基于Zigbee的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

陳曉虎 葛澤波

摘要：本設(shè)計針對校園安全管理工作的需求設(shè)計了一款基于Zigbee的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由主節(jié)點監(jiān)控臺、采集節(jié)點、遠程手機終端組成。通過實時監(jiān)測各個采集節(jié)點的煙霧濃度信息，無線傳輸給主節(jié)點控制臺進行處理和顯示，并將煙霧濃度信息通過GSM遠程發(fā)送給手機用戶，實現(xiàn)對火災(zāi)信息的本地和遠程實時監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)預(yù)警；Zigbee；STM32

中圖分類號：TP277 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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，才知道火災(zāi)發(fā)生，但有時火災(zāi)時在夜間發(fā)生的，而這時候管理員卻在熟睡中，因為不能及早的發(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)計一款基于STM32單片機為主控平臺，結(jié)合Zigbee無線傳感技術(shù)、GSM遠程數(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監(jiān)測各個采集節(jié)點的煙霧濃度信息，無線傳輸給主節(jié)點控制臺進行處理和顯示，并將煙霧濃度信息通過GSM遠程發(fā)送給手機用戶，實現(xiàn)對火災(zāi)信息的本地和遠程實時監(jiān)控。系統(tǒng)各模塊互相協(xié)作，可以在火災(zāi)發(fā)生的前期對火災(zāi)進行報警，最大限度的減少火災(zāi)造成的損失，具有很好的經(jīng)濟價值和社會價值。

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)計思想，從功能上劃分為三層結(jié)構(gòu)。第一層為從節(jié)點采集層，主要硬件實現(xiàn)對煙霧濃度參數(shù)的采集和向主節(jié)點進行數(shù)據(jù)傳輸。第二層為主節(jié)點監(jiān)控層，主要硬件實現(xiàn)煙霧濃度參數(shù)的接收匯總、存儲、處理和本地的監(jiān)測。第三層為遠程用戶使用層，主要硬件實現(xiàn)在手機上進行遠程數(shù)據(jù)的接收及監(jiān)測。

2.1 主節(jié)點監(jiān)控臺

如圖2所示，主節(jié)點硬件主要由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無線模塊定時接收來自下層從節(jié)點的煙霧濃度參數(shù)數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給STM32主控模塊，STM32主控模塊對這些數(shù)據(jù)進行處理和存儲后在TFT液晶顯示觸摸模塊上顯示，實現(xiàn)本地用戶對火災(zāi)信息的監(jiān)測，并進行聲光報警提示。此外STM32主控模塊還將火災(zāi)信息通過GSM無線模塊發(fā)送給上層的手機客戶端，從而實現(xiàn)遠程手機用戶對火災(zāi)信息的監(jiān)測。

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

2.2 采集節(jié)點

如圖3所示，采集節(jié)點硬件主要由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，其將煙霧濃度參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號，將這些數(shù)據(jù)傳輸給STM32主控模塊，STM32主控模塊對這些數(shù)據(jù)進行處理和存儲，并進行聲光報警提示。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，從而實現(xiàn)對當(dāng)前位置煙霧濃度參數(shù)信息的采集和傳輸。通過多傳感器可實現(xiàn)降低誤報警率。

采集節(jié)點的軟件主要由系統(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、聲光報警開關(guān)控制子程序構(gòu)成。

3 結(jié)語

本設(shè)計將STM32先進單片機控制技術(shù)、Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GSM遠程數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、TFT液晶顯示技術(shù)進行系統(tǒng)整合，側(cè)重于通過技術(shù)手段解決實際問題，因此本課題的研究成果還可以推廣到類似的項目，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)以及其他類似的項目。可以說，研究基于Zigbee的火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)對今后開展其它工作和項目具有指導(dǎo)意義。

參考文獻

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