基于區(qū)域控制網(wǎng)絡(luò)can的智能家居自動(dòng)化火災(zāi)警報(bào)系統(tǒng)-全文預(yù)覽
【正文】 ，例如由于其使用4~20mA的模擬電流信號(hào)，噪聲對(duì)其干擾很大。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)；區(qū)域控制網(wǎng)絡(luò)(CAN)。在智能家居，我們可以在房?jī)?nèi)或是戶外用一個(gè)手機(jī)或PDA監(jiān)控連接到家庭網(wǎng)絡(luò)的電器。傳統(tǒng)火災(zāi)告警系統(tǒng)采用4~20mA電流的模擬傳輸方式，當(dāng)從火災(zāi)探測(cè)器接受的電流信號(hào)超過(guò)閾值，判定發(fā)生火災(zāi)。最近，研究人員提出使用日益被自動(dòng)化領(lǐng)域重視的區(qū)域控制網(wǎng)絡(luò)(CAN) 810應(yīng)用到家庭網(wǎng)絡(luò)中來(lái)9。本文介紹了一種基于CAN的火災(zāi)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)，并評(píng)估了其可行性。第四部分介紹了本系統(tǒng)的可行性驗(yàn)證試驗(yàn)。圖2(b) 展示了傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的探測(cè)器與接收器的連接方法。如果由于老化或者腐蝕使得信號(hào)線路發(fā)生故障，接收器就不能進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警，也不能判斷檢測(cè)出線路的故障。通過(guò)這種連接方式，由于每一個(gè)火災(zāi)探測(cè)器都有屬于自己的唯一地址，接收器就可以識(shí)別是哪個(gè)探測(cè)器進(jìn)行告警。同時(shí)由于探測(cè)信號(hào)可以進(jìn)行計(jì)算比較，系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估能力得到提升12。它的支持通信速率為5Kbps~1Mbps，可以應(yīng)用于信息共享與實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域。競(jìng)爭(zhēng)非破壞性總線讀取。循環(huán)冗余校驗(yàn)錯(cuò)誤檢測(cè)和錯(cuò)誤禁閉來(lái)阻止任何不利影響的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)元件失效。這種情況被稱為信息沖突，協(xié)議通過(guò)比較報(bào)文包含的標(biāo)識(shí)來(lái)解決這一難題。圖4展現(xiàn)這個(gè)仲裁的過(guò)程。當(dāng)它們接到輪詢幀時(shí)，就會(huì)發(fā)送一個(gè)包含自己狀態(tài)值的狀態(tài)幀回復(fù)接收機(jī)。接著它在每個(gè)TA（報(bào)警周期）都向接收器發(fā)送一個(gè)包含測(cè)量值的報(bào)警幀。我們把從由火災(zāi)探測(cè)器發(fā)送報(bào)警幀到驅(qū)動(dòng)器接收到滅火幀這段時(shí)間叫做響應(yīng)時(shí)間TF。我們將CAN的29位ID分為5個(gè)ID子段，分別對(duì)應(yīng)4個(gè)分類段。同樣，探測(cè)器B的報(bào)警幀B（幀ID為“01”）要優(yōu)先于探測(cè)器A的狀態(tài)幀A（幀ID為“11”）。假設(shè)有兩個(gè)探測(cè)器B和探測(cè)器C同時(shí)發(fā)出幀類型ID都為“01”的報(bào)警幀，而探測(cè)器B發(fā)出幀的獨(dú)立ID比探測(cè)器C的更小。由于探測(cè)器A的“燒焦等級(jí)”為“1111”，探測(cè)器C的幀優(yōu)先級(jí)更高優(yōu)先發(fā)送，而探測(cè)器A的幀將最后發(fā)送。第四部分為設(shè)備類型幀，用來(lái)區(qū)分設(shè)備是探測(cè)器或是驅(qū)動(dòng)器等，例如煙霧傳感器、熱度傳感器等。為了確定TP、TA，有29位ID的CAN最壞情況傳輸時(shí)間計(jì)算方法如下1315：(1)這里的τbit，即傳輸過(guò)程中的反向速度16。Sm的第一部分是最差情況比特值，第二部分是CAN報(bào)文的首部長(zhǎng)度，最后一部分是CAN報(bào)文的比特長(zhǎng)度。例如，假設(shè)幀總長(zhǎng)度是1字節(jié)，有8000個(gè)火災(zāi)探測(cè)器和2000個(gè)驅(qū)動(dòng)器連接在系統(tǒng)中。我們可以把這個(gè)當(dāng)成本系統(tǒng)的最大允許延遲。網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率設(shè)定為500Kbps，網(wǎng)絡(luò)中安裝了一個(gè)CAN中繼器，來(lái)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)范圍。NIS50A終端電阻PC端接收器NAP55A煙霧探測(cè)器驅(qū)動(dòng)器氣體探測(cè)器煙霧探測(cè)器CAN模塊CAN模塊CAN模塊CAN模塊CAN中繼器終端電阻圖8 基于CAN的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D9 (a) 展現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭蠵C端接收器的算法流程。如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)載有火災(zāi)參數(shù)高于閾值的報(bào)警幀，則會(huì)傳輸一個(gè)滅火幀來(lái)激活相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器。如果火災(zāi)探測(cè)器發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，它會(huì)傳輸一個(gè)包含了修改后的探測(cè)值的報(bào)警幀，之后等待接受滅火幀。圖10 (a) 展示的是接收器與探測(cè)器之間相互周期發(fā)送的輪詢幀與狀態(tài)幀。輪詢幀(a)普通狀態(tài)滅火幀報(bào)警幀(b)火災(zāi)狀態(tài)圖10 基于CAN的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)文傳輸圖11表示模擬接收器從煙霧探測(cè)器接收的實(shí)際測(cè)量值。然而，在本系統(tǒng)中，探測(cè)器會(huì)以數(shù)字形式發(fā)送模擬量，從而避免了錯(cuò)誤警報(bào)。5. 回顧與總結(jié)本文提出了一種基于CAN的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，并驗(yàn)證它可以應(yīng)用于智能家居中。同時(shí)由于接收器直接從探測(cè)器讀取數(shù)據(jù)，所以它比傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)器更精確。這也讓設(shè)計(jì)家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)更簡(jiǎn)單。參考文獻(xiàn)[1] D. Snoonian, “Smart buildings,” IEEE Spectr., vol. 40, no. 8, pp. 1823, Aug. 2003.[2] R. Nunes, J. Delgado, “An Architecture for a Home Automation System”, IEEE Intl Conf. Electron. Circuits Syst., pp. 259262, 1998.[3] . Lee, . Lee, S. Lee, . Oh, and . Baek, “Network Configuration Technique for Home Appliances based on LnCP,” IEEE Trans. Consum. Electron., vol. 49, no. 2, pp. 367374, 2003.[4] K. Wacks, “Home Systems Standards: A
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