付宗見 李華

摘要：無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)作為一種新型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其重要組成部分包括無線火災(zāi)探測(cè)器、報(bào)警控制器等，主要是通過無線探測(cè)裝置進(jìn)行探測(cè)火情。在出現(xiàn)火情、設(shè)備故障的情況下，無線火災(zāi)探測(cè)器可及時(shí)發(fā)出準(zhǔn)確的無線電報(bào)警信號(hào)，并通過報(bào)警控制器接收此信號(hào)，進(jìn)行處理火情，確保智能樓宇的安全性能。

關(guān)鍵詞：ZigBee；火災(zāi)監(jiān)測(cè)；智能樓宇智能樓宇概念主要是通過將樓宇模仿人的智能機(jī)理而提出的，為了實(shí)現(xiàn)樓宇控制的智能化發(fā)展，必須不斷引進(jìn)各項(xiàng)全新的監(jiān)測(cè)技術(shù)。采取新型的無線傳感技術(shù)ZigBee，進(jìn)行收集大量的數(shù)據(jù)作為充分的調(diào)控基礎(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)安防管理和能源控制。能源控制任務(wù)主要在于進(jìn)行管理樓宇的照明、空調(diào)等設(shè)備，安防系統(tǒng)主要是加強(qiáng)火警、盜竊類事件的報(bào)警處理?，F(xiàn)階段，有線與無線兩種方式作為主要的數(shù)據(jù)傳輸手段，尤其是新型的zigBee作為一種先進(jìn)的無線傳感技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于能源消耗少、安裝簡(jiǎn)單方便、維護(hù)快捷等。

一、ZigBee技術(shù)概述

ZigBee技術(shù)作為一種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于中短距離無線系統(tǒng)的雙向傳輸，2.14GHz、868MHz、915MHz等作為主要的工作頻段。ZigBee技術(shù)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出、控制命令輸入等功能，滿足傳感器各種需求?；贏dHoC的路由協(xié)議，其主要特征在于數(shù)據(jù)速率低、功耗低、近距離等，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本的最小化，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自我維護(hù)效果。

二、方案設(shè)計(jì)

（一）監(jiān)測(cè)參數(shù)的選擇。智能樓宇的智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有明顯的多元化特征，本系統(tǒng)通過多點(diǎn)溫度樣值進(jìn)行測(cè)量。智能化的大型樓宇，采取單監(jiān)測(cè)點(diǎn)無法提供完整的信息。本研究通過基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從不同的角度進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，多結(jié)構(gòu)安置傳感器節(jié)點(diǎn)，才能全面監(jiān)測(cè)所有的數(shù)據(jù)信息，綜合判斷所有的信息。

（二）系統(tǒng)架構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)路由器和網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備作為zighee中定義的三種設(shè)備，為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單性，延長節(jié)點(diǎn)的使用周期，必須科學(xué)調(diào)整傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量與位置。本研究將星型拓?fù)鋺?yīng)用于系統(tǒng)路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)之間，將網(wǎng)狀拓?fù)鋺?yīng)用于協(xié)調(diào)器和路由節(jié)點(diǎn)之間。

三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）硬件實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，采取H F-C C 2 4 3 0 z D K z ig Be e開發(fā)套件、D s l s B2 0 數(shù)字式溫度傳感器，進(jìn)行采集溫度數(shù)據(jù)，同時(shí)，通過c c2 43 0模組進(jìn)行測(cè)量溫度，將每個(gè)模組進(jìn)行連接相應(yīng)的溫度采集傳感器，利用路由節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)至協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。

（二）軟件實(shí)現(xiàn)。在實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器初始化信道時(shí)，產(chǎn)生不沖突的域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符PANlD，且MAc層 會(huì)受到由網(wǎng)絡(luò)層給定的網(wǎng)絡(luò)管理試圖發(fā)送的0x0 0 0 0作為地址。此系統(tǒng)采取閡值觸發(fā)機(jī)制進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)，溫度大幅度下降，有效維持了較低的功耗，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)無線通信的低消耗。

通過實(shí)現(xiàn)硬件與軟件，可獲取芯片內(nèi)部的電壓與測(cè)量到的溫度數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)紿 F z-s m a r t RF0 4E B M的L c D屏移動(dòng)終端，最終獲取檢測(cè)區(qū)域溫度數(shù)據(jù)信息。

四、總體設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及各部分功能。樓宇的探測(cè)器節(jié)點(diǎn)、路由器、系統(tǒng)協(xié)調(diào)器、系統(tǒng)中心控制組成了本系統(tǒng)的重要組成部分，探測(cè)器節(jié)點(diǎn)主要是通過溫度的變化，加強(qiáng)對(duì)火情的判斷。結(jié)合實(shí)際的樓宇結(jié)構(gòu)，將其設(shè)置于樓宇內(nèi)不同的房間中。路由器在完成數(shù)據(jù)外傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還具備完成探測(cè)器節(jié)點(diǎn)的功能。協(xié)調(diào)器進(jìn)行整理接收的信息后，通過有線方式結(jié)合系統(tǒng)中心控制器，進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)。中心控制器可加強(qiáng)對(duì)樓宇內(nèi)所有實(shí)時(shí)信息的檢測(cè)。本系統(tǒng)中，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的主要構(gòu)成部分包括探測(cè)器節(jié)點(diǎn)、路由器及協(xié)調(diào)器，各個(gè)部分直接通過無線方式進(jìn)行傳輸信息。協(xié)調(diào)器通過串口通信方式，將獲取的信息傳輸給系統(tǒng)中心控制器，并反饋于相關(guān)的工作人員，以實(shí)現(xiàn)良好的樓宇火災(zāi)監(jiān)控功能。

（二）系統(tǒng)設(shè)備間的通信。本系統(tǒng)的各個(gè)探測(cè)器節(jié)點(diǎn)，利用路由器將區(qū)域的狀態(tài)信息傳輸給調(diào)器，協(xié)調(diào)器經(jīng)過匯總?cè)康墓?jié)點(diǎn)信息，并傳遞向控制器，從而實(shí)現(xiàn)了樓宇的火災(zāi)監(jiān)測(cè)能。在系統(tǒng)運(yùn)作中，探測(cè)器、路由器、協(xié)調(diào)器及控制器之間實(shí)現(xiàn)有效的信息傳輸，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)功能。系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸時(shí)的功能主要體現(xiàn)如下：①節(jié)點(diǎn)登錄。在建立ZigBee無線火災(zāi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)過程中，首先是采取協(xié)調(diào)器進(jìn)行組建網(wǎng)絡(luò)，并安裝在樓宇內(nèi)部的探測(cè)器中，最終應(yīng)用于該網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。在網(wǎng)絡(luò)中置入探測(cè)器后，首先進(jìn)行搜索附近的網(wǎng)絡(luò)，將最短路徑的路由器置入網(wǎng)絡(luò)中。探測(cè)器將搜索信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器，并進(jìn)行保存基本信息，為節(jié)點(diǎn)的管理提供充分的依據(jù)。②匯報(bào)工作狀態(tài)。工作狀態(tài)信息可確保各個(gè)探測(cè)器節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行，正常連接各個(gè)協(xié)調(diào)器。在組成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)后，協(xié)調(diào)器進(jìn)行接收該節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，并進(jìn)行保存此節(jié)點(diǎn)發(fā)送狀態(tài)信息的次數(shù)，以增強(qiáng)查詢的方便性。在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)，協(xié)調(diào)器會(huì)進(jìn)行查詢各個(gè)探測(cè)器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，在節(jié)點(diǎn)未向協(xié)調(diào)器發(fā)送狀態(tài)信息的情況下，協(xié)調(diào)器將會(huì)主動(dòng)要求該節(jié)點(diǎn)將狀態(tài)信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器。在發(fā)送請(qǐng)求信息的情況下，探測(cè)器節(jié)點(diǎn)未向協(xié)調(diào)器發(fā)送狀態(tài)信息，則通過協(xié)調(diào)器會(huì)發(fā)現(xiàn)探測(cè)器節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，并顯示相關(guān)的信息。③警情匯報(bào)。系統(tǒng)正常工作后，探測(cè)器節(jié)點(diǎn)將會(huì)收集相應(yīng)的溫度信息，并進(jìn)行判斷該范圍內(nèi)是否發(fā)生火情。在發(fā)現(xiàn)火情產(chǎn)生的情況下，探測(cè)器節(jié)點(diǎn)會(huì)在第一時(shí)間通過路由器接，向協(xié)調(diào)器發(fā)送相關(guān)的告警信息。協(xié)調(diào)器接收告警信息后，將進(jìn)行更新探測(cè)器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，并向控制器傳送該告警信息?？刂破鹘邮盏礁婢畔⒑?，將會(huì)顯示MAC地址、地理信息等火情節(jié)點(diǎn)基本信息。此時(shí)，監(jiān)控人員通過了解控制器顯示的探測(cè)器節(jié)點(diǎn)信息，從而采取相應(yīng)的火情處理方案。另外，控制器同時(shí)還會(huì)給發(fā)生火警的探

測(cè)器節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)信息，探測(cè)器節(jié)點(diǎn)將會(huì)作出相應(yīng)的動(dòng)作，比如閃燈提示火情的位置，利用通過路由器及協(xié)調(diào)器向控制器傳遞確認(rèn)消息，以實(shí)現(xiàn)良好的警情匯報(bào)功能。④節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)控制。在系統(tǒng)運(yùn)作過程中，探測(cè)器節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)有火情產(chǎn)生，并反饋于控制器，將向系統(tǒng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信息，比如通過閃燈等操作，以改變火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的節(jié)點(diǎn)的休眠狀態(tài)。實(shí)際的操作如下：在出現(xiàn)火情后，控制器向節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制信息，節(jié)點(diǎn)將退出休眠狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的聯(lián)動(dòng)，直到

消防工作人員的到來。在解除警情后，控制器將會(huì)向節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的復(fù)位命令，節(jié)點(diǎn)將會(huì)解除最初的報(bào)警狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，從而進(jìn)入穩(wěn)定健康的工作狀態(tài)。

結(jié)束語：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全球化發(fā)展趨勢(shì)，智能樓宇概念的內(nèi)涵和外延逐漸豐富化、多元化，不斷為住戶提供更加舒適安全的生活方式。ZigBee作為一種全新的通信技術(shù)，其應(yīng)用可進(jìn)行綜合處理傳感器數(shù)據(jù)，有效減少了數(shù)據(jù)傳輸流量，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的低能消耗量，從根本上保障系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警精準(zhǔn)率的提高。綜上所述，通過將傳感器作為終端的數(shù)據(jù)采集手段，采取zig

Bee無線傳輸技術(shù)作為媒介，進(jìn)行設(shè)計(jì)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而為智能樓宇高管理提供充分的技術(shù)支撐。

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