【正文】 下”的經驗 來防治 火災 。隨著 科技不斷的發(fā)張與進步 ， 人們居住的場所越來越集中，而 在 現如今人們的財富日益增加 ， 誘使 發(fā)生火災的 機會也越來越多， 比如違規(guī)的使用電器等?，F代建筑發(fā)生火災 危險性 越來越強 ，一旦發(fā)生某地起火，如果不能及時的撲滅就會照成一系列的連鎖反應，火會越燃越大有的甚至燃燒了整條街 。 這樣 的報道時常會出現在電視、雜志上，讓人們苦不堪言。因此， 消防 設施 已經成為 每一個場所的必需 設施，突顯其對現代人們社會活動的 重要性。 “預防火災和減少火災危害”是一個總結性防治火災 的 方法 ， 總的來說它 包括兩 個部分 ： 一是 做防火工作，防止火災的發(fā)生； 二是 一旦發(fā)生火災，應及時和有效地進行撲救，減少火災 損失 。火災不僅毀壞物質財產，造成社會秩序的混亂， 直接或間接 的 危害生命，給人們的心靈 造成極大的傷害 。 常言道：“水火無情”，“賊偷半全光火”是火災 的描述最真實的寫照。因此，在工業(yè)建筑與民用建筑，公司大樓，圖書館，賓館，科研和業(yè)務 部門和其他地方，火災自動報警系統(tǒng)已成為一個必需的設備 。 在現代智能建筑中，基于 CAN總線的樓宇火災自動報警系統(tǒng)是智能建筑系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。 在這個系統(tǒng)中， 傳統(tǒng)的 AT89C52單片機在自動火災報警中起著關鍵控制的作用。對于實時快速處理大量的數據的檢測器和控制器之間的應該是更迅速地改進，低錯誤率的通信協(xié)議和網絡中的受控設備在一個特殊的環(huán)境中，很多的信號的干擾應予以考慮 ， 同時 它自身 也 可以獨立運行和操作完成本身與火災自動報警消防功能。 基于 CAN總線技術的樓宇火災報警傳感器技術，通訊技術等 綜合消防報警于一體的綜合技術 ，它具有精度高，速度快，實時等優(yōu)勢 ， 因此，在火災報警控制使用現場 CAN總線技術發(fā)展的必然趨勢 [1]。 基于 CAN總線的 樓宇 火災報警技術的迅速發(fā)展，這些年來，技術更新 的變化也非常明顯?？傮w而言，主要發(fā)展是：數字技術和新工藝，新材料的使用，以提高系統(tǒng)容量，降低維護要求，向高可靠性，低誤報和網絡化，智能化方向發(fā)展。隨著城市現代化建設 [1] 章歡 .基于 CAN總線的火災報警系統(tǒng)的設計與實現 [D].武漢：武漢大學， 2020. 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 2 的發(fā)展， 火災危害性的宣傳增強了人們的消防意識 ， 所以自動火災報警 的研究將是未來發(fā)張的重點和方向。 火災報警系統(tǒng)的種類 基于 CAN總線的樓宇火災自動報警系統(tǒng)，根據人們的需求大致可以 分為四 類： 他們分別是 控制中心報警系統(tǒng) ，集中報警系統(tǒng)和 區(qū)域報警系統(tǒng) ，還有一些 很少碰到 控制系統(tǒng)。 （ 1） 區(qū)域報警系統(tǒng) 火災 報警 探測器， 它是一種 手動報警 器 ， 它適用于 區(qū)域報警控制器或控制器報警，這樣一個系統(tǒng)， 他只負責 火災探測和報警， 只完成 消防任務 的 小型工程。一般來說，使用這種系統(tǒng)的火災探測和報警區(qū)域不得超過三個區(qū)域火災報警控制器或作為一個小的公共區(qū)域報警火災報警控制，如果超過三個單位。應考慮使用集中報警系統(tǒng)的形式。 （ 2） 集中報警系統(tǒng) 集中報警系統(tǒng)由火災探測器、 火災報警控制器或一個地區(qū)的公共領域一般火警報警控制和集 中火災報警控制器和其他組件。集中報警系統(tǒng)應建立一個集中報警控制器和兩個或兩個以上的區(qū)域報警控制器。集中報警控制器應設置專任或消防值班室或者配有專業(yè)的工作人員。這些系統(tǒng) 適合應用在 高層酒店， 辦公 寫字樓等消防 系統(tǒng) 。 （ 3） 控制中心報警系統(tǒng) 控制中心報警系統(tǒng)是建立在消防控制中心，消防控制設備，集中火災報警控制器，火災報警控制器和各種區(qū)域火災探測器及其他部件的基礎上。它必須在所有系統(tǒng)應至少設立一個集中火災報警控制器和相關控制設備。它主要的工作是收集其他地方的集中火災報警信號，并及時的將消防控制信號發(fā)送到值班室 。 （ 4） 其它報警系統(tǒng) 在另外的特點和根據建筑物火災報警控制器火災自動報警系統(tǒng)被劃分成不同的形式，可以 分為以 上兩種基本設計，也可以按照各個功能模塊及樓層顯示中使用的火災探測器等火災報警控制器連接。分為多線和總線系統(tǒng) ， 這兩個系統(tǒng)的應用程序的形式，根據火情檢測器本身的結構設計和電子電路設計，以及一個火情檢測器和報警處理控制器以不同的方式，在總線系統(tǒng)中的信號傳輸可以進一步分為兩個系統(tǒng)的基礎上 2總線系統(tǒng)和多總線系統(tǒng)的應用形式。此外，根據火災報警控制器，以不同的方式實現火災模式識別，火災自動報警系統(tǒng)也可以分為集中式智能分布式 智能系統(tǒng)兩種。 隨著新的消防技術，越來越多的現代火災報警控制設備，已逐漸由區(qū)域警察，集中報警，網絡報警系統(tǒng)的報警控制中心的發(fā)展。 本 系統(tǒng)的需求分析及總體方案設計 當樓宇遇到火災時，火災現場的溫度會快速地升高，也會出現火花，同時煙的濃度會有著顯著地提升。而樓宇發(fā)生火災的時時候，其主要的氣體煙霧成分是一氧化碳跟二湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 氧化碳。樓宇火災的物體燃燒溫度通常高達 900～ 1400℃。一般而言，樓宇在著火以后的 10到 15分鐘之內，火災的樓宇現場溫度才慢慢的提高到 400℃。在正常情況下，當物體燃燒的火焰溫度到 100℃ 時 ， 現場中的煙霧內一氧化碳跟二氧化碳的含量已經超過了空氣含量的 6%，而 在正常的大氣中，一氧化碳和二氧化碳的總含量在大氣中約為 3%。由上面的描述我們可以很快的得出，在樓宇發(fā)生了火災的前期，煙霧 中一氧化碳跟二氧化碳 的濃度對是否真正的發(fā)生了火災起著決定性的因素。因此，可以利用樓宇火災現場的煙霧濃度變化的這一明顯現象作為是否真正發(fā)生了火災，同時為了更進一步的完善以前樓宇火災現場的單一溫度變化的這一現象作為依據的判斷，本論文中增加了一個紅外檢測裝置同時來檢測溫度，這 3種裝置的完美結合，讓本系統(tǒng)在樓宇發(fā)生火災的初期能夠快速 完美的做出判斷，并做出相應的動作：如發(fā)生火災就啟動聲光報警器報警，若無火災的情況發(fā)生，本系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行監(jiān)控。 為了能夠達到上面描述的設計方案，同時為加強本系統(tǒng)的信息傳輸可靠性與實時性而選用了 CAN總線設計，并設計了主、從節(jié)點電路模塊來滿足本設計的要求： 主節(jié)點：主要任務是從各個從節(jié)點處接收現場的信息，判斷哪一個節(jié)點發(fā)生火災，并在顯示屏上顯示其異常地點。同時也定時的發(fā)出信號用以檢測各個從節(jié)點是否處在正常的工作狀態(tài)。 從節(jié)點：主要的任務監(jiān)測現場，判斷是否發(fā)生火災。如果現場發(fā)生了火災，就向主節(jié)點處發(fā)送火警信息，同時 并控制聲光報警裝置工作發(fā)出報警訊號用來警告居民跟管理員；如果現場沒有發(fā)生火災，則定時的往主節(jié)點處發(fā)出驗證信號用，用以驗證該節(jié)點是否在正常的工作。從節(jié)點包括以下功能模塊： （ 1） 溫度傳感器：收集各從節(jié)點的現場環(huán)境的溫度信號。 （ 2）煙霧、紅外傳感器：收集各從節(jié)點的現場環(huán)境的煙霧濃度以及紅外傳感器的紅外 信號。 （ 3）執(zhí)行裝置：當現場環(huán)境的溫度升高到 80℃，現場的煙霧濃度達到煙霧傳感器的閾值時并且紅外傳感器檢測到的信號超過閥值是，就啟動該處從節(jié)點的聲光報警器而產生聲音跟燈光報警。 為實現上述描述的功能，本論文的整 體結構設計框圖如下 圖 。 主節(jié)點從節(jié)點 2從節(jié)點 1C A N 總線

圖 系統(tǒng)整體設計框圖 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 從 上 圖 ： 各從節(jié)點的傳感器將其所在的現場收集到的具體信息發(fā)送給從節(jié)點，再從 所掛接的 從節(jié)點所控制的單片機發(fā)送給主節(jié)點的通信電路 ，再經過主節(jié)點的通信電路 傳 送到 CAN總線，經過 CAN總線所控制的單片機處理完之后再將信號發(fā)回給各個從節(jié)點 ，從而讓 在該從 節(jié)點上的控制單片機做出相應的反應，控制其所在的聲光報警器發(fā)生報警 。 主節(jié)點的設計框圖如下圖 。 單片機 C A N 電路聲光報警器各個從節(jié)點聲光報警器 圖 主節(jié)點功能框圖 從上圖 ，主節(jié)點的功能模塊是由微控制器單片機、 CAN總線 通信電路 、聲光報警器 等電路組成。當某一個從節(jié)點的發(fā)出信號超過閥值時， CAN總線的反饋信號就控制該節(jié)點控制單片機執(zhí)行報警的動作。各模塊中的各個具體硬件的電路設計部分將會在下面的節(jié)中做出具體 的描述。 從節(jié)點的設計框圖如下圖 。 單片機 CAN 電路溫度傳感器電路煙霧 、 紅外傳感器電路聲光報警器 圖 從節(jié)點功能框圖 從上述圖 ，從節(jié)點的單片機控制煙霧、紅外傳感 器，溫度傳感器，報警電路等 。 一般的來說，在現代樓宇火災報警系統(tǒng)的運用中，主節(jié)點系統(tǒng)的硬件安置在值班室內，由該樓的管理工作人員控制；而各從節(jié)點的硬件部分安裝在該登樓的各個房間跟走道中。由上面的流程框圖我們可以看出： 主節(jié)點連接到 CAN總線上，以便及時的接受并處理每個從節(jié)點接收和發(fā)送來的信號，并提示每個從節(jié)點環(huán)境變量做出準確和及時的行動，從而控制所在從節(jié)點上的單片機的聲光報警裝置來提醒現場人員或者該樓宇的管理人員，從而讓火災消滅在萌芽狀態(tài)。該傳感器檢測現場環(huán)境數據將被發(fā)送到主節(jié)點的信湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 息的形式，而主節(jié)點到從節(jié)點的 從管理人員能夠很容易地聽到報警信號 ， 當火災發(fā)生時從一個節(jié)點，該節(jié)點可以從本機開始運作，及時控制住火勢控制其執(zhí)行。同時， 為了 保證本系統(tǒng)在正常的情況下能夠及時準確的能夠往從節(jié)點接收傳來的現場采集信號傳送到主節(jié)點。 要定時從 主節(jié)點發(fā)送信號， 根據 從節(jié)點的 ID號，驗證它是否工作正常。如果主節(jié)點在一段時間沒有接收到從節(jié)點的 ID號， 就說明該從節(jié)點 出 現了錯誤 ， 提醒工作人員盡快排除故障 。 本論文的 主要工作 本論文主要是 在已有 的 CAN 總線上開發(fā)樓宇火災報警系統(tǒng)，并在原有的基礎上 做出 響應的改進與 創(chuàng)新， 其 主要 特點 表現 為 ： 選用 CAN 總線 讓 樓宇報警器在 通信 方面 更加 的 可靠 與穩(wěn)定。同時排除誤報給居民帶來不必要的麻煩，本論文選用了 溫度傳感器、煙霧傳感器 跟 光電傳感器 共 同監(jiān)測 同一個火災 現場環(huán)境， 盡最大的可能的排 除 誤報率，保證人們的在自己的家中住的安心，玩的快樂，減少樓宇火災對其產生的麻煩與損失 。 本 論文的主要 內容有 如下 ： （ 1） 第 1 章主要介紹本論文 的研究背景與意義，以及 樓宇 火災報警系統(tǒng) 的 必要性。同時 簡紹了現有的樓宇報警器的種類，最后對本系統(tǒng)的總體 設計 方案作了詳細的描述。 （ 2） 第 2 章 主要簡紹了 基于 CAN 總線的樓宇火災報警系統(tǒng) 的 主節(jié)點硬件 的原 理以及設計，并畫出主節(jié)點的設計電路 圖。 （ 3） 第 3 章 主要簡紹了 基于 CAN 總線的樓宇火災報警系統(tǒng) 的 從節(jié)點 硬件 的原理與設計，同時 畫出從節(jié)點設計電路圖 。 （ 4） 第 4章主要 簡紹了 基于 CAN總線的樓宇火災報警系統(tǒng) 的 全部 軟件 部分的 設計，描述 各 個 模塊 的 工作流程，結合 第 3 章的內容設計出整體 電路 的 流程 圖 。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 第 2 章 樓宇 火災報警系統(tǒng) 主節(jié)點硬件設計 現場 CAN 總線 簡介 CAN 中文名為 控制器局域網 ， 它是一種 實時控制的串行通信網絡 或者 有效支持分布式控制 的控制器 。 CAN 總線最初是由德國博世公司開發(fā)的，在 20 世紀 80 年 代初為解決現代汽車中眾多的控制和數據交換之間的測試設備而開發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議 ，它是 的 通信介質可以是雙絞線、同軸電纜、光導纖維，通信速率高達 1Mbps 的 一種多主總線控制器 。 CAN 總線通信接口中集成了 CAN 協(xié)議的物理層，數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包含 位填充，數據塊編碼，循環(huán)冗余校驗，優(yōu)先級判別等項工作 。 現在， CAN 總線通信被譽為自動化領域的計算機局域網。它出現在分布式控制系統(tǒng)主從節(jié)點之間，為實現實時并可靠的數據通信提供了強有力的技術支持。 CAN 總線的高性能和高可靠性也同時得到各業(yè)界的認 可，它被廣泛應用于工業(yè)自動化，船舶，醫(yī)療設備，工業(yè)設備等場所。 同時 CAN 總線 的現場控制也是當今自動化技術領域的熱點話題之一。 由于 CAN 為越來越多 地被 不同的領域采用和推廣，致使要求各種應用領域通信報文實現標準化。為此， 1991 年 9 月 Philips Semiconductors 制訂并發(fā)布了 CAN 技術規(guī)范(Version )。該技術規(guī)范包括 A 和 B 兩部分。 Version 的 A 部分 給出了曾在 CAN技術規(guī)范版本 中定義的 CAN 報文格式，而 Version 的 B 部分則 給出了標準的和擴展的兩種報文格式 。此后， 1993 年 11 月 ISO 正式頒布了道路交通運載工具 、 數字信息交換 、 高速通信控制 器 三者之間的 CAN 控制的 國際標準 (IS011898)，為控制器局部網標準化、規(guī)范化推廣 與發(fā)張奠定了基礎 。 CAN 的一些基本概念 [2]： （ 1） 報文 ： 報文就是在總線上所傳送的信息，該信息以不同的報文傳送，但報文長度要受幀結構的限制。當總線空閑時，任何連接的單元均可開始發(fā)送一個新報文。 （ 2） 幀傳送 ：在總線上傳輸的報文以幀結構進行傳輸。報文傳送有４種不同類型的幀來表示跟控制，它們分別為 數據幀、遠程幀、出錯幀和超載幀。 （ 3） 裁 仲 ： 用于處理總線訪問沖突。依據其報文標識符與 RTR 位來確定。 （ 4） 標識符 ：一 個報文的內容