基于CAN总线的火灾远程监控系统

作者：时间：2009-10-19来源：网络收藏

0引言：
以现代通信和网络传输技术为基础发展起来的火灾远程联网监控技术,可以确保火灾探测报警系统和消防安全设施正常运行并发挥其应有作用。本文介绍利用 CAN 总线在分布式控制方面的特点和数据传输方面的优势,实现分布式远程火灾信息的数据采集；再使用嵌入式网关实现CAN 到以太局域网或 Internet 的无缝连接,提高了火灾信息的传输距离,从而利用现有的网络资源，达成火灾信息的远程监控。
1．系统总体框架设计
火灾远程监控系统中的数据采集终端是位于采集现场的各种火灾信号探测器,并且分散在各个不同的位置（楼层）,而集中报警控制器在中央控制室（消防控制室）, 它们之间距离通常在几十米到几百米之间, 有时甚至达到几千米。因此,连接导线少、可靠性高、实时性好、抗干扰能力强、性价比高就显得尤为重要。为了解决了以上问题,采用 CAN总线来解决分布式控制和可靠性、实时性、抗干扰能力等问题。同时采用嵌入式网关解决以太网和 Internet的接入问题[１]，从而使火灾达到火灾信息远程联网监控的目的。该系统总体结构框架如图1 所示。

本系统分三个层次: (1)底层为基于 CAN总线的分布式数据采集网络,用来实现现场数据的采集和底层之间的通讯和数据传输; (2) 中间层为基于嵌入式技术的网关,利用MAXIM 公司生产的DS80C400 为核心的嵌入式网关实现CAN 到以太局域网和Internet 的无缝连接,通过该网关可以把底层采集来的数据传送到控制计算机或数据服务器上; (3) 顶层为现有的以太局域网和Internet 。
2基于 CAN 总线的火灾信号采集网络（底层设计）
CAN 总线是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码。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, 数据块的标识码可由 11位或 29位二进制数组成,因此可以定义 211或 229个不同的数据块, 这种按数据块编码的方式,还可使不同的节点同时接收到相同的数据。CAN 总线采用短帧结构, 从而保证了通信的实时性。CAN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 [2 ]。CAN 总线这些特点都满足了火灾监控系统的功能要求。
基于CAN 总线的火灾监控系统的底层构成如图２所示。系统中,控制中心主机为上位机,运行时负责向各楼层集控器询问各种火灾探测器数据及工作状态,判断和显示发生或可能发生火灾的楼层和具体位置。各楼层集控器由 CAN总线控制器、CAN收发器、探测器通信接口和手动报警装置组成。CAN 总线控制器用于集控器与控制中心主机之间的数据传递;CAN收发器增强了控制器的驱动能力,保证通信距离;探测器通信接口向下连接各种探测器和手动报警装置。
发送数据时,火灾报警器把需要传送的数据写入 CAN 控制器的发送缓冲区,启动发送,数据即通过CAN收发器发送到总线上; 接收数据时,CAN控制器通过CAN收发器从总线上接收数据,处理后存入接收缓冲区,并给出接收中断信号,这时,集控器可以从 CAN控制器的接收缓冲区取走数据。

图２火灾远程监控系统底层结构