基于ZigBee的智能楼宇无线火灾监测系统的设计

付宗见 李华

摘要：无线火灾报警系统作为一种新型火灾报警系统，其重要组成部分包括无线火灾探测器、报警控制器等，主要是通过无线探测装置进行探测火情。在出现火情、设备故障的情况下，无线火灾探测器可及时发出准确的无线电报警信号，并通过报警控制器接收此信号，进行处理火情，确保智能楼宇的安全性能。

关键词：ZigBee；火灾监测；智能楼宇智能楼宇概念主要是通过将楼宇模仿人的智能机理而提出的，为了实现楼宇控制的智能化发展，必须不断引进各项全新的监测技术。采取新型的无线传感技术ZigBee，进行收集大量的数据作为充分的调控基础，从而实现安防管理和能源控制。能源控制任务主要在于进行管理楼宇的照明、空调等设备，安防系统主要是加强火警、盗窃类事件的报警处理。现阶段，有线与无线两种方式作为主要的数据传输手段，尤其是新型的zigBee作为一种先进的无线传感技术得到了广泛的应用，其应用优势在于能源消耗少、安装简单方便、维护快捷等。

一、ZigBee技术概述

ZigBee技术作为一种无线网络技术，主要用于中短距离无线系统的双向传输，2.14GHz、868MHz、915MHz等作为主要的工作频段。ZigBee技术可实现数据输出、控制命令输入等功能，满足传感器各种需求。基于AdHoC的路由协议，其主要特征在于数据速率低、功耗低、近距离等，可实现网络维护成本的最小化，实现网络的自我维护效果。

二、方案设计

（一）监测参数的选择。智能楼宇的智能化数据采集系统具有明显的多元化特征，本系统通过多点温度样值进行测量。智能化的大型楼宇，采取单监测点无法提供完整的信息。本研究通过基于无线传感网络的多点温度监测系统，从不同的角度进行采集数据，多结构安置传感器节点，才能全面监测所有的数据信息，综合判断所有的信息。

（二）系统架构。网络协调器、网络路由器和网络终端设备作为zighee中定义的三种设备，为了增强网络的简单性，延长节点的使用周期，必须科学调整传感器节点的数量与位置。本研究将星型拓扑应用于系统路由节点和终端节点之间，将网状拓扑应用于协调器和路由节点之间。

三、系统实现

（一）硬件实现。在系统开发过程中，采取H F-C C 2 4 3 0 z D K z ig Be e开发套件、D s l s B2 0 数字式温度传感器，进行采集温度数据，同时，通过c c2 43 0模组进行测量温度，将每个模组进行连接相应的温度采集传感器，利用路由节点将数据发至协调节点。

（二）软件实现。在实现软件设计中，网络协调器初始化信道时，产生不冲突的域网络标识符PANlD，且MAc层 会受到由网络层给定的网络管理试图发送的0x0 0 0 0作为地址。此系统采取阂值触发机制进行发送数据，温度大幅度下降，有效维持了较低的功耗，实现了整个系统无线通信的低消耗。

通过实现硬件与软件，可获取芯片内部的电压与测量到的温度数据，并传输到H F z-s m a r t RF0 4E B M的L c D屏移动终端，最终获取检测区域温度数据信息。

四、总体设计

（一）系统总体结构及各部分功能。楼宇的探测器节点、路由器、系统协调器、系统中心控制组成了本系统的重要组成部分，探测器节点主要是通过温度的变化，加强对火情的判断。结合实际的楼宇结构，将其设置于楼宇内不同的房间中。路由器在完成数据外传输的同时，还具备完成探测器节点的功能。协调器进行整理接收的信息后，通过有线方式结合系统中心控制器，进行传输数据。中心控制器可加强对楼宇内所有实时信息的检测。本系统中，ZigBee无线网络的主要构成部分包括探测器节点、路由器及协调器，各个部分直接通过无线方式进行传输信息。协调器通过串口通信方式，将获取的信息传输给系统中心控制器，并反馈于相关的工作人员，以实现良好的楼宇火灾监控功能。

（二）系统设备间的通信。本系统的各个探测器节点，利用路由器将区域的状态信息传输给调器，协调器经过汇总全部的节点信息，并传递向控制器，从而实现了楼宇的火灾监测能。在系统运作中，探测器、路由器、协调器及控制器之间实现有效的信息传输，实现各项监测功能。系统中各个节点进行信息传输时的功能主要体现如下：①节点登录。在建立ZigBee无线火灾监测网络过程中，首先是采取协调器进行组建网络，并安装在楼宇内部的探测器中，最终应用于该网络当中。在网络中置入探测器后，首先进行搜索附近的网络，将最短路径的路由器置入网络中。探测器将搜索信息发送给协调器，并进行保存基本信息，为节点的管理提供充分的依据。②汇报工作状态。工作状态信息可确保各个探测器节点的正常运行，正常连接各个协调器。在组成系统网络后，协调器进行接收该节点的状态信息，并进行保存此节点发送状态信息的次数，以增强查询的方便性。在相应的时间内，协调器会进行查询各个探测器节点的状态信息，在节点未向协调器发送状态信息的情况下，协调器将会主动要求该节点将状态信息发送给协调器。在发送请求信息的情况下，探测器节点未向协调器发送状态信息，则通过协调器会发现探测器节点发生故障，并显示相关的信息。③警情汇报。系统正常工作后，探测器节点将会收集相应的温度信息，并进行判断该范围内是否发生火情。在发现火情产生的情况下，探测器节点会在第一时间通过路由器接，向协调器发送相关的告警信息。协调器接收告警信息后，将进行更新探测器节点的状态信息，并向控制器传送该告警信息。控制器接收到告警信息后，将会显示MAC地址、地理信息等火情节点基本信息。此时，监控人员通过了解控制器显示的探测器节点信息，从而采取相应的火情处理方案。另外，控制器同时还会给发生火警的探

测器节点发送确认信息，探测器节点将会作出相应的动作，比如闪灯提示火情的位置，利用通过路由器及协调器向控制器传递确认消息，以实现良好的警情汇报功能。④节点联动控制。在系统运作过程中，探测器节点发现有火情产生，并反馈于控制器，将向系统内的节点发送控制信息，比如通过闪灯等操作，以改变火灾现场的节点的休眠状态。实际的操作如下：在出现火情后，控制器向节点发送控制信息，节点将退出休眠状态，实现节点的联动，直到

消防工作人员的到来。在解除警情后，控制器将会向节点发送相应的复位命令，节点将会解除最初的报警状态，并实现复位操作，从而进入稳定健康的工作状态。

结束语：随着社会经济的全球化发展趋势，智能楼宇概念的内涵和外延逐渐丰富化、多元化，不断为住户提供更加舒适安全的生活方式。ZigBee作为一种全新的通信技术，其应用可进行综合处理传感器数据，有效减少了数据传输流量，实现节点的低能消耗量，从根本上保障系统火灾报警精准率的提高。综上所述，通过将传感器作为终端的数据采集手段，采取zig

Bee无线传输技术作为媒介，进行设计温度监测系统，从而为智能楼宇高管理提供充分的技术支撑。

参考文献：

[1] 赵文静.基于ZigBee技术的智能楼宇监测系统的设计[D].杭州电子科技大学,2010.

[2] 朱科,吴荣庆,邱扬.基于ZigBee技术的智能楼宇火警监测系统的设计[J].科技传播,2012,17(13):203-204.