基于对等网络的嵌入式火灾报警控制器软件设计

摘要

随着国家大规模核电建设的兴起，以及日本福岛事故在全世界范围内的影响，核电站安全问题愈来愈多的得到关注。核电站火灾报警系统分布于整个核电站的各个子项建筑物内，其中作为火灾报警系统核心设备---火灾报警控制器，既应能够完成子项的火灾探测、报警、联动任务，又应能够通过网络，及时的将信息传递至位于核岛主控制室内的核电站消防控制中心和其它信息终端。我国自主设计的核电新堆型“华龙一号”，中国核电工程公司提出了对等型火灾报警控制器网络的设计要求。
　　本文研究了集中式对等网络的架构、嵌入式系统的体系结构、CAN总线的原理和特点以及嵌入式数据库的应用，对火灾报警控制器软件的需求进行了分析，设计了软件的总体结构和功能模块，采用集中式对等网络结构和CAN总线通信技术，使用Visual Studio2008实现了软件。论文首先对火灾报警控制器的功能需求进行了分析，包括配置与查询功能、报警功能、联动功能、网络同步功能，讨论了火灾报警控制系统的工作流程、网络结构和通信技术，分析了火灾报警系统的各项性能指标。
　　在设计部分，采用模块化的设计思路，将配置与查询功能、报警功能、联动功能、网络同步功能进行了细化，分为20余个模块，主要包括程序框架模块、系统窗口模块、火灾报警模块，火灾报警控制模块、对等网组建模块，网络适配模块等等，并进行了主要模块功能描述，工作流程分析。根据火灾报警信息的重要级别，结合CAN总线仲裁机制，制定了内部与外部CAN总线的通信协议。利用SQLite3数据库，通过实体-联系图，从实际火灾报警信息特性出发抽象出了数据结构。
　　在实现部分，采用面向对象的方法，讨论了系统构件的模块结构，声明功能模块中重要的类与函数及其功能描述，详细设计了按照消息收发、数据处理、业务逻辑、设备管理、用户交互的属性分类的子函数处理流程与接口。通过对SQLite3数据库的封装设计，实现了火警信息的数据库管理。最后用继承关系图的形式，说明了应用程序类与微软基础类库（MFC）之间的继承关系。
　　在测试部分，给定了测试环境与待测硬件，设计了硬件平台、测试方案、测试用例，对火灾报警控制器软件进行了功能与性能测试，分别为单元级、集成级、配置项级、系统级测试，并对软件界面进行了展示。实际的测试结果表明单机负载容量、联网设备容量、报警时间、联动输出时间、故障时间、记录容量等指标均符合国家标准要求，系统运行稳定可靠。
　　目前研制样机已经顺利通过厂内交检，整装待发，准备前往国家消防电子产品监督检验中心进行型式检验，并将部署于某新型核电项目现场。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1选题背景

1.2国标解析

1.3运行场景

1.4国内外产品现状

1.5主要内容与结构安排

第二章 基础技术研究

2.1集中式对等网络

2.2嵌入式系统

2.3 CAN总线

2.4嵌入式数据库

2.5本章小结

第三章 软件需求分析

3.1火灾报警系统功能描述

3.2火灾报警系统功能需求分析

3.3火灾报警系统性能需求分析

3.4本章小结

第四章 软件设计

4.1软件架构设计

4.2功能模块化设计

4.3通信协议设计

4.4数据库ER图

4.5本章小结

第五章 软件实现

5.1构件划分

5.2模块实现

5.3本章小结

第六章 测试与验证

6.1 测试环境

6.2待测硬件与接口信息

6.3测试平台

6.4测试方案

6.5界面效果

6.6测试结论

6.7本章小结

第七章 结论和展望

7.1主要结论

7.2进一步工作与展望

参考文献

致谢

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