孫安全 于本成 李友宏

摘要：結(jié)合大學(xué)生宿舍防火需要，設(shè)計(jì)了基于ZigBee的大學(xué)生宿舍防火監(jiān)控系統(tǒng)，基于ZigBee的學(xué)生宿舍防火監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)在學(xué)生宿舍安置溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)、煙霧傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)宿舍溫濕度、煙霧濃度，以達(dá)到宿舍防火監(jiān)控的目的，系統(tǒng)采用ZigBee無(wú)線通信，無(wú)需布線，安裝使用靈活、方便，易于擴(kuò)展。

關(guān)鍵詞：防火；ZigBee；監(jiān)控系統(tǒng)；節(jié)點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TP313 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）25-5968-03

Dormitory Fire Monitoring System Based on ZigBee

SUN An-quan，YU Ben-cheng， LI You-hong

（Xuzhou College of Industrial Technical，Xuzhou 221400，China）

Abstract： Combined with the college dormitory fire needs， design a college dormitory fire monitoring system based on ZigBee， dormitory fire monitoring system based on ZigBee is through the placement of temperature and humidity sensor， smoke sensor nodes in a student dormitory， dormitory，real-time monitoring of temperature and humidity smoke concentration， in order to achieve the purpose of dormitory fire monitoring system， using ZigBee wireless communication， no wiring， flexible installation and use， convenient， easy expansion.

Key words： fire； ZigBee； monitoring system； the node

近年來(lái)，隨著我國(guó)高校的普遍擴(kuò)招，校園建設(shè)的規(guī)模逐步擴(kuò)大，高校的火災(zāi)問(wèn)題比較突出，給師生的生命和校園財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重的威脅，大學(xué)宿舍是學(xué)生遠(yuǎn)離父母求學(xué)居住的第二個(gè)家，只有這個(gè)家安全舒適了，才能為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)良好的生活學(xué)習(xí)環(huán)境，才能使學(xué)生的求學(xué)生涯更加美好。高校學(xué)生宿舍火災(zāi)屢有發(fā)生，使國(guó)家、學(xué)校和家庭蒙受不同程度的損失。當(dāng)前高校學(xué)生宿舍突出的問(wèn)題是火災(zāi)隱患問(wèn)題，而宿舍火災(zāi)隱患具體體現(xiàn)在學(xué)生違章使用熱得快、電飯煲等大功率電器，宿舍內(nèi)私拉電線以及違章吸煙等。目前絕大多數(shù)的高校在宿舍防火管理工作中，主要還是宿管工作人員人工管理，及時(shí)抽查宿舍違章用電情況、學(xué)生抽煙情況，不能對(duì)宿舍整體情況做全面的監(jiān)控，因此，高校學(xué)生宿舍是學(xué)生學(xué)習(xí)生活的主要場(chǎng)所，做好學(xué)生宿舍的消防安全工作對(duì)于建設(shè)平安和諧校園具有十分重要意義。學(xué)校應(yīng)隨時(shí)對(duì)宿舍溫濕度、煙霧濃度進(jìn)行24小時(shí)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，切實(shí)保障學(xué)生人身和財(cái)產(chǎn)安全。

1 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

1.1 ZigBee創(chuàng)新特色概述

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)。ZigBee技術(shù)是最近發(fā)展起來(lái)的一種近距離無(wú)線通信技術(shù)。因此從原材料的選擇和采用方面大大加強(qiáng)了本系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性和可操作性。使得本系統(tǒng)有大范圍應(yīng)用的可行性。學(xué)生宿舍防火監(jiān)控系統(tǒng)是應(yīng)用 ZigBee無(wú)線通信技術(shù)，通過(guò)在學(xué)生宿舍安置溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)、煙霧傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)宿舍溫濕度、煙霧濃度，以達(dá)到宿舍防火監(jiān)控的目的，系統(tǒng)采用 ZigBee無(wú)線通信，無(wú)需布線，安裝使用靈活、方便，易于擴(kuò)展?，F(xiàn)在大多數(shù)的大學(xué)校園里對(duì)宿舍防火的監(jiān)控還是停留在宿管工作人員的人工檢查管理，該文對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了概述，對(duì)系統(tǒng)的硬件軟件的設(shè)計(jì)做 了系統(tǒng)的闡述。本系統(tǒng)功能還可以進(jìn)行擴(kuò)展，可以根據(jù)需要加入紅外傳感器節(jié)點(diǎn)，可 以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有沒(méi)有人進(jìn)入宿舍，進(jìn)行宿舍的防盜監(jiān)控；加入電流傳感器節(jié)點(diǎn)、電壓傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)采集宿舍的電流、電壓情況，以杜絕宿舍使用大功率電器的情況發(fā)生。ZigBee終端安裝使用靈活、方便，系統(tǒng)易于擴(kuò)展，相信隨著無(wú)線技術(shù)和傳感器的迅速發(fā)展，該套系統(tǒng)也會(huì)得到不斷完善和廣泛應(yīng)用。

1.2 宿舍防火監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

本系統(tǒng)主要是采用 ZigBee無(wú)線通信技術(shù)，無(wú)需布線，在宿舍天花板樓道里安裝帶有溫濕度傳感器和煙霧傳感器的終端節(jié)點(diǎn)，通過(guò)傳感器采集宿舍和樓道的溫濕度、煙霧濃度，將采集到的信息通過(guò) ZigBee射頻模塊進(jìn)行無(wú)線發(fā)送，發(fā)送到安裝在每層樓中央位置的路由器節(jié)點(diǎn)，路由器將收到的信息發(fā)送到整個(gè)宿舍樓的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器通過(guò)RS232串口與監(jiān)控主機(jī)相連，通過(guò)監(jiān)控 PC機(jī)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，從而達(dá)到宿舍防火監(jiān)控的目的。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 溫濕度傳感器

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。DHT11單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便其性能指標(biāo)如下：

2.3 煙霧傳感器

煙霧傳感器就是通過(guò)監(jiān)測(cè)煙霧的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。

煙霧傳感器分類：

1） 離子式煙霧傳感器

該煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。

2） 氣敏式煙霧傳感器

氣敏傳感器是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器。它主要包括半導(dǎo)體氣敏傳感器、接觸燃燒式氣敏傳感器和電化學(xué)氣敏傳感器等，其中用的最多的是半導(dǎo)體氣敏傳感器。它的應(yīng)用主要有：一氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)、瓦斯氣體的檢測(cè)、煤氣的檢測(cè)、氟利昂（R11、R12） 的檢測(cè)、呼氣中乙醇的檢測(cè)、人體口腔口臭的檢測(cè)等等。

3） 光電式煙霧傳感器

光電煙霧報(bào)警器內(nèi)有一個(gè)光學(xué)迷宮，安裝有紅外對(duì)管，無(wú)煙時(shí)紅外接收管收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光，當(dāng)煙塵進(jìn)入光學(xué)迷宮時(shí)，通過(guò)折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報(bào)警電路判斷是否超過(guò)閾值，如果超過(guò)發(fā)出警報(bào)。

封裝好氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)腳用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流。其電路圖如圖4所示。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要有采集模塊的軟件設(shè)計(jì)、ZigBee無(wú)線模塊的軟件流程設(shè)計(jì)以及監(jiān)控中心的軟件設(shè)計(jì)，ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有3種拓?fù)湫问剑盒切瓮負(fù)?、?shù)形拓?fù)?、網(wǎng)狀拓?fù)?。整個(gè)系統(tǒng)的軟件架構(gòu)如圖5所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

該電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并能較好的達(dá)到設(shè)計(jì)要求，通過(guò)學(xué)習(xí)這方面知識(shí)，有效的增強(qiáng)設(shè)計(jì)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。