基于ZigBee技术多层住宅无线消防报警系统的设计.pdf

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1、第34卷第4期长春师范大学学报2015年4月Vo1．34No．4Jouma!ofChangchunNormalUniversityApr．2015基于ZigBee技术多层住宅无线消防报警系统的设计李长明，杨小天(1．吉林建筑大学电气与电子信息工程学院，吉林长春130118；2．长春师范大学后勤管理处，吉林长春130032)[摘要]本文阐述了国内多层住宅报警系统的现状，讨论了无线传感器网络及系统预计实现的功能，完成系统硬件和软件的设计，最后给出住宅无线消防报警系统的具体设计。[关键词]ZigBee；CC2530；z—Stack；无线火

2、灾报警[中图分类号]TP393[文献标识码】A[文章编号]2095—7602(2O15)04—0027—03在我国，传统的多层住宅火灾报警系统设计以总线型火灾报警系统居多，此系统设计起来需要考虑的因素很多。施工时需要使用大量管线，工程造价高，同时系统抵抗外界干扰能力弱，工程施工及系统维护任重而道远，遇有特殊情况发生时，还需要破坏建筑物表面及结构。在安装过程中时常发生电线保护层被损坏而导致的短路问题，况且管线随着时间的推移，难免会出现老化、破损等现象，误报和故障时有发生。同时还存在监控区间和容量／J、、组网窗口过于死板、人机交互界面简

3、易、可靠性较不强、响应速度迟缓等现象，若一处出现问题，整个系统将处于半瘫痪状态。因此，原始的多层住宅火灾报警系统已经不能很好地满足当前人们对于消防安全的需求。本设计采用温度传感器、CO传感器、烟雾传感器等组建的ZigBee无线传感器网络，在规定的时间内通过加权算法来判定火灾是否发生，能够从根本上解决了上述问题。】基于ZigBee的无线传感器网络1．1无线传感器网络特点无线传感器网络由大量具有无线通信、传感、数据处理能力的成本低廉、体积瘦小的传感器节点组成，传感器节点由若干功能模块组成，包括传感单元、处理单元、收发单元、电源单元。无线

4、传感器网不仅具有AdHoc网络的移动性、电源能力局限性和断接性，还具有如下特点：(1)在一个很广阔的空间或一个狭窄的空间都放置成千上万的传感器节点的大规模网络；(2)能够在事先无法预料相邻节点位置的前提下，实现自动地配置、管理与转发检测到的数据的自组织网络特点；(3)由于节点具有有限的通信距离，因此每个节点既可以发起信息又可以转发信息的多条路由；(4)节点的环境改变、电量的变化、通电的时断时续等，都会成为这个节点加入和退出该网络的理由的网络动态性；(5)传感器的自组织和动态性特点决定了节点编号与传感器的动态关系，与位置没有必然的联系

5、，都是以数据为中心的网络；(6)传感器网络和传统网络的设计是不同的，每一种应用场景都需要不同的面向应用的网络。1．2ZigBee技术[收稿日期]2015—02—04[作者简介]李长明(1985一)，男，吉林榆树人，吉林建筑大学电气与电子信息工程学院硕士研究生，长春师范大学后勤管理处助理电气工程师，从事智能建筑电气研究。[通讯作者】杨小天(1969一)，男，吉林长春人，研究员，博士，从事电子器件帝3备及液晶显示驱动电路设计研究。·27·块、2．4G无线收发器和电源等。此外，还有DS18B20温度传感器模块、CO传感器模块、烟雾传感器模

6、块、3．3V转5V升压模块、传感器模块、GSM模块。系统硬件设计结构图如图2。图2系统硬件设计结构图2．2软件设计系统的软件设计主要分为上位机和下位机软件，由上位机组建无线传感器网络通过使用Z—Stack协议来驱动CC2530芯片系统，下位机包括客户终端和消防监控中心的监控系统。ZigBee由协调器、路由器及终端节点组成，各部分在所在的网络中各司其职。(1)ZigBee协调器的软件设计。协调器的主要作用有：一是组织及建立整个无线传感器网络；二是管理无线传感器网络；三是确定数据通信过程中使用的信道；四是将16位的短地址给其子节点分配；

7、五是数据的收集和数据信息的发送。在本系统中，协调器除了具备以上的功能之外，还要完成与PC机之间的交互，实现触发短息报警器以及发送消防火灾报警信息的功能j。另外，还需要对协调器指示灯进行如下配置：火灾发生时红灯亮，接收到火灾信息时绿灯亮，组网成功时黄灯亮。(2)ZigBee路由器及终端节点的软件设计。ZigBee路由器节点的程序和终端节点的程序大同小异，但路由器在功能上可为子节点及协调器节点传递相关数据。路由节点通过函数的调用，完成自我检查功能，当检测到有可以连接的节点时，首先判断其为终端节点还是相邻节点，如果为相邻节点，则直接执行数

8、据的传输；如果是终端节点，则检测路由器来完成该节点的匹配，运行成功后进入循环通信阶段。若遇有按键，键人该节点，则发出退出该网络的请求，下一次收到通信节点反馈信息后执行退出网络。如果没有线路和设备故障及火灾发生，则发送正常信息给协调器节