基于LabVIEW平臺的無線火災報警系統

韶關學院物理與機電工程學院　羅　歡　洪遠泉　文昊翔　曾德杰

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基于LabVIEW平臺的無線火災報警系統

韶關學院物理與機電工程學院羅歡洪遠泉文昊翔曾德杰

【摘要】針對傳統的短距離傳輸和有線傳輸方案的不足，本文提出了一種在LabVIEW平臺上設計的火災報警系統。本系統采用CC2530和STC12C5A60S2單片機作為核心控制器，使用ZigBee物聯網技術、GSM/GPRS移動通信技術、LabVIEW虛擬儀器軟件開發平臺與火災報警系統技術相結合，完成系統軟硬件電路設計。

【關鍵詞】LabVIEW；無線；火災報警；GSM/GPRS

本論文出自韶關學院2015年度科研項目（S201501006）。

1　概述

隨著現代社會的高速信息化發展，智能家居技術也在迅猛地發展，火災報警系統已經在各大領域中起著舉足輕重的作用。隨著網絡的不斷發展，火災報警系統已經漸漸進入每家每戶，成為智能家居實現不可缺少的設備。相對于傳統的火災報警系統來講，新型的火災報警系統打破傳統有線傳輸和短距離傳輸的瓶頸，這種新型的智能報警系統技術將帶領社會更好地發展，在未來的安全管理上占有一席之地[1]。無線火災報警系統能夠實現無線長距離的傳輸，并且傳輸速度快，同時檢測到的數據精確度高，實時性好，使得用戶能夠及時、準確地發現火災并判斷火災類型，從而能夠及時的通知工作人員、消防部隊等迅速到達現場，自動火災監控報警系統在此起到了非常大的作用[2]。

在社會經濟和文化的不斷發展下，火災報警系統也在不斷發展和完善，不僅數據準確度提高，傳輸數據域數據處理技術也不斷提高，從而使得火災報警系統在日常社會生活中的實用性更強，影響力更大[3]。

2　系統總體設計

本文提出一個由監測點、中繼點和上位機組成的無線火災報警系統，使用ZigBee的無線傳輸技術、GSM/GPRS移動通信技術、LabVIEW虛擬儀器軟件開發平臺與火災監控報警系統相結合，針對傳統火災報警器的不足，設計出一套集信息采集、傳輸后、處理以及監控報警于一體,采用ZigBee無線通信技術,使用2G/3G移動通信網絡進行數據的遠程傳輸的一種全新的無線火災報警管理系統。

圖1　系統總體設計寬途

火災報警系統總體設計框圖如圖1所示，主要由終端采集節點、系統基站、遠程監測主機與計算機組成，在本文中，選用CC2530芯片來實現ZigBee的接收與發送，選用STC12C5A60S2單片機作為系統基站與遠程監測主機的主控芯片。多個終端采集節點將采集到的溫濕度、煙霧濃度等信息通過ZigBee網絡發送到系統基站，系統基站主要是將接受到的信息進行分析處理然后通過GSM網絡發送至遠程監測主機模塊，然后通過串口通信傳輸至計算機，計算機作為上位機通過LabVIEW軟件實現數據顯示功能，并且能對接收到的數據進行分析處理[4]。

3　系統軟件設計

從軟件設計來看，可以將本系統分為監測器、協調器與接收器三個部分。其中，監測器主要負責數據采集，主要包括傳感器電路，ZigBee無線模塊電路；協調器主要負責對數據進行分析處理，并通過GSM電路發送，可分為主控電路、ZigBee無線模塊電路、GSM電路；接收器主要負責接收數據，并通過PC上位機的LabVIEW平臺對數據進行顯示，如圖2所示。

圖2　系統軟件設計圖

監測器的軟件系統設計是通過模塊化的設計思路來進行程序的設計與開發的，整個程序設計采用的是C語言，在IAR Embedded Workbench編譯環境下對監測器程序進行設計。首先是對監測器的功能進行分析考慮，監測器要實現的功能是驅動溫度傳感器、濕度傳感器和煙霧濃度傳感器來測量環境的溫度、濕度、煙霧濃度等參數并將采集到的數據發送到MCU分析處理再通過RF發送器發送[5]。工作流程如圖3所示。

圖3　監測器程序流程圖

協調器的軟件設計要實現的功能是使CC2530接收到數據并判斷無誤后，通過串口發送到MCU進行數據處理，再通過串口驅動GSM模塊工作發送采集到的數據。接收器的軟件設計要實現的功能是判斷GSM模塊接收到數據是否準確后，然后通過串口發送到單片機進行數據處理然后通過串口發送到PC機并在上位機上面顯示。

上位機的設計是在LabVIEW開發平臺上采用G語言編程實現的，實現的功能是對串口輸入的數據進行分析處理，并且可以根據用戶的喜好，建立自己的虛擬儀器[6]。工作界面如圖4所示。

圖4　上位機初始化畫面

圖5　系統測試圖

圖6　整體系統圖

4　系統測試

檢測火災報警系統是否達到預期效果最直觀的方法就是觀察上位機LabVIEW軟件界面情況，整個界面由三部分構成：串口設置、報警參數設置和數據曲線。上圖6所示的是上位機LabVIEW軟件初始化時的界面，在該界面可以設置串口號、校驗位、數據位、波特率等參數，并且可以設置溫度、濕度、煙霧濃度的上限值，當監測到的數據超過預設的上限，上位機中對應的警報燈就會亮起并發出警報聲。圖5為在煙霧濃度與濕度高的情況下的測試圖，系統整體圖如圖6所示。

5　結束語

本文提出了一種基于LabVIEW平臺的無線火災報警系統，使用ZigBee無線模塊進行數據傳輸，并在LabVIEW平臺上進行動態顯示。經測試該系統能達到預期目標，在實際生活中應用價值高，實用性強。

參考文獻

[1]沈勇.基于Zigbee和Labview的高校宿舍火災無線報警系統[J].電子技術,2012,07:55-56+50.

[2]劉陽.基于虛擬儀器技術的無線智能火災自動報警系統研究[D].天津理工大學,2012.

[3]牛明強.基于物聯網和LabVIEW的家庭智能監控系統[D].安徽理工大學,2014.

[4]顏學義.基于ZigBee的智能火災報警系統設計[D].國防科學技術大學,2008.

[5]岳博棽,龔曉婷,王澤,孫統,杜熹,張嘉琪.基于ZigBee通訊技術的火災智能報警系統構建[J].天津理工大學學報,2014,05:61-64.

[6]范景祥,趙麟杰,胡學聰.基于Labview平臺的隧道火災報警監控系統[J].中國交通信息化,2010,12:115-118.

羅歡（1992-）， 男，江西進賢人，碩士，韶關學院助教，主要研究方向：物聯網，嵌入式技術。

洪遠泉（1979-），男，碩士，韶關學院高級實驗師，主要研究方向：嵌入式系統技術及應用。

文昊翔（1984-），男，博士，韶關學院講師，主要研究方向：多媒體信號處理技術及應。

作者簡介：