末期論文基于ZigBee的火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計

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1、本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：基于ZigBee的災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計學(xué)院（系）：年級專業(yè)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：完成日期：11一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多,火災(zāi)隱患也隨之增加,火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量及其造成的損失都呈逐年上升趨勢。因此，有效的火災(zāi)報警系統(tǒng)成為保護(hù)人身生命財產(chǎn)安全的重要設(shè)施。從火災(zāi)報警系統(tǒng)的發(fā)展過程來看[1]，大致可以分成三個階段：多線性火災(zāi)報警系統(tǒng)，總線型火災(zāi)報警系統(tǒng)[2]和無線型火災(zāi)報警系統(tǒng)[3-4]。多線性報

2、警系統(tǒng)由于電路復(fù)雜、布線多、可靠性差，已經(jīng)逐漸被總線型報警系統(tǒng)取代，這種自動報警系統(tǒng)己采用微處理器控制，通過總線與控制器實現(xiàn)信號傳送，它同以前的產(chǎn)品相比有了很大的飛躍，布線工作顯著減少，安裝調(diào)試變得容易，降低了安裝和維修費用，目前國內(nèi)生產(chǎn)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)大多數(shù)為此類產(chǎn)品[5]。但隨著社會的發(fā)展，這一系統(tǒng)已逐漸暴露出它的問題。由于采用了有線連接，線路容易老化或遭到腐蝕、磨損，系統(tǒng)耗材多、造價高、功耗大、擴展能力差、設(shè)計、施工與維護(hù)復(fù)雜[6]。在火災(zāi)發(fā)生前后不能有效地發(fā)揮其作用。解決這些問題的最佳方法就

3、是取消硬線連接，使用可以即插即用的無線系統(tǒng)。國際上許多著名的大學(xué)和公司紛紛從不同的層次、不同的角度對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究和開發(fā)。目前，國外在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究已經(jīng)取得了一些積極的研究成果，他們已經(jīng)成功地開發(fā)了全功能傳感器。極少數(shù)企業(yè)已經(jīng)開始使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[7]。但是目前國外的類似產(chǎn)品，主要是作為樓宇自控系統(tǒng)的附屬子系統(tǒng)，不符合我國有關(guān)火災(zāi)報警必須自成系統(tǒng)的設(shè)計原則，因此國外目前的無線火災(zāi)自動報警系統(tǒng)在我國消防消防領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。主要的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有藍(lán)牙技術(shù)[8]、紅外線技術(shù)、W

4、i-Fi技術(shù)、ZigBee技術(shù)等，這些技術(shù)各有優(yōu)缺點[9]?；馂?zāi)報警系統(tǒng)除了要求具有較好的可靠性，穩(wěn)定性和實時性外，我們還希望火災(zāi)報警器的成本較低，方便我們大規(guī)模地在樓宇內(nèi)布置節(jié)點，但藍(lán)牙技術(shù)集成復(fù)雜，成本高，紅外線技術(shù)只能在兩種設(shè)備之間連接，Wi-Fi技術(shù)11功耗大，都不適用于火災(zāi)報警。而ZigBee技術(shù)由于低功耗，低成本，組網(wǎng)能力強，成為火災(zāi)報警系統(tǒng)的最佳選擇。在國內(nèi)，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)報警系統(tǒng)的研究主要是在許多大學(xué)的研究所進(jìn)行的，由于研究的目的不同，而所釆取的硬件設(shè)計平臺也不近相同。這些研

5、究主要集中于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、能量管理、路由算法及通信協(xié)議等，例如，基于ZigBee的無線樓宇火災(zāi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，基于ZigBee的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計等。隨著ZigBee技術(shù)逐步成熟，國內(nèi)多家單位將基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、煤礦安全、遠(yuǎn)程抄表、智能家居等領(lǐng)域開展了研究，從理論和實踐上獲得了突破，火災(zāi)報警系統(tǒng)無線化的時代即將到來。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題ZigBee作為一種低功耗、低成本、高可靠性的無線通信技術(shù)，是非常理想的選擇[10-11]。而近年來各國學(xué)術(shù)界在無線傳感器

6、理論研究和實踐中所積累的理論和經(jīng)驗，為我們搭建基于ZigBee的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)支撐。1、本系統(tǒng)是基于ZigBee技術(shù)的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)[12-15]，系統(tǒng)一改傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的總線結(jié)構(gòu)，采用ZigBee網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。解決了傳統(tǒng)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)布線難、后期維護(hù)復(fù)雜、誤報率高、一些特殊場合不適用等一系列問題。2、系統(tǒng)的總體設(shè)計。本系統(tǒng)分為三個模塊：傳感器模塊、無線傳輸模塊，上位機模塊，傳感器模塊用于探測各個區(qū)域的溫度、濕度、煙霧情況，通過無線傳輸模塊送到上位機系統(tǒng)，完成對

7、環(huán)境中溫度、濕度及煙霧的測量。3、系統(tǒng)的監(jiān)控。本系統(tǒng)采用相應(yīng)上位機軟件，用于操作人員進(jìn)行全網(wǎng)監(jiān)控。系統(tǒng)完成對環(huán)境溫度、濕度及煙霧氣體檢測，某項值超標(biāo)即出發(fā)報警，同時實時記錄報警信息。4、系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。系統(tǒng)采用CC2530單片機，作為無線傳輸模塊，DHT11溫濕度傳感器，QM-2型煙霧傳感器制作傳感器模塊，并設(shè)計PCB電路板。軟件方面采用TI公司的Z-Stake協(xié)議棧，進(jìn)行C語言編程。三、研究步驟、方法及措施111、對ZigBee技術(shù)進(jìn)行深入的了解：了解無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)配置

8、和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2、確定系統(tǒng)總體設(shè)計方案：系統(tǒng)設(shè)計原則，系統(tǒng)軟硬件設(shè)計方案，系統(tǒng)的功能。3、系統(tǒng)硬件設(shè)計及分析：本系統(tǒng)采用CC2530芯片，作為無線傳輸模塊，其中QM-2型煙霧傳感器[16]，DHT11溫度濕度傳感器，作為傳感器模塊。4、系統(tǒng)軟件設(shè)計及分析：CC2530采用IAREmbeddedWorkbench5.4進(jìn)行C語言編程，用protel99se軟件進(jìn)行傳感器模塊PCB板的制作，用Labview軟件進(jìn)行上位機系統(tǒng)的設(shè)計。四、研究工作進(jìn)度1-4周，查