【正文】 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第一章 緒論 隨著我們社會的不斷發(fā)展，人們的生活、工作以及我們居住的環(huán)境愈來愈相對的集中，火災(zāi)發(fā)生的可能性也變得日益突出，火災(zāi)給人們所造成的損失和危害也越來越不可忽視，對廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了很大的威脅。世界上很多國家都致力于各種各樣的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研究和實(shí)驗(yàn)，人們更加重視對火災(zāi)發(fā)生的及時發(fā)現(xiàn)與報(bào)警。2011年，我國公安部消防局公布了當(dāng)年的全國火災(zāi)情況，全國共接到報(bào)火災(zāi)一共125402起，死亡人數(shù)一共1106人，受傷人數(shù)有572人。其中，尤其是在節(jié)日期間，燃放煙花原因所造成的火災(zāi)有所增多，還有建設(shè)施工的工地、以及小作坊和小商店等場所火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量較多，同時由于用電用火所引起的火災(zāi)，在火災(zāi)發(fā)生總量上仍然占據(jù)了比較大的比重。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國較大火災(zāi)共接報(bào)76起，死亡281人，受傷54人，與2010年相比，%。全國公司廠房所發(fā)生的火災(zāi)6779起；居民住宅一共發(fā)生了火災(zāi)有48548起；而用作倉儲場所引起的火災(zāi)一共5463起，人口比較集中的場所所發(fā)生火災(zāi)12471起，因?yàn)榻煌üぞ呤鹿仕斐傻幕馂?zāi)13049起；易燃易爆地方事故所發(fā)生的火災(zāi)407起；城鄉(xiāng)火災(zāi)總量下降。全國農(nóng)村一共發(fā)生了火災(zāi)38469起，死亡349人，受傷154人。而城市已共引發(fā)火災(zāi)有43171起，死亡331人，受傷196人，造成的直接財(cái)產(chǎn)損失有55330萬元；從以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，我國火災(zāi)情況不容樂觀，因此，傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)已經(jīng)越來越不適應(yīng)當(dāng)今火災(zāi)發(fā)生的復(fù)雜情況了，而傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用RS485總線作為通信方式，通信可靠性比較差。所以現(xiàn)在各國更加注重，更加智能、高效、可靠的型、火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的開發(fā)。 現(xiàn)代智能高效的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是一個將信號的檢測、傳輸以及控制集于一體的控制系統(tǒng), 指引了當(dāng)今智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展方向[1]。 隨著我國科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的快速增長, 市場上迫切需要一種容量更大、性能更加優(yōu)越、可靠性更高，更加便于安裝、使用以及維修的更加智能高效的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 在國外，火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)從發(fā)展過程來看，大體可分為3個階段： 第一階段是用一些簡單的分立元件構(gòu)成的火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，從19世紀(jì)四十年代一直延續(xù)到20世紀(jì)四十年代。 第二階段從20世紀(jì)五十年代至七十年代，這期間感煙探測器得到了大力發(fā)展，感溫火災(zāi)探測器處于次要地位。 第三階段為總線型火災(zāi)傳到自動報(bào)警系統(tǒng)。從八十年代開始至今，總線型火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)蓬勃興起，它同以前的產(chǎn)品相比有了很大的飛躍。 此外，國外還有許多比較發(fā)達(dá)的國家，已經(jīng)具有了火災(zāi)的預(yù)防和報(bào)警、撲救以及善后處理等等相當(dāng)完善的消防體系。每年政府都要撥出很大一筆專項(xiàng)資金，主要應(yīng)用于消防設(shè)備的更新、人員方面的培訓(xùn)以及消防設(shè)施的定期維護(hù)和升級。比如美國，日本以及德國等比較發(fā)達(dá)的國家，就已經(jīng)采用了計(jì)算機(jī)與用戶的終端傳感器，抑或是和用戶使用的終端信號采集器進(jìn)行連接。除此之外，他們還對火災(zāi)自動報(bào)警設(shè)備進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，還有故障的遠(yuǎn)距離傳輸[2]。比如美國、日本、加拿大、澳大利亞以及英國等一些國家就在建設(shè)和使用城市的火災(zāi)自動報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)方面，均有我們可以利用的成功經(jīng)驗(yàn)的地方。這些國家已經(jīng)將他們的自動火災(zāi)報(bào)警作為了公共報(bào)警的手段成功地嵌入了監(jiān)控系統(tǒng)，并且有效的運(yùn)行了很多年。使得他們的消防指揮中心可以快速而又準(zhǔn)確地判斷火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)以及火災(zāi)發(fā)生的類型，這樣使得消防部隊(duì)能夠在第一時間到達(dá)火災(zāi)發(fā)生的現(xiàn)場，在這其中，自動火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)起到了相當(dāng)大的作用。 除此之外，這些國家在火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的管理方面已經(jīng)相當(dāng)?shù)囊?guī)范，而且還專門成立了監(jiān)控服務(wù)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的主要責(zé)任就是保證火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行通暢的通信，對用戶全面負(fù)責(zé)，為用戶進(jìn)行服務(wù)。與此同時消防部隊(duì)也可以收到可靠的火災(zāi)報(bào)警信號，從而此類服務(wù)機(jī)構(gòu)也受到了消防部門是他們資質(zhì)的審查和監(jiān)督管理。這種管理模式已經(jīng)取得了很好的效果。 我們國家的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)達(dá)國家相比晚了有幾十年的時間,我國從上世紀(jì)的七十年代，才開始真正的對火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)和研制。進(jìn)入上世紀(jì)八十年代以來，國內(nèi)主要的生產(chǎn)廠家也大都是對國外產(chǎn)品進(jìn)行模仿，或者是引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，而且我們并沒有什么核心技術(shù)，與此同時中國的市場也剛剛萌芽。 在九十年代以后，火災(zāi)報(bào)警的相關(guān)產(chǎn)品才真正的得到發(fā)展。隨著改革開放的春風(fēng)吹遍祖國大地，國外越來越多的企業(yè)開始大規(guī)模的進(jìn)軍我國的消防市場，這些企業(yè)帶來先進(jìn)技術(shù)，與此同時也大大促進(jìn)了中國市場走向成熟。這一時期，我們國家的火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品科技含量得到了極大地提升，同時企業(yè)也得到了快速發(fā)展， 其中部分企業(yè)還和外資進(jìn)行了合作，共同生產(chǎn)，取得了很大的成績，從而造就了現(xiàn)今一大批市場上有實(shí)力的企業(yè)和商家，部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平[3]。 本文的研究意義 本文研究是基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，現(xiàn)在我們傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)大都采用RS485總線。本系統(tǒng)是使用溫度傳感器和氣體煙霧傳感器對現(xiàn)場環(huán)境相關(guān)的信息進(jìn)行檢測。而為了能夠得到更加可靠、穩(wěn)定的通信，本文所研究的系統(tǒng)選用CAN總線。我們現(xiàn)在使用的傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警，滅火執(zhí)行裝置很多情況下是采用物理控制方法，即當(dāng)火災(zāi)現(xiàn)場的溫度達(dá)到所設(shè)置的閥值后（火災(zāi)現(xiàn)場溫度到達(dá)玻璃球封頭的啟動溫度），玻璃球就會受熱爆裂，然后灑水噴頭開始工作噴水；本文所研究的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，是當(dāng)某從節(jié)點(diǎn)處的氣體煙霧濃度達(dá)到系統(tǒng)所設(shè)置的閾值，而火災(zāi)現(xiàn)場的溫度還沒有升高到使玻璃球炸裂的溫度的時候，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)執(zhí)行裝置的噴頭，即開始工作噴水。從而大大降低了因?yàn)橄到y(tǒng)執(zhí)行裝置運(yùn)作不及時而造成的損失。 除此之外，本文所研究的系統(tǒng)所采集的信息是溫度和氣體煙霧濃度的數(shù)據(jù)，作為判斷是否發(fā)生火災(zāi)的依據(jù)，從而避免了傳統(tǒng)的單一采集溫度信息處理而造成的誤判。第二章 災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 隨著人們防火意識的增強(qiáng)，火災(zāi)探測報(bào)警技術(shù)越來越受到人們的重視。傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)多采用RS485總線通信方式，與之相比，CAN總線具有突出的可靠性、實(shí)時性和靈活性，本文主要研究基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，選擇合適的溫度及煙霧傳感器進(jìn)行相關(guān)信息的采集，主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間通過CAN總線進(jìn)行通信；系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、存儲等功能，并且根據(jù)測量值可驅(qū)動滅火裝置。 課題總體方案設(shè)計(jì) 本課題是基于CAN總線的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)采用主從式的結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)的主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)功能如下：(1) 主節(jié)點(diǎn)：接收通過CAN通信傳輸過來的從節(jié)點(diǎn)采集到的相關(guān)信息，并通過液晶顯示屏顯示接收到的相應(yīng)信息。主節(jié)點(diǎn)主要包括以下功能模塊：①LCD顯示屏：顯示從節(jié)點(diǎn)反饋的相關(guān)信息。②時鐘電路：記錄火災(zāi)發(fā)生的時間。③報(bào)警電路：當(dāng)探測到的現(xiàn)場環(huán)境數(shù)據(jù)超過系統(tǒng)的閾值時觸發(fā)報(bào)警電路。(2)從節(jié)點(diǎn)：實(shí)時的采集現(xiàn)場環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)時的通過CAN通信反饋現(xiàn)場環(huán)境的溫度和氣體煙霧濃度，若發(fā)生火災(zāi)則控制執(zhí)行裝置（電機(jī)）的工作。從節(jié)點(diǎn)主要包括以下功能模塊：①溫度傳感器：采集從節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場環(huán)境的溫度信號。②可燃?xì)怏w及煙霧傳感器：采集從節(jié)點(diǎn)現(xiàn)場環(huán)境可燃?xì)怏w濃度和煙霧濃度信號。③執(zhí)行裝置：當(dāng)環(huán)境可燃?xì)怏w濃度和煙霧濃度、溫度升高或超過閾值時，主節(jié)點(diǎn)發(fā)出報(bào)警的同時，執(zhí)行裝置受到從節(jié)點(diǎn)的控制而帶動電機(jī)，進(jìn)行滅火的模擬驅(qū)動。（3）主從節(jié)點(diǎn)之間用CAN模塊進(jìn)行通信。（4）根據(jù)各模塊需要完成的功能以及實(shí)現(xiàn)的需要，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：主節(jié)點(diǎn)如上圖所示，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖是由三大主體部分組成的，分別是：第一部分：主節(jié)點(diǎn)部分；第二部分：CAN總線部分；第三部分：從節(jié)點(diǎn)部分。主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間是通過CAN總線進(jìn)行通信的，也就是說，系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)是掛在CAN總線的兩端的。圖21 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖CAN總線從節(jié)點(diǎn)N 。從節(jié)點(diǎn)2從節(jié)點(diǎn)136 主節(jié)點(diǎn)以及從節(jié)點(diǎn)功能框圖如下：LCD1602顯示屏?xí)r鐘電路 MCU CAN通信電路報(bào)警電路圖22 主節(jié)點(diǎn)功能框圖如上圖所示，主節(jié)點(diǎn)是由單片機(jī)，LCD1602顯示器，時鐘電路，報(bào)警電路，以及CAN通信電路組成的。單片機(jī)負(fù)責(zé)從節(jié)點(diǎn)傳輸過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；LCD1602顯示屏顯示相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如溫度，氣體和煙霧濃度等等；時鐘電路負(fù)責(zé)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警的時間，以備事后查詢；CAN通信電路負(fù)責(zé)把從節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街?