基于ZigBee的无线楼宇火灾监测网络设计参考.doc

河南科技学院 2015-2016学年第二学期期终考试 无线传感器网络 题目： 基于ZigBee的无线楼宇火灾监测网络设计 专 业 班 级： 信工（信息） 成 员： 教 师： 完 成 时 间： 2016-7-1  目录 目录 1 1. 需求分析 2 2. 总体设计 3 2.2烟雾传感器 6 2.3温度传感器 6 2.4 光传感器 7 3主要软件设计 7 3.1 Z-Stack协议栈介绍 8 3.2 系统软件设计 8 3.3 监测子程序 9 4 总结 16 5参考文献 17 需求分析 随着高层建筑的不断增多，火灾隐患也在增加。火灾作为危害人类生存的大敌，的重视，一旦发生火灾，人的生命和财产将会遭受重大损失。于是人们开始寻求一种早期发现火灾的方法，以便控制火情，减少损失，保障生命和财产安全。火灾自动报警器就是为了满足这一需求而研制出来的，其功能和结构也随着人们需求的不断提高而逐渐完善。。在我国，火灾自动报警设备的研究、生产和应用起步较晚，20世纪五六十年代基本是空白，70年代开始创建并逐步有所发展，进入80年代以来，特别是最近几年，火灾自动报警设备的生产和应用有了较大发展，生产厂家、产品种类和产量以及应用单位都不断有所增加。现有的火灾报警系统，多采用有线技术进行火灾传感器网络的组建。目前基于有线技术的火灾报警系统已趋于成熟。然而有线通信方式扩展性能差，布线繁琐，影响关观，而且由于采用硬线连接，线路容易老化或遭到腐蚀、鼠咬、磨损，因此有线报警系统故障发生率和误报率较高。采用无线传输方式构建的无线火灾报警网络则可以避免这些问题。无线报警系统是近几年来在国内外发展起来的新型火灾报警系统，与传统的火灾报警系统相比有它独特的优势并孕育着巨大的市场潜力。相对于有线方式而言，无线的方式比较灵活，不需布线，网络的基础设施不再需要掩埋在地下或隐藏在墙里。此外新节点加入和退出网络都非常方便，避免了重新布线的麻烦，这有利于网络的扩充，而不需要大规模的重新布局与规划。由此可见，无线网络可以很好地适应移动或变化的需要，可以认为无线网络是火灾报警网络的发展趋势。随着近年来微电子机械系统、无线通信、数字电子等技术的发展，对于无线火灾自动报警系统的研究已在国内外发展起来，并走向了实用化. 随着近年来人类在微电子机械系统、无线通信、数字电子方面取得的巨大成就，使得发展低成本、低功耗、小体积、短距离通信的多功能传感器成为可能。ZigBee技术的出现就解决了这些问题。将无线ZigBee传感器网络和人工智能结合，可以大大提高火灾报警系统的可靠性。正是由于ZigBee技术其有功耗极低、系统简单、组网方式灵活、成本低、等待时间短等性能，相对于其他无线网络技术，它更适合于组建大范围的无线火灾探测器网络。 本文基于ZigBee实现了一种采用无线通信方式的火灾定位报警系统，具备无线通信灵活，无需繁琐布线，低功耗等优势，并能对网络中的移动节点进行精确定位。在该系统中所有火灾探测器节点组成一个基于ZigBee的无线传感器网络，以无线的方式相互通信，将网络中的火灾数据实时的传给网络中央协调器，由协调器交火灾控制器处理。 2. 总体设计 系统完成的最主要的任务是对环境中温度、烟雾和光的监控。只要系统监控区域中节点测量到某一项指标的值超出上位机设定的门限值后即触发报警。上位机接收并处理相应数据，同时上位机将所有报警节点的触发报警原因连同以上测量值和当前时间一并被写入数据库的报警记录表中，便于后期查看。此外，网络各终端均设有独立报警按钮，当发生火灾时，楼内人员可以通过按下报警按钮向监控室报警，上位机接收到报警信息后发出警报并显示报警地点，提示操作人员。若出现紧急情况，可以通过上位机设置的紧急疏散按钮向网络中所有节点发送指令。当终端接收到紧急疏散指令后触发声光报警，提示楼宇内的人员紧急撤离。总布局图如图2-1所示。 图2-1 监控网络总布局图 一个完整的ZigBee系统需要一个协调器，一个或多个路由器及许多个终端节点组成，这样才能完成网络的搭建，路径的分配和数据的采集及传输任务， 本设计幕本原理如下：:PC机有接受协调器数据和发送指令的功能。而协调器是整个网络的核心，用来启动网络，当整个网络被启动后，退化为普通跻由器。终端节点(即传感器)检测到各个位置的温度，应用路由器的接力作用，将数据发送给计算机，PC机实现可视化、形象化人机界而，方便了用户的操作和观察。分布式监测系统如图2-2所示 图2-2 分布式监测系统 CC2530是TI公司开发的符合ZigBee标准的2.4 GHz射频芯片.集成了所有ZigBee技术的优点