开放式消防系统实现关键技术分析

摘要：消防网络系统在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。本文提出了利用开放性特点，在不同厂家的消防产品增加相应网络通信，从而解决不兼容问题的方法，并就其中关键技术进行分析。
　　关键词：开放式消防系统，系统结构，总线选择
　　1引言
　　消防网络系统在现代智能建筑中起着极其重要的安全保障作用。先进的消防网络系统采用模块化结构的控制主机，同时其主机的大液晶显示屏，提供的信息量大，操作方便。系统应可以纳入最新智能探测器，烟温复合探测器等，并具有大容量地址设定的功能，采用智能型数据总线技术提供报警的精确性和准确性，并具有可通过控制主机通信与智能探测器集成系统联网的能力[1,2]。本文为解决各个消防产品不兼容问题，利用开放性这一特点，不同厂家的消防产品只要略加一些通信接口，即可与原来的网络通信，并就其中关键技术进行分析。
　　2开放式消防网络系统概述
　　2.1开放式消防网络系统的特点与优点
　　开放式消防网络系统的三大特点：（1）通信协议开放，可让广大的技术人员不断完善；（2）物理连接部件开放，可让广大的用户自由选择适合的通信总线和传感器；（3）消防网络系统结构开放，可让消防网络系统容易的与现有的楼宇自动控制系统融合，减少出错的可能。
　　2.2常见的消防总线的特点与开放式消防网络系统总线的选择
　　传输线路含导线段和连接螺丝等对系统可靠性影响也大，并随系统规模增大而增加。显然，多线制传输线路数量很大，合计故障率高总线制传输线路数量剧减，合计故障率低二总线传输线路又比三、四总线传输线路更好些，而联动控制与报警于一体的二总线方式的可靠性最高。总线制传输线路大多采用并联总线控制方式，其缺点在于一旦总线回路出现短路，则整个回路失效。为了保证系统的正常运行，不得已在系统中分段增设短路隔离器。这样，不仅使系统变得复杂，设备投资增加，且使用和维护不便。
　　（1）两总线。高效低成本二总线测量技术的典型特点是可实现低成本下，只需一对传输线的多点位、长距离传输，并具有较强的抗干扰能力。由于探测器本身不带电源，需要由控制器提供，因此控制器与探测器间的信号传输就需要叠加在电源上，因此火灾探测系统的信号传输及实现方法有其特殊性[2]。
　　(2)CAN总线。CAN是一种多主式总线，通信介质可以是双绞线或光纤，通信速率可达1Mbps。其通信接口由硬件实现，完成物理层和数据链路层功能。其独特的设计和高度可靠性，非常适于分布式实时控制，因此越来越受到工业界的重视，广泛应用于各种工业自动化和测控领域，成为最有前途的现场总线之一。将CAN总线应用于大型火灾报警系统是目前发展的趋势。不过，由于研制和使用时间较短，目前市场上大多数产品的报警性能并没有完全发挥出CAN总线强大的差错控制、故障处理和低廉成本等特性，CAN总线下位网络的设计不太完善和统一。
　　（3）RS485总线。RS485总线是一种国际性的开放式的现场总线标准，具有如下特点：支持单主或多主系统；通信协议可任意制定，具有很好的灵活性；每条总线上的节点数可达128个。如果节点数大于128，须加中继器；通信距离为1200米时，通信速度可达93.75KBps。通信距离为100米时，通信速度可达12MBps；通信介质为双绞线。每帧信息都可加CRC校验，增强了通信的可靠性；总线式结构，不可分支。改进型RS485总线可以分支，并且在分支上可以再分支；价格便宜。在智能楼宇方面，RS485总线有着广泛的使用。如以RS485通信总线为平台的网络化中央空调控制系统，对讲感应卡、门禁、抄表、报警等系统中使用得较为普遍。鉴于当前的楼宇智能化中RS485总线有着主要的应用，所以决定采用RS485总线作为开放式消防网络系统的总线。
　　3开放式消防网络系统的实现技术分析
　　3.1硬件构成
　　开放式消防网络系统设备主要由消防主机、传感器、现场总线接口、监控计算机和消防联动控制器组成。
　　（1）消防主机。消防主机包括核心控制芯片ATmega128、显示作用的LCD、通信接口组成。ATmega128(ATmega128L)微处理器，具有128K字节的系统内可编程Flash,ATmega128是基于AVRRISC结构的8位低功耗CMOS微处理器。AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的复杂指令集微处理器高10倍的数据吞吐率。器件是以Atmel的高密度非易失性内存技术生产的。片内ISPFlash可以通过SPI接口、通用编程器，或引导程序多次编程。OCMJ中文模块系列液晶显示器同时为用户提供位点阵和字节点阵两种图形显示功能，用户可在指定的屏幕位置上以位为单位或以字节为单位进行图形显示。
　　（2）传感器，传感器是由ATMega8主控模块和厂家生产的温度传感器或烟雾传感器模块组成。由于温度传感器或烟雾传感器模块本质上是把温度或烟雾浓度转化成标准的电压信号的模块，只要测量温度或烟雾模块的输出电压值，就可以知道现场的温度或烟雾浓度。温度传感模块把温度转变成标准的模拟量，传入ATMEGA8的AD输入端，ATMEGA8收到发送数据的命令后，把这些数据打包成数据帧，通过ATMEGA8的串口发送出去。
　　（3）通信接口模块。无源232-485接口转换器是一种高性能多功能的RS232-RS485的接口转换器。该产品为无源转换器，具有体积小，传输距离远、速率高、性能稳定等特性。广泛用于监控系统、考勤系统、IC卡收费系统中，是一种性价比优良的数据转换产品。支持32或128个节点。主要功能:RS232,RS485信号半双向转换，一路RS485信号输出;高效窃电，无需外供电源;可热插拨，只用RX和TX，串口保护。
　　3.2软件构成
　　C语言开发工具这里采用ImageCraft的ICCAVR。ImageCraft的ICCAVR是一种使用符合ANSI标准的C语言来开发微控制器MCU程序的一个工具。它有以下几个主要特点：ICCAVR是一个综合了编辑器和工程管理器的集成工作环境IDE，其可在WINDOWS下工作源文件全部被组织到工程之中，文件的编辑和工程的构筑也在这个环境中完成编译。错误显示在状态窗口中并且当你用鼠标单击编译错误时，光标会自动跳转到编辑窗口中引起错误的那一行。这个工程管理器还能直接产生您希望得到的可以直接使用的INTELHEX格式文件。INTELHEX格式文件可被大多数的编程器所支持用于下载程序到芯片中去。ICCAVR是一个32位的程序支持长文件名。可以在源代码中使用C++的//作为注释。可以使用asm("string")函数来指定在线汇编代码读者可参考在线汇编。
　　消防主机的程序是由三部分组成，分别是定时控制程序，串口程序，数据发送验收程序。定时控制程序和串口程序采用中断功能，定时控制是优先级。发送策略是程序首先对定时控制和串口程序初始化，数据发送和验收的原始帧赋初值。程序发送下位机的地址，然后等待数据接收。在50毫秒内返回数据出错或没有数据返回，则主机发送下一个传感器地址。
　　接收中断用于检查数据帧的完整性和数据内容的正确性。主机程序设定了一个全局变量，作为接收正确数据的标志。只要接收了正确数据，这个标志就置1,否则就清0。定时中断程序是在50ms间隔里，检查接收正确数据帧的标志，判断是否收到数据帧。如果有数据帧，则解析这个数据帧，把里面的地址和现场温度提取出来，显示在液晶上，然后查询的传感器地址加1。如果没有收到正确数据帧，那么主机不对液晶做任何操作，查询传感器的地址加1。当查询的地址累加到某一值(最大值可达256)时，则查询的地址从头开始。
　　另外，VB6的MSComm通信控件提供了一系