基于CAN總線的分布式船舶火災自動監(jiān)控系統(tǒng)

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1、基于CAN總線的分布式船舶火災自動監(jiān)控系統(tǒng)【摘　要】提出一種基于can總線的分布式船舶火災自動監(jiān)測系統(tǒng)，采用感溫探測器，火焰探測器，感煙霧火警探測器來監(jiān)測船舶的各類火情，使用stm32cortex-m3處理器實現(xiàn)火災的探測、報警、聯(lián)動控制和遠程監(jiān)測，can總線和cortex-m3處理器的使用大大提高了系統(tǒng)的實時性和可靠性?！娟P(guān)鍵詞】船舶;火災監(jiān)控;can總線;分布式隨著航運業(yè)的快速發(fā)展以及各大航運中心建設的大前提下，船舶業(yè)朝著大型化、專業(yè)化及自動化方向發(fā)展，船舶自動化技術(shù)產(chǎn)業(yè)已成為當今世界主要海洋強國的支柱產(chǎn)業(yè)之一。船舶自動化程度越高，使得各控制系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)

2、，導航系統(tǒng)，各種設備間形成一個有機的整體，各系統(tǒng)的有序運轉(zhuǎn)對船舶設備、船員的安全都至關(guān)重要，而火災作為一種常見隱患，一旦發(fā)生，對保證船舶設備和船員的安全有著重大意義。can（controllerareanetwork,控制器局域網(wǎng)）總線是一種串行通訊協(xié)議，能有效地支持具有很高安全等級的分布實時控制。can的應用范圍很廣，其高性能和可靠性已被廣泛認同，并被廣泛地應用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設備、工業(yè)設備等方面。本文針對船舶常見的火災事故隱患，提出一種基于can總線的分布式船舶火災自動監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)可以遠程監(jiān)控火情，可以在火災出現(xiàn)時現(xiàn)場發(fā)出聲光報警及切斷相關(guān)設備的

3、電源、啟動排煙裝置、打開噴淋裝置等相關(guān)聯(lián)動操作。 1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)船舶火災自動監(jiān)控系統(tǒng)由火災探測傳感器、監(jiān)控系統(tǒng)控制器、現(xiàn)場監(jiān)控單元、聯(lián)動單元、遠程監(jiān)控單元等組成。系統(tǒng)的使用基于can總線的通信網(wǎng)絡，每個火災現(xiàn)場檢測單元均包含一個can節(jié)點，發(fā)生火情時，監(jiān)控系統(tǒng)控制器得知火情，并在第一時間控制報警裝置發(fā)出聲光報警及現(xiàn)場聯(lián)動裝置。一方面，可以通知工作人員發(fā)生火情；另一方面，消防聯(lián)動控制器控制消防電氣設備啟動滅火設施。使用can總線的分布式智能化火災監(jiān)測系統(tǒng)，可以避免較一般報警系統(tǒng)監(jiān)測報警系統(tǒng)都存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、電纜過多、延伸報警不方便等缺點[1]。2.火災探測單元船

4、舶內(nèi)環(huán)境空間小，由于絕大部分火災發(fā)生時都伴隨一定的發(fā)熱現(xiàn)象，都有一定的溫度升高，因此可以通過不同的傳感器采集煙霧、溫度數(shù)據(jù)等火災數(shù)據(jù)?？筛鶕?jù)實際情況選擇感溫探測器，感煙探測器，火焰探測器或其組合，以達到最佳的探測效果。2.1感溫型探測器的使用感溫型探測器是利用熱敏元件來探測火情的。根據(jù)其感熱效果和結(jié)構(gòu)型式可分為定溫式,差溫式及差定溫式三種。定溫探測器用于檢測溫度是否超過了某個設定值，差溫式探測器用于檢測溫度上升速率是否超過某個規(guī)定值，而差定溫式探測器則結(jié)合了定溫和差溫兩種作用原理并將兩種探測器結(jié)構(gòu)組合在一起。 感溫探測器常用的感應傳感器有雙金屬片、易熔金屬、熱

5、電偶熱敏半導體熱敏電阻等原件，其中最常用的是熱敏電阻。感溫探測器工作比較穩(wěn)定，不易受非火災性煙塵霧氣等干擾，誤報率低，可靠性高。2.2火焰探測器火焰探測器有紅外火焰探測器和紫外火焰探測器兩種。它由于響應速度快，探測范圍廣而獲得廣泛應用。紫外光波長較短，比較適宜活潑金屬及金屬氧化物火災的探測。而紅外火焰探測器，由于其探測波長較長，較適合含碳類液體火災的探測。2.3感煙式探測器煙霧傳感器就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實現(xiàn)火災防范的，常見的煙霧探測器有光電式和離子式，探測光源發(fā)出的光在無煙霧和有煙霧的情況下分別被兩個光敏元件接收，光敏元件將光信號轉(zhuǎn)換成電信號后對比判斷即可

6、探測到有無煙霧。離子型探測器的工作原理是:當有煙霧發(fā)生時，離子室的離子流隨煙霧的大小而發(fā)生相應的變化，其基準輸出點的電位也隨之發(fā)生變化，這樣，離子室就將煙霧的物理量的變化轉(zhuǎn)化成一個電量的變化[3]，從而檢測到火警的發(fā)生。3.現(xiàn)場監(jiān)控單元3.1現(xiàn)場監(jiān)控單元硬件 分布式火災報警系統(tǒng)的一個典型特征是現(xiàn)場檢測單元中有微處理器，具有一定的智能，可以自動報警，這是當前火災報警系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[4]?？刂破魇褂靡夥ò雽w公司的stm32105互聯(lián)型cortex-m3處理器，cpu時鐘達到72mhz，它擁有2個can接口，2個i2c，5個uart,3個spi接口，其豐富的通信接

7、口，使之非常適合用于互聯(lián)設備的控制器。can總線收發(fā)器采用sn65hvd230，它是德州儀器公司生產(chǎn)的3.3vcan收發(fā)器，該收發(fā)器具有差分收發(fā)能力，適用于較高通訊速率、良好抗干擾能力和高可靠性can總線的串行通信。當發(fā)生火災時，微控制器接受到來自感溫探測器、火焰探測器、煙霧探測器或者現(xiàn)場人員的手動報警信息，控制報警裝置發(fā)出報警信號，同時通過控制現(xiàn)場聯(lián)動，執(zhí)行排煙、噴淋、化學滅火或斷電等動作，及時對火災做出第一響應，將災害降低到最小。3.2通信網(wǎng)絡火災監(jiān)控系統(tǒng)是基于can總線構(gòu)建的，通信網(wǎng)絡也是依照開放系統(tǒng)互連規(guī)范按層次結(jié)構(gòu)設計的?？紤]到作為工業(yè)測控底層網(wǎng)絡，

8、其信息傳輸量相對較少，信息傳輸?shù)膶崟r性