应用在汽车领域上，同时在世界范围内广泛还应用于其他领域当中，比如工业自动化、航空航天、纺织机械、医疗设备、楼宇建筑、电力通讯和安防消防等诸多领域。CAN总线已经越来越受到人们的重视，已经成为当今世界极具发展前景的现场总线之一[4]。CAN总线的主要特点[5]如下：
1.1 对通信数据的成帧处理
CAN总线的通信接口中集成了CAN协议的数据链层和物理层功能，包括填充数据块编码、优先级判别、循环冗余检验等项工作。可完成对通信数据的成帧处理。数据段的长度最多为8个字节，可满足CAN总线在工业领域中工作状态、控制命令及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用CAN总线时间过长，从而确保了通信的实时性。
1.2 可在各个节点之间实现自由通信
CAN总线的数据通信没有主从之分，采用多主方式进行工作，任何一个节点可以在任何时刻向任意一个或者多个节点发出数据通信，通信方式灵活。根据各个节点信息的优先级先后顺序来决定通信的次序。当多个节点同时发出通信时，优先级高的抢先于优先级低的进行传输，这样就不会对通信的线路造成堵塞。
1.3 可使网络上的节点个数在理论上不受限制
CAN总线的节点数实际可达到110个，CAN总线的协议是对通信的数据块进行编码。采用这种方法的优点是使网络内的节点个数在理论上不受限制，还可使不同的节点同时接受到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。CAN总线协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。
1.4 传输距离和速率
CAN总线的传输介质可以是同轴电缆、双绞线或者光导纤维。CAN总线适用于长距离小数据量或者大数据量短距离通信，传输最远距离可达10KM（速率低于5Kbps），通信速率最高可达1Mbps（传输距离小于40m）。
2 基于CAN总线的智能消防报警系统的设计
智能消防报警系统主要由火灾探测器、中央控制室、消防联动设备和消防报警智能节点组成。火灾探测器主要是自动将火灾现场所产生的各种特征状态转化为电信号并通过前段处理转变为智能节点所需求的电信号模式发送给智能节点；中央控制室主要负责对整座大楼的火灾情况和消防联动设备的运行情况进行及时监控；消防联动设备主要是依据现场的控制信息进行或者在早期的处置；根据各个楼宇中的联动设施种类的不同而不同；消防报警智能节点主要是采用神经网络一模糊推理的数据融合技术来判断是否发生火灾和火灾发生的地点等信息，并且负责传送火灾信息和在各个楼层显示器上显示火灾信息以及对消防联动设备进行控制。智能消防系统采用CAN总线技术，利用CAN总线负责将各组成部分进行连接并传输信号。CAN总线的智能节点由单片机、隔离器、CAN控制器组成。单片机选用的是AT89C51CC01芯片，它是一种功能强大的自带CAN控制器的8位微控制器。可以控制15个CAN的通道，用于接收和发送缓冲器，可为智能节点提供硬件支持。隔离器选用的是ADuM1201。它可以实现CAN控制器和CAN驱动器之间的电气隔离，从而达到更高的抗干扰性能。CAN驱动器选用的是82C520芯片。它可接收所有总线上的信息帧，通过电气隔离，传送到AT89C51CC01的CAN模块中。CAN智能节点系统可以方便地增减智能节点的种类和数目，可以实现数据采集模块的现场的即插即用，并可以通过网络进行远程的数据采集和控制的功能。从而体现智能消防报警系统的安全可靠和经济实用性。组成CAN智能节点的器件名称及型号如表1所示；
智能消防报警系统总体结构图如图1所示：
表1组成CAN智能节点的器件名称及型号
器件名称型号
单片机AT89C51CC01
隔离器ADuM1201
CAN驱动器82C520
图1智能消防报警系统总体结构图
智能消防报警系统主要的功能是在楼宇内探测早期的火灾,发出火灾报警的信号；显示出火灾的地点,并在第一时间启动消防联动设备从而采取最迅速最准确又自动的消防处理措施。其中火灾探测器首先通过感温探测器或者感烟探测器探测到火灾信号，将各种火灾特征状态转化为电信号并通过前段处理转变为智能节点所需求的电信号模式发送给智能节点，由智能节点上的微处理器通过神经网络一模糊推理的数据融合算法进行数据处理，并判断出是什么类型的火灾。根据火灾的类型启动相应的消防联动设备。在做这些最早期防火处理的同时,通过CAN总线向中央控制室和其它智能控制节点进行火灾地点的广播和消防联动设备的启动情况,并启动整座大楼的火警警报。其余各个智能消防节点根据自己收到的火灾地点判断是否需要联动自己的消防区域内的相应的消防联动设备。并在自己的显示界面上显示火灾地点。中央控制室根据火灾的地点、火灾的情况以及已经启动的消防联动设备的情况，从而来控制其他的消防联动设备动作,并且在显示器上显示出所有的火灾具体信息和消防联动设备的具体信息。智能消防报警系统的智能控制节点的工作流程图如图2所示：
3 应用实例
本文以吉林省长春市某智能大厦为例进行实例分析，该智能大厦的智能消防系统采用的是CAN总线技术。该大厦共有10层，每个楼层均设置火灾探测器和消防联动设备，每个楼层有15～20个房间，共约200个智能节点。每层可安装一个中继器用于CAN智能节点的信号转接，从每个楼层的中继器出来的信号最后都会送到消防控制室的输入端，从控制室出来的信号与总台、消防室、维修部等各个PC终端相连。在各个PC的终端，不同的工作人员会通过不同的权限密码对智能消防报警系统进行灭火、控制、监测和维护。
4 结论
本文将CAN总线技术应用于智能消防报警系统当中，利用CAN总线技术结构简单，具有较高的可靠性和较强的抗干扰能力等特点，将智能消防报警系统中的各组成部分进行连接并传输信号，从而实现智能消防报警系统的安全可靠性和经济实用性。
参考文献
[1] 杨霞,郭韶华.关于消防联动控制的研究探讨[J].电气应用.2012(24):60-61.
[2] 崔江海.CAN总线在变电站微机监控系统中的应用[J].电气应用.2010(02):30-32.
[3] 程立新.基于CAN总线技术的智能断路器的设计[J].电气应用.2011(12):83-85.
[4] 杨兴智.解析智能消防系统应用中的问题[J].城市建筑.2013(06):296-298.
[5] 纪文志,陈国忠,唐加山.基于CAN总线智能节点的设计与实现[J].微型机与应用.2012(02):44-46.
作者简介：孙雪景（1979-），女，讲师，在读博士。