基于Zigbee的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳曉虎 葛澤波

摘要：本設(shè)計(jì)針對(duì)校園安全管理工作的需求設(shè)計(jì)了一款基于Zigbee的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由主節(jié)點(diǎn)監(jiān)控臺(tái)、采集節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)程手機(jī)終端組成。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的煙霧濃度信息，無線傳輸給主節(jié)點(diǎn)控制臺(tái)進(jìn)行處理和顯示，并將煙霧濃度信息通過GSM遠(yuǎn)程發(fā)送給手機(jī)用戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)信息的本地和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)預(yù)警；Zigbee；STM32

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）07-0197-02

1 引言

目前大多數(shù)校園的消防安全工作是采用安全責(zé)任制的管理方式，這種方式下，管理員做的工作大多是定期檢查滅火器，消防栓等。當(dāng)看見有很大的濃煙時(shí)，才知道火災(zāi)發(fā)生，但有時(shí)火災(zāi)時(shí)在夜間發(fā)生的，而這時(shí)候管理員卻在熟睡中，因?yàn)椴荒芗霸绲陌l(fā)現(xiàn)而造成了很大的損失。

為了解決這一問題，將研究與設(shè)計(jì)一款基于STM32單片機(jī)為主控平臺(tái)，結(jié)合Zigbee無線傳感技術(shù)、GSM遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、TFT液晶顯示技術(shù)的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的煙霧濃度信息，無線傳輸給主節(jié)點(diǎn)控制臺(tái)進(jìn)行處理和顯示，并將煙霧濃度信息通過GSM遠(yuǎn)程發(fā)送給手機(jī)用戶，實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)信息的本地和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)各模塊互相協(xié)作，可以在火災(zāi)發(fā)生的前期對(duì)火災(zāi)進(jìn)行報(bào)警，最大限度的減少火災(zāi)造成的損失，具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

2 系統(tǒng)總體組成架構(gòu)

如圖1所示，系統(tǒng)使用模塊化設(shè)計(jì)思想，從功能上劃分為三層結(jié)構(gòu)。第一層為從節(jié)點(diǎn)采集層，主要硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧濃度參數(shù)的采集和向主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。第二層為主節(jié)點(diǎn)監(jiān)控層，主要硬件實(shí)現(xiàn)煙霧濃度參數(shù)的接收匯總、存儲(chǔ)、處理和本地的監(jiān)測(cè)。第三層為遠(yuǎn)程用戶使用層，主要硬件實(shí)現(xiàn)在手機(jī)上進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的接收及監(jiān)測(cè)。

2.1 主節(jié)點(diǎn)監(jiān)控臺(tái)

如圖2所示，主節(jié)點(diǎn)硬件主要由STM32主控模塊、Zigbee無線模塊、GSM無線模塊、TFT液晶顯示觸摸模塊及電源組成。Zigbee無線模塊定時(shí)接收來自下層從節(jié)點(diǎn)的煙霧濃度參數(shù)數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給STM32主控模塊，STM32主控模塊對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)后在TFT液晶顯示觸摸模塊上顯示，實(shí)現(xiàn)本地用戶對(duì)火災(zāi)信息的監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行聲光報(bào)警提示。此外STM32主控模塊還將火災(zāi)信息通過GSM無線模塊發(fā)送給上層的手機(jī)客戶端，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手機(jī)用戶對(duì)火災(zāi)信息的監(jiān)測(cè)。

主節(jié)點(diǎn)的軟件主要由系統(tǒng)初始化子程序、Zigbee數(shù)據(jù)發(fā)送接收及處理子程序、TFT液晶顯示及觸控?cái)?shù)據(jù)處理子程序、GSM數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸子程序、聲光報(bào)警開關(guān)控制子程序構(gòu)成。

2.2 采集節(jié)點(diǎn)

如圖3所示，采集節(jié)點(diǎn)硬件主要由STM32主控模塊、Zigbee無線模塊、煙霧濃度傳感器模塊及電源組成。煙霧濃度傳感器模塊采用雙冗余設(shè)計(jì)，其將煙霧濃度參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，將這些數(shù)據(jù)傳輸給STM32主控模塊，STM32主控模塊對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，并進(jìn)行聲光報(bào)警提示。STM32主控模塊將煙霧濃度參數(shù)信息通過Zigbee無線模塊發(fā)送給上層的主節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前位置煙霧濃度參數(shù)信息的采集和傳輸。通過多傳感器可實(shí)現(xiàn)降低誤報(bào)警率。

采集節(jié)點(diǎn)的軟件主要由系統(tǒng)初始化子程序、煙霧濃度傳感器數(shù)據(jù)采集及處理子程序、Zigbee數(shù)據(jù)發(fā)送接收及處理子程序、聲光報(bào)警開關(guān)控制子程序構(gòu)成。

3 結(jié)語

本設(shè)計(jì)將STM32先進(jìn)單片機(jī)控制技術(shù)、Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GSM遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、TFT液晶顯示技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)整合，側(cè)重于通過技術(shù)手段解決實(shí)際問題，因此本課題的研究成果還可以推廣到類似的項(xiàng)目，如無線路燈控制系統(tǒng)、無線抄表系統(tǒng)、礦井無疑監(jiān)控系統(tǒng)、城市供電監(jiān)控管理系統(tǒng)以及其他類似的項(xiàng)目?？梢哉f，研究基于Zigbee的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)今后開展其它工作和項(xiàng)目具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]程春榮.基于ZigBee技術(shù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].杭州：杭州電子科技大學(xué)，2010.

[2]宋樂.基于GSM的多參數(shù)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].太原：太原理工大學(xué)，2011.

[3]鐘永鋒，劉永俊.ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2011.