基于CAN總線電氣火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

    近年來，全國居民用電設(shè)備逐年增加，由此引發(fā)的火災(zāi)事故有不斷上長的趨勢。據(jù)公安部調(diào)查統(tǒng)計，2009-01-09，全國共發(fā)生火災(zāi)106191起(不含 森林、草原、軍隊、礦井地下部分火災(zāi))，死亡831人，受傷509人，直接財產(chǎn)損失10．6億元。其中，電氣引發(fā)火災(zāi)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(zāi)事故之首。這類火災(zāi)事故不僅僅造成人員傷 亡和經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失，還有可能引發(fā)火災(zāi)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(chǎn)和人們的生活帶來極大的不便。     

    火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)在早期預(yù)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(zāi)預(yù)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(zāi)預(yù)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(jìn)行實時監(jiān)控，并預(yù)測火災(zāi)發(fā)生的趨勢，將檢測結(jié)果通過CAN網(wǎng)絡(luò)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(zāi)事故的 發(fā)生。    

    1.系統(tǒng)工作原理與結(jié)構(gòu)    

    1．1火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的工作原理    

    電氣火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)一般是通過多種傳感器采集電流、電壓、溫度相關(guān)數(shù)據(jù)，送至監(jiān)控智能節(jié)點中進(jìn)行分析處理，通過數(shù)據(jù)異常變化的趨勢預(yù)測火災(zāi)發(fā)生的機(jī)率。同 時，將這種預(yù)測結(jié)果在主監(jiān)控室的上位機(jī)中顯示出來，以便讓值班人員圾時了解火災(zāi)發(fā)生的可能性，采取有效措施制止火災(zāi)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(guān)人員撤離以避免人員傷亡。并且，火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)還應(yīng)該具有在火災(zāi)事故發(fā)生后正確啟動消防聯(lián)動系統(tǒng)和保護(hù)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(zāi)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)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(shè)備與值班室上位機(jī)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(luò)的有效節(jié)點高達(dá)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(yīng)用領(lǐng)域，目前已經(jīng)成為國際標(biāo)準(zhǔn)；二是對于火災(zāi)趨勢預(yù)測的準(zhǔn)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(zāi)預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)    

    本次設(shè)計的系統(tǒng)為分散式控制系統(tǒng)，采用三級級聯(lián)結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)，USB-CAN轉(zhuǎn)接口和CAN總線監(jiān)控節(jié)點3個部分組成。其中，上位機(jī)的主要作用是讓值班 人員通過上位機(jī)了解目前系統(tǒng)的監(jiān)控情況，并對整個系統(tǒng)進(jìn)行控制；USB-CAN轉(zhuǎn)接口負(fù)責(zé)上位機(jī)與CAN網(wǎng)絡(luò)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?jǐn)?shù)據(jù)分析功能，CAN網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)上位機(jī)與CAN總線節(jié)點間信息的傳遞。CAN總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有效節(jié)點可達(dá)110個，并且還可以通過中繼進(jìn)行擴(kuò)展，有效 保證了系統(tǒng)的監(jiān)控范圍。