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摘 要：总线型报警系统应用于智能建筑的火灾报警，该系统可以接收、传递和显示火灾报警信息，并能对自动消防装置发出报警、灭火。该系统由上位机系统和下位机系统组成，采用CAN通信电路模块进行通信。下位机设计了A/D转换功能模块，以便将火灾现场烟雾浓度的模拟信号转化为数字信号，利用控制电磁阀的通断控制水阀喷水。
关键词：智能建筑；火灾报警系统；CAN总线；火灾探测器
引言
由于生活水平不断提高，人们对建筑物的装修标准和豪华程度的要求也愈来愈高，相应的用电负荷成倍增长，电气管线密集，可燃物增多，这样就不可避免地带来许多火灾隐患。如果消防工作跟不上，将会给国家和人民生命财产造成严重损失。由此可见，建筑自动消防系统在国民经济建设中的地位愈来愈重要。
智能建筑是在建筑这个平台上，由通信自动化系统（CAS）、办公自动化系统（OAS）、建筑设备自动化系统（BAS）组成[1]。通信自动化系统能支持楼宇设备监控、楼宇运营管理、住户共用信息处理、住户专用信息处理等系统中设备之间的数据通信，支持建筑物内部有线电话、有线电视、电话会议等话音和图像通信；支持各种广域网连接、包括具有与公用电话网、公用数据网、用户电报网、智能用户电报网、移动通信网、同频通信网和各种计算机网络的接口。办公自动化系统能支持楼宇运营管理（面向住户的服务、面向楼宇服务者的服务），支持楼宇共用信息处理和用户专用信息处理。而火灾自动报警系统（FAS）是智能建筑中建筑设备自动化系统（BAS）的一个重要子系统，由传感器、执行器、控制器与控制网络构成。伴随着智能建筑功能越来越多、楼层越来越高、装修越来越豪华、设备越来越庞杂，人员疏散和灭火越来越难，人们对提早发现火情和及时扑救的要求也越来越高。
1. 火灾报警系统
火灾报警系统，一般由火灾探测器和控制器组成。其中火灾探测器是识别火灾是否发生的专门仪器，根据建筑物或实地场所的要求，安装不同类型的火灾探测器。火灾探测器主要分为感烟探测器、感温探测器和光辐射探测器三大类，其中离子感烟探测器稳定性能较好，误报率低，寿命长等优点，在火灾报警系统中被广泛使用。
使用火灾报警产品的目的就是及早报告火灾的发生，从而迅速有效的控制火灾，把损失降到最低。而目前使用的火灾报警产品存在以下主要问题：
1. 报警系统的维护保养和持续性的技术支持是目前最严重的问题，比例分别为3l%和27%。而造成上述问题的主要原因就是缺乏规范、统一的通讯标准。
2. 报警系统误报、漏报现象也是目前火灾报警行业存在的主要问题，自从火灾探测器问世以来，长期困扰产业界的就是上述两种现象。环境中各种因素，如：静电、灰尘颗粒、气流、杀虫剂、磁场、气温剧烈变化、水蒸气等都会与火灾发生时的状况接近，从而使报警设备发生误判而报警。
针对以上这些问题，能够对火情做出快速、精确探测和有效控制是目前急需解决的问题，所以设计一套简单实用、抗干扰能力强、性价比高的火灾报警系统是非常必要的。
（1） 火灾信号的物理特征：①烟雾：火灾在发生的初期一般会释放出烟雾颗粒，通常粒径在0.03～10μm。在通常情况下烟雾颗粒的出现会比火焰或者高温要早，所以烟雾是火灾早期最为重要的参量之一。②温度：火灾是一种失去控制的燃烧反应，在其孕育、发生、发展的不同阶段，都伴随着热量的产生和温度的升高。在火灾的发展阶段，由于燃烧很猛烈，放热的速度很快，室内温度会继续大幅度上升，并且持续高温，最高温度可达1100℃左右。③火焰：火灾燃烧的火焰温度通常为900～1400℃，在这个过程中通常会产生大量的炙热微粒，正是这些炙热微粒的存在，使火焰发射出电磁波辐射，包括可见光。
（2） 火灾信息探测的方法：①空气离化探测法：采用空气离化探测法对火灾初起和引燃阶段的烟雾气溶胶检验非常灵敏有效，可测烟雾粒径范围在0.03～10μm左右。②光电探测法：光电探测法是根据火灾所产生的烟雾颗粒对光线的阻挡或散射作用来实现感烟式火灾探测的方法。③热（温度）探测法：热探测法是根据物质燃烧释放出的热量所引起的环境温度升高或其变化率大小，通过热敏元件与电子线路来探测火灾。④火焰光探测法：火焰光探测法是根据物质燃烧所产生的火焰光辐射的大小，这类探测方法一般采用被动式光辐射原理，用于火灾发展过程中的火焰发展和明火燃烧阶段。⑤可燃气体探测法：对于物质燃烧初期产生的烟气体或易燃易爆场所泄露的可燃气体，可以利用热催化式元件、气敏半导体元件或三端电化学元件特性变化来探测易燃可燃气体浓度或成分[2]。
2. 火灾探测器
（1） 温度探测器：
发生火灾的时候，首先伴随着温度的变化。火灾报警系统需要采集外界的温度，根据温度的变化来判别是否发生火灾，因此需要温度探测器，所设计系统采用DSl8B20温度探测器[3]。
（2） 感烟探测器：
烟雾探测器是一种室内安装的探测器，用于检测现场环境是否有烟雾以及烟雾的浓度，烟雾探头碰到烟雾或某些特定的气体时，探头内部阻值发生变化，产生一个现场烟雾的模拟值.从而对其进行控制。
3. 通信系统
采用基于CAN总线通信网络方式，它主要描述设备之间的信息传递方式，规范定义了模型的最下面两层：数据链路层和物理层。
通信电路由CAN控制器SJAl000、CAN总线驱动器82C250、光耦6N137组成[4]。AT89C52把数据传递给SJA1000，转化为CAN通信协议的数字帧格式，在通过82C250使信号以差分传输的方式发送出去，这样不仅可以降低干扰，也可以增加传输距离，为了防止灌电流和减少干扰，设计CAN通信模块的时候，在SJAl000和82C250之间加一个光耦（6N137）。CAN通信系统结构框图如图1所示。 4. 实现功能的整体方式
火灾自动报警系统包括上位机系统和下位机系统，通过上位机和下位机之间的通信可以实现对现场实时监控，整个系统实现主从控制。下位机引入了微控制技术，既支持现场的操作，也支持上位机的远程控制，并把采集到的信息传送到上位机。上位机和下位机通过CAN通信模块直接进行通信，二者分工明确，构成分布式控制系统[5]。上、下位机的微控制系统均是以AT89C52系列的单片机为核心。系统整体设计框图如图2所示，上位机系统和下位机系统的功能框图分别如图3、4所示。从图3中可以看出，上位机的MCU控制液晶显示屏与报警电路，并由时钟芯片记录火灾发生等时间信息，EEPROM为其存储历史信息。
如图4所示，各探测器将采集到的信息传送给下位机后，下位机的MCU通过CAN总线与上位机通信，将各下位机的信息发送给上位机[6]。当探测器探测到的现场环境数据超过系统的阈值时，下位机控制器触发报警电路，视为发生火灾，并由该下位机控制其灭火执行装置开始工作[7]。
5. 灾报警系统的硬件及流程图
在硬件设计中，对器件的选取不仅仅要考虑其功能的大小，匹配的程度，还有考虑其价格，即理想的性价比。本系统的芯片选择遵循以上思想，其功能器件主要包括：单片机、探测器、LCD液晶、灭火装置、时钟芯片、CAN控制器、收发器等[7]。系统硬件流程框图如图5所示。
6. 结论
火灾探测器在火灾自动报警系统中有着非常重要的作用。火灾探测是一种非线性问题，而实际环境又非常复杂，本文主要介绍了智能火灾自动报警系统的基本探测原理和探测器主要部分。综合考虑温度、烟雾浓度及火焰这3个参数，这种多传感器火灾报警系统对环境有很强的适应能力，提高了系统的抗干扰性能及智能化水平，并能准确预测发生火灾的可能性[8]。■
参考文献
[1] GB50016-2006，建筑设计防火规范[S].
[2] 公安部消防局.消防监督检查[M].北京：警官教育出版社，1999.
[3]尚峰，蒋国平.应用BP网络构造复合型智能火灾探器[J].自动化仪表，2003（3）：39—41.
[4]GB50045-95，高层民用建筑设计防火规范[S].
[5]王芳，张敏. 复合式智能火灾探测器设计[J].航精密制造技术，2003（6）：41-43.
[6]汤正华，陈涛. 多传感器 / 多判据探测器在火灾探测中的应用[J].传感器技术，2001（3）：33-35.
[7]周炜. 火灾自动报警系统[M]. 武警学院统编教材，1997.
[8] 梅秀娟，等. 建筑物的性能化消防安全设计[J]. 电气与智能化建筑，2004年会专刊.
关键词：智能建筑；火灾报警系统；CAN总线；火灾探测器
引言
由于生活水平不断提高，人们对建筑物的装修标准和豪华程度的要求也愈来愈高，相应的用电负荷成倍增长，电气管线密集，可燃物增多，这样就不可避免地带来许多火灾隐患。如果消防工作跟不上，将会给国家和人民生命财产造成严重损失。由此可见，建筑自动消防系统在国民经济建设中的地位愈来愈重要。
智能建筑是在建筑这个平台上，由通信自动化系统（CAS）、办公自动化系统（OAS）、建筑设备自动化系统（BAS）组成[1]。通信自动化系统能支持楼宇设备监控、楼宇运营管理、住户共用信息处理、住户专用信息处理等系统中设备之间的数据通信，支持建筑物内部有线电话、有线电视、电话会议等话音和图像通信；支持各种广域网连接、包括具有与公用电话网、公用数据网、用户电报网、智能用户电报网、移动通信网、同频通信网和各种计算机网络的接口。办公自动化系统能支持楼宇运营管理（面向住户的服务、面向楼宇服务者的服务），支持楼宇共用信息处理和用户专用信息处理。而火灾自动报警系统（FAS）是智能建筑中建筑设备自动化系统（BAS）的一个重要子系统，由传感器、执行器、控制器与控制网络构成。伴随着智能建筑功能越来越多、楼层越来越高、装修越来越豪华、设备越来越庞杂，人员疏散和灭火越来越难，人们对提早发现火情和及时扑救的要求也越来越高。
1. 火灾报警系统
火灾报警系统，一般由火灾探测器和控制器组成。其中火灾探测器是识别火灾是否发生的专门仪器，根据建筑物或实地场所的要求，安装不同类型的火灾探测器。火灾探测器主要分为感烟探测器、感温探测器和光辐射探测器三大类，其中离子感烟探测器稳定性能较好，误报率低，寿命长等优点，在火灾报警系统中被广泛使用。
使用火灾报警产品的目的就是及早报告火灾的发生，从而迅速有效的控制火灾，把损失降到最低。而目前使用的火灾报警产品存在以下主要问题：
1. 报警系统的维护保养和持续性的技术支持是目前最严重的问题，比例分别为3l%和27%。而造成上述问题的主要原因就是缺乏规范、统一的通讯标准。
2. 报警系统误报、漏报现象也是目前火灾报警行业存在的主要问题，自从火灾探测器问世以来，长期困扰产业界的就是上述两种现象。环境中各种因素，如：静电、灰尘颗粒、气流、杀虫剂、磁场、气温剧烈变化、水蒸气等都会与火灾发生时的状况接近，从而使报警设备发生误判而报警。
针对以上这些问题，能够对火情做出快速、精确探测和有效控制是目前急需解决的问题，所以设计一套简单实用、抗干扰能力强、性价比高的火灾报警系统是非常必要的。
（1） 火灾信号的物理特征：①烟雾：火灾在发生的初期一般会释放出烟雾颗粒，通常粒径在0.03～10μm。在通常情况下烟雾颗粒的出现会比火焰或者高温要早，所以烟雾是火灾早期最为重要的参量之一。②温度：火灾是一种失去控制的燃烧反应，在其孕育、发生、发展的不同阶段，都伴随着热量的产生和温度的升高。在火灾的发展阶段，由于燃烧很猛烈，放热的速度很快，室内温度会继续大幅度上升，并且持续高温，最高温度可达1100℃左右。③火焰：火灾燃烧的火焰温度通常为900～1400℃，在这个过程中通常会产生大量的炙热微粒，正是这些炙热微粒的存在，使火焰发射出电磁波辐射，包括可见光。
（2） 火灾信息探测的方法：①空气离化探测法：采用空气离化探测法对火灾初起和引燃阶段的烟雾气溶胶检验非常灵敏有效，可测烟雾粒径范围在0.03～10μm左右。②光电探测法：光电探测法是根据火灾所产生的烟雾颗粒对光线的阻挡或散射作用来实现感烟式火灾探测的方法。③热（温度）探测法：热探测法是根据物质燃烧释放出的热量所引起的环境温度升高或其变化率大小，通过热敏元件与电子线路来探测火灾。④火焰光探测法：火焰光探测法是根据物质燃烧所产生的火焰光辐射的大小，这类探测方法一般采用被动式光辐射原理，用于火灾发展过程中的火焰发展和明火燃烧阶段。⑤可燃气体探测法：对于物质燃烧初期产生的烟气体或易燃易爆场所泄露的可燃气体，可以利用热催化式元件、气敏半导体元件或三端电化学元件特性变化来探测易燃可燃气体浓度或成分[2]。
2. 火灾探测器
（1） 温度探测器：
发生火灾的时候，首先伴随着温度的变化。火灾报警系统需要采集外界的温度，根据温度的变化来判别是否发生火灾，因此需要温度探测器，所设计系统采用DSl8B20温度探测器[3]。
（2） 感烟探测器：
烟雾探测器是一种室内安装的探测器，用于检测现场环境是否有烟雾以及烟雾的浓度，烟雾探头碰到烟雾或某些特定的气体时，探头内部阻值发生变化，产生一个现场烟雾的模拟值.从而对其进行控制。
3. 通信系统
采用基于CAN总线通信网络方式，它主要描述设备之间的信息传递方式，规范定义了模型的最下面两层：数据链路层和物理层。
通信电路由CAN控制器SJAl000、CAN总线驱动器82C250、光耦6N137组成[4]。AT89C52把数据传递给SJA1000，转化为CAN通信协议的数字帧格式，在通过82C250使信号以差分传输的方式发送出去，这样不仅可以降低干扰，也可以增加传输距离，为了防止灌电流和减少干扰，设计CAN通信模块的时候，在SJAl000和82C250之间加一个光耦（6N137）。CAN通信系统结构框图如图1所示。 4. 实现功能的整体方式
火灾自动报警系统包括上位机系统和下位机系统，通过上位机和下位机之间的通信可以实现对现场实时监控，整个系统实现主从控制。下位机引入了微控制技术，既支持现场的操作，也支持上位机的远程控制，并把采集到的信息传送到上位机。上位机和下位机通过CAN通信模块直接进行通信，二者分工明确，构成分布式控制系统[5]。上、下位机的微控制系统均是以AT89C52系列的单片机为核心。系统整体设计框图如图2所示，上位机系统和下位机系统的功能框图分别如图3、4所示。从图3中可以看出，上位机的MCU控制液晶显示屏与报警电路，并由时钟芯片记录火灾发生等时间信息，EEPROM为其存储历史信息。
如图4所示，各探测器将采集到的信息传送给下位机后，下位机的MCU通过CAN总线与上位机通信，将各下位机的信息发送给上位机[6]。当探测器探测到的现场环境数据超过系统的阈值时，下位机控制器触发报警电路，视为发生火灾，并由该下位机控制其灭火执行装置开始工作[7]。
5. 灾报警系统的硬件及流程图
在硬件设计中，对器件的选取不仅仅要考虑其功能的大小，匹配的程度，还有考虑其价格，即理想的性价比。本系统的芯片选择遵循以上思想，其功能器件主要包括：单片机、探测器、LCD液晶、灭火装置、时钟芯片、CAN控制器、收发器等[7]。系统硬件流程框图如图5所示。
6. 结论
火灾探测器在火灾自动报警系统中有着非常重要的作用。火灾探测是一种非线性问题，而实际环境又非常复杂，本文主要介绍了智能火灾自动报警系统的基本探测原理和探测器主要部分。综合考虑温度、烟雾浓度及火焰这3个参数，这种多传感器火灾报警系统对环境有很强的适应能力，提高了系统的抗干扰性能及智能化水平，并能准确预测发生火灾的可能性[8]。■
参考文献
[1] GB50016-2006，建筑设计防火规范[S].
[2] 公安部消防局.消防监督检查[M].北京：警官教育出版社，1999.
[3]尚峰，蒋国平.应用BP网络构造复合型智能火灾探器[J].自动化仪表，2003（3）：39—41.
[4]GB50045-95，高层民用建筑设计防火规范[S].
[5]王芳，张敏. 复合式智能火灾探测器设计[J].航精密制造技术，2003（6）：41-43.
[6]汤正华，陈涛. 多传感器 / 多判据探测器在火灾探测中的应用[J].传感器技术，2001（3）：33-35.
[7]周炜. 火灾自动报警系统[M]. 武警学院统编教材，1997.
[8] 梅秀娟，等. 建筑物的性能化消防安全设计[J]. 电气与智能化建筑，2004年会专刊.