基于LabVIEW平台的无线火灾报警系统

韶关学院物理与机电工程学院　罗　欢　洪远泉　文昊翔　曾德杰



基于LabVIEW平台的无线火灾报警系统

韶关学院物理与机电工程学院罗欢洪远泉文昊翔曾德杰

【摘要】针对传统的短距离传输和有线传输方案的不足，本文提出了一种在LabVIEW平台上设计的火灾报警系统。本系统采用CC2530和STC12C5A60S2单片机作为核心控制器，使用ZigBee物联网技术、GSM/GPRS移动通信技术、LabVIEW虚拟仪器软件开发平台与火灾报警系统技术相结合，完成系统软硬件电路设计。

【关键词】LabVIEW；无线；火灾报警；GSM/GPRS

本论文出自韶关学院2015年度科研项目（S201501006）。

1　概述

随着现代社会的高速信息化发展，智能家居技术也在迅猛地发展，火灾报警系统已经在各大领域中起着举足轻重的作用。随着网络的不断发展，火灾报警系统已经渐渐进入每家每户，成为智能家居实现不可缺少的设备。相对于传统的火灾报警系统来讲，新型的火灾报警系统打破传统有线传输和短距离传输的瓶颈，这种新型的智能报警系统技术将带领社会更好地发展，在未来的安全管理上占有一席之地[1]。无线火灾报警系统能够实现无线长距离的传输，并且传输速度快，同时检测到的数据精确度高，实时性好，使得用户能够及时、准确地发现火灾并判断火灾类型，从而能够及时的通知工作人员、消防部队等迅速到达现场，自动火灾监控报警系统在此起到了非常大的作用[2]。

在社会经济和文化的不断发展下，火灾报警系统也在不断发展和完善，不仅数据准确度提高，传输数据域数据处理技术也不断提高，从而使得火灾报警系统在日常社会生活中的实用性更强，影响力更大[3]。

2　系统总体设计

本文提出一个由监测点、中继点和上位机组成的无线火灾报警系统，使用ZigBee的无线传输技术、GSM/GPRS移动通信技术、LabVIEW虚拟仪器软件开发平台与火灾监控报警系统相结合，针对传统火灾报警器的不足，设计出一套集信息采集、传输后、处理以及监控报警于一体,采用ZigBee无线通信技术,使用2G/3G移动通信网络进行数据的远程传输的一种全新的无线火灾报警管理系统。

图1　系统总体设计宽途

火灾报警系统总体设计框图如图1所示，主要由终端采集节点、系统基站、远程监测主机与计算机组成，在本文中，选用CC2530芯片来实现ZigBee的接收与发送，选用STC12C5A60S2单片机作为系统基站与远程监测主机的主控芯片。多个终端采集节点将采集到的温湿度、烟雾浓度等信息通过ZigBee网络发送到系统基站，系统基站主要是将接受到的信息进行分析处理然后通过GSM网络发送至远程监测主机模块，然后通过串口通信传输至计算机，计算机作为上位机通过LabVIEW软件实现数据显示功能，并且能对接收到的数据进行分析处理[4]。

3　系统软件设计

从软件设计来看，可以将本系统分为监测器、协调器与接收器三个部分。其中，监测器主要负责数据采集，主要包括传感器电路，ZigBee无线模块电路；协调器主要负责对数据进行分析处理，并通过GSM电路发送，可分为主控电路、ZigBee无线模块电路、GSM电路；接收器主要负责接收数据，并通过PC上位机的LabVIEW平台对数据进行显示，如图2所示。

图2　系统软件设计图

监测器的软件系统设计是通过模块化的设计思路来进行程序的设计与开发的，整个程序设计采用的是C语言，在IAR Embedded Workbench编译环境下对监测器程序进行设计。首先是对监测器的功能进行分析考虑，监测器要实现的功能是驱动温度传感器、湿度传感器和烟雾浓度传感器来测量环境的温度、湿度、烟雾浓度等参数并将采集到的数据发送到MCU分析处理再通过RF发送器发送[5]。工作流程如图3所示。

图3　监测器程序流程图

协调器的软件设计要实现的功能是使CC2530接收到数据并判断无误后，通过串口发送到MCU进行数据处理，再通过串口驱动GSM模块工作发送采集到的数据。接收器的软件设计要实现的功能是判断GSM模块接收到数据是否准确后，然后通过串口发送到单片机进行数据处理然后通过串口发送到PC机并在上位机上面显示。

上位机的设计是在LabVIEW开发平台上采用G语言编程实现的，实现的功能是对串口输入的数据进行分析处理，并且可以根据用户的喜好，建立自己的虚拟仪器[6]。工作界面如图4所示。

图4　上位机初始化画面

图5　系统测试图

图6　整体系统图

4　系统测试

检测火灾报警系统是否达到预期效果最直观的方法就是观察上位机LabVIEW软件界面情况，整个界面由三部分构成：串口设置、报警参数设置和数据曲线。上图6所示的是上位机LabVIEW软件初始化时的界面，在该界面可以设置串口号、校验位、数据位、波特率等参数，并且可以设置温度、湿度、烟雾浓度的上限值，当监测到的数据超过预设的上限，上位机中对应的警报灯就会亮起并发出警报声。图5为在烟雾浓度与湿度高的情况下的测试图，系统整体图如图6所示。

5　结束语

本文提出了一种基于LabVIEW平台的无线火灾报警系统，使用ZigBee无线模块进行数据传输，并在LabVIEW平台上进行动态显示。经测试该系统能达到预期目标，在实际生活中应用价值高，实用性强。

参考文献

[1]沈勇.基于Zigbee和Labview的高校宿舍火灾无线报警系统[J].电子技术,2012,07:55-56+50.

[2]刘阳.基于虚拟仪器技术的无线智能火灾自动报警系统研究[D].天津理工大学,2012.

[3]牛明强.基于物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统[D].安徽理工大学,2014.

[4]颜学义.基于ZigBee的智能火灾报警系统设计[D].国防科学技术大学,2008.

[5]岳博棽,龚晓婷,王泽,孙统,杜熹,张嘉琪.基于ZigBee通讯技术的火灾智能报警系统构建[J].天津理工大学学报,2014,05:61-64.

[6]范景祥,赵麟杰,胡学聪.基于Labview平台的隧道火灾报警监控系统[J].中国交通信息化,2010,12:115-118.

罗欢（1992-）， 男，江西进贤人，硕士，韶关学院助教，主要研究方向：物联网，嵌入式技术。

洪远泉（1979-），男，硕士，韶关学院高级实验师，主要研究方向：嵌入式系统技术及应用。

文昊翔（1984-），男，博士，韶关学院讲师，主要研究方向：多媒体信号处理技术及应。

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