基于CAN總線電氣火災預警系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

    近年來，全國居民用電設備逐年增加，由此引發(fā)的火災事故有不斷上長的趨勢。據(jù)公安部調查統(tǒng)計，2009-01-09，全國共發(fā)生火災106191起(不含 森林、草原、軍隊、礦井地下部分火災)，死亡831人，受傷509人，直接財產損失10．6億元。其中，電氣引發(fā)火災31731起，造成死亡265人，受 傷114人，損失41514．6萬元，分別占總數(shù)的29．9％，31．9％，22．4％和39．1％；居各類火災事故之首。這類火災事故不僅僅造成人員傷 亡和經濟財產損失，還有可能引發(fā)火災發(fā)生地及附近區(qū)域電力系統(tǒng)的大面積癱瘓，給社會生產和人們的生活帶來極大的不便。     

    火災預警系統(tǒng)在早期預測、及時發(fā)現(xiàn)與報警以及消防聯(lián)動等方面都起著重要的作用，早期的火災預警系統(tǒng)存在線路繁雜、檢修不便、有效范圍小、實時性低、誤報與 漏報率高等諸多缺陷。本文提出的火災預警系統(tǒng)充分發(fā)揮CAN總線與SoPC系統(tǒng)的優(yōu)點，有效克服了上述缺點，能對智能樓宇小區(qū)、賓館、醫(yī)院、娛樂場所等人 員密集的區(qū)域的用電情況進行實時監(jiān)控，并預測火災發(fā)生的趨勢，將檢測結果通過CAN網(wǎng)絡系統(tǒng)送至監(jiān)控室，以便及時提醒值班人員采取有效措施防止火災事故的 發(fā)生。    

    1.系統(tǒng)工作原理與結構    

    1．1火災預警系統(tǒng)的工作原理    

    電氣火災預警系統(tǒng)一般是通過多種傳感器采集電流、電壓、溫度相關數(shù)據(jù)，送至監(jiān)控智能節(jié)點中進行分析處理，通過數(shù)據(jù)異常變化的趨勢預測火災發(fā)生的機率。同 時，將這種預測結果在主監(jiān)控室的上位機中顯示出來，以便讓值班人員圾時了解火災發(fā)生的可能性，采取有效措施制止火災事故的發(fā)生，如果無法控制險情，則及時 向特定區(qū)域發(fā)出警報信號，有序組織相關人員撤離以避免人員傷亡。并且，火災預警系統(tǒng)還應該具有在火災事故發(fā)生后正確啟動消防聯(lián)動系統(tǒng)和保護周邊區(qū)域電力系 統(tǒng)不受事故影響、保持正常工作的功能。    

    火災預警系統(tǒng)設計的關鍵有2個，一是要實現(xiàn)大范圍的實時監(jiān)控，同時要保證監(jiān)控地點的設備與值班室上位機之間快速、可靠的通信，及時讓值班人員了解信 息，CAN總線與一般的通信總線相比，它的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性，另外，CAN網(wǎng)絡的有效節(jié)點高達110個，能很好地保證CAN總線 監(jiān)控系統(tǒng)的有效覆蓋范圍。CAN總線具有廣泛的應用領域，目前已經成為國際標準；二是對于火災趨勢預測的準確性與可靠性，盡可能的減少因誤報和漏報而帶來 的人員恐慌。    

    1．2火災預警系統(tǒng)的結構    

    本次設計的系統(tǒng)為分散式控制系統(tǒng)，采用三級級聯(lián)結構，由上位機，USB-CAN轉接口和CAN總線監(jiān)控節(jié)點3個部分組成。其中，上位機的主要作用是讓值班 人員通過上位機了解目前系統(tǒng)的監(jiān)控情況，并對整個系統(tǒng)進行控制；USB-CAN轉接口負責上位機與CAN網(wǎng)絡的連接；CAN總線監(jiān)控節(jié)點用于完成數(shù)據(jù)采集 和部分數(shù)據(jù)分析功能，CAN網(wǎng)絡負責上位機與CAN總線節(jié)點間信息的傳遞。CAN總線網(wǎng)絡結構的有效節(jié)點可達110個，并且還可以通過中繼進行擴展，有效 保證了系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。