基于ZigBee的學生宿舍防火監(jiān)控系統(tǒng)

孫安全 于本成 李友宏

摘要：結合大學生宿舍防火需要，設計了基于ZigBee的大學生宿舍防火監(jiān)控系統(tǒng)，基于ZigBee的學生宿舍防火監(jiān)控系統(tǒng)是通過在學生宿舍安置溫濕度傳感器節(jié)點、煙霧傳感器節(jié)點，實時監(jiān)測宿舍溫濕度、煙霧濃度，以達到宿舍防火監(jiān)控的目的，系統(tǒng)采用ZigBee無線通信，無需布線，安裝使用靈活、方便，易于擴展。

關鍵詞：防火；ZigBee；監(jiān)控系統(tǒng)；節(jié)點

中圖分類號：TP313 文獻標識碼：A 文章編號：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，隨著我國高校的普遍擴招，校園建設的規(guī)模逐步擴大，高校的火災問題比較突出，給師生的生命和校園財產(chǎn)安全造成了嚴重的威脅，大學宿舍是學生遠離父母求學居住的第二個家，只有這個家安全舒適了，才能為學生營造一個良好的生活學習環(huán)境，才能使學生的求學生涯更加美好。高校學生宿舍火災屢有發(fā)生，使國家、學校和家庭蒙受不同程度的損失。當前高校學生宿舍突出的問題是火災隱患問題，而宿舍火災隱患具體體現(xiàn)在學生違章使用熱得快、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，及時抽查宿舍違章用電情況、學生抽煙情況，不能對宿舍整體情況做全面的監(jiān)控，因此，高校學生宿舍是學生學習生活的主要場所，做好學生宿舍的消防安全工作對于建設平安和諧校園具有十分重要意義。學校應隨時對宿舍溫濕度、煙霧濃度進行24小時的實時監(jiān)控，切實保障學生人身和財產(chǎn)安全。

1 系統(tǒng)的總體設計

1.1 ZigBee創(chuàng)新特色概述

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。ZigBee技術是最近發(fā)展起來的一種近距離無線通信技術。因此從原材料的選擇和采用方面大大加強了本系統(tǒng)的可實現(xiàn)性和可操作性。使得本系統(tǒng)有大范圍應用的可行性。學生宿舍防火監(jiān)控系統(tǒng)是應用 ZigBee無線通信技術，通過在學生宿舍安置溫濕度傳感器節(jié)點、煙霧傳感器節(jié)點，實時監(jiān)測宿舍溫濕度、煙霧濃度，以達到宿舍防火監(jiān)控的目的，系統(tǒng)采用 ZigBee無線通信，無需布線，安裝使用靈活、方便，易于擴展?，F(xiàn)在大多數(shù)的大學校園里對宿舍防火的監(jiān)控還是停留在宿管工作人員的人工檢查管理，該文對整個系統(tǒng)進行了概述，對系統(tǒng)的硬件軟件的設計做 了系統(tǒng)的闡述。本系統(tǒng)功能還可以進行擴展，可以根據(jù)需要加入紅外傳感器節(jié)點，可 以實時監(jiān)測有沒有人進入宿舍，進行宿舍的防盜監(jiān)控；加入電流傳感器節(jié)點、電壓傳感器節(jié)點，實時采集宿舍的電流、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)易于擴展，相信隨著無線技術和傳感器的迅速發(fā)展，該套系統(tǒng)也會得到不斷完善和廣泛應用。

1.2 宿舍防火監(jiān)控系統(tǒng)結構圖

本系統(tǒng)主要是采用 ZigBee無線通信技術，無需布線，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，通過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 ZigBee射頻模塊進行無線發(fā)送，發(fā)送到安裝在每層樓中央位置的路由器節(jié)點，路由器將收到的信息發(fā)送到整個宿舍樓的協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器通過RS232串口與監(jiān)控主機相連，通過監(jiān)控 PC機實現(xiàn)報警，從而達到宿舍防火監(jiān)控的目的。系統(tǒng)的總體結構如圖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數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器，它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。DHT11單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。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如下：

2.3 煙霧傳感器

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，煙霧報警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術先進，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運用到各種消防報警系統(tǒng)中，性能遠優(yōu)于氣敏電阻類的火災報警器。

煙霧傳感器分類：

1） 離子式煙霧傳感器

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

2） 氣敏式煙霧傳感器

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

3） 光電式煙霧傳感器

光電煙霧報警器內(nèi)有一個光學迷宮，安裝有紅外對管，無煙時紅外接收管收不到紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光，當煙塵進入光學迷宮時，通過折射、反射，接收管接收到紅外光，智能報警電路判斷是否超過閾值，如果超過發(fā)出警報。

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

3 系統(tǒng)的軟件設計

系統(tǒng)的軟件設計主要有采集模塊的軟件設計、ZigBee無線模塊的軟件流程設計以及監(jiān)控中心的軟件設計，ZigBee網(wǎng)絡具有3種拓撲形式：星形拓撲、樹形拓撲、網(wǎng)狀拓撲。整個系統(tǒng)的軟件架構如圖5所示。

4 結束語

該電路設計簡單，并能較好的達到設計要求，通過學習這方面知識，有效的增強設計應用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。