基于zigbee的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。就我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表和撰寫(xiě)的研究成果，也不包含為獲得華東交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料。如在文中涉及抄襲或剽竊行為，本人愿承擔(dān)由此而造成的一切后果及責(zé)任。本人簽名____________導(dǎo)師簽名__________年月日-45-本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題名稱：基于ZigBee的災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院（系）：年級(jí)專業(yè)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：完成日期：-45-一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題

2、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(shì)。因此，有效的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)成為保護(hù)人身生命財(cái)產(chǎn)安全的重要設(shè)施。從火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程來(lái)看[1]，大致可以分成三個(gè)階段：多線性火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，總線型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)[2]和無(wú)線型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)[3-4]。多線性報(bào)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(bào)警系統(tǒng)取代，這種自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)己采用微處理器控制，通過(guò)總線與控制器實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(fèi)用，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)

3、的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)大多數(shù)為此類產(chǎn)品[5]。但隨著社會(huì)的發(fā)展，這一系統(tǒng)已逐漸暴露出它的問(wèn)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(jià)高、功耗大、擴(kuò)展能力差、設(shè)計(jì)、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(wèn)題的最佳方法就是取消硬線連接，使用可以即插即用的無(wú)線系統(tǒng)。國(guó)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(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。目前，國(guó)外在無(wú)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(kāi)發(fā)了全功能傳感器。極少數(shù)企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[7]。但是目前國(guó)外的類似產(chǎn)品，主要是作

4、為樓宇自控系統(tǒng)的附屬子系統(tǒng)，不符合我國(guó)有關(guān)火災(zāi)報(bào)警必須自成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，因此國(guó)外目前的無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在我國(guó)消防消防領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。主要的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有藍(lán)牙技術(shù)[8]、紅外線技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)、ZigBee技術(shù)等，這些技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)[9]。火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)除了要求具有較好的可靠性，穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性外，我們還希望火災(zāi)報(bào)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(diǎn)，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)功耗大，都不適用于火災(zāi)報(bào)警。而ZigBee技術(shù)由于低功耗，低成本，組網(wǎng)能力強(qiáng)，成為火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的最佳選擇。在國(guó)內(nèi)，對(duì)于無(wú)線傳感器

5、網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)報(bào)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(jì)平臺(tái)也不近相同。這些研究主要集中于網(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(wú)線樓宇火災(zāi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，基于ZigBee的智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。隨著ZigBee技術(shù)逐步成熟，國(guó)內(nèi)多家單位將基于ZigBee的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、煤礦安全、遠(yuǎn)程抄表、智能家居等領(lǐng)域開(kāi)展了研究，從理論和實(shí)踐上獲得了突破，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)無(wú)線化的時(shí)代即將到來(lái)。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題ZigBee作為一種低功耗、低成本、高可靠性的無(wú)線通信技術(shù)，是非常理想的選擇[1

6、0-11]。而近年來(lái)各國(guó)學(xué)術(shù)界在無(wú)線傳感器理論研究和實(shí)踐中所積累的理論和經(jīng)驗(yàn)，為我們搭建基于ZigBee的無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)提供了重要的技術(shù)支撐。-45-1、本系統(tǒng)是基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)[12-15]，系統(tǒng)一改傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)布線難、后期維護(hù)復(fù)雜、誤報(bào)率高、一些特殊場(chǎng)合不適用等一系列問(wèn)題。2、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)分為三個(gè)模塊：傳感器模塊、無(wú)線傳輸模塊，上位機(jī)模塊，傳感器模塊用于探測(cè)各個(gè)區(qū)域的溫度、濕度、煙霧情況，通過(guò)無(wú)線傳輸模塊送到上位機(jī)系統(tǒng)，完成對(duì)環(huán)境中溫度、濕度及煙霧的

7、測(cè)量。3、系統(tǒng)的監(jiān)控。本系統(tǒng)采用相應(yīng)上位機(jī)軟件，用于操作人員進(jìn)行全網(wǎng)監(jiān)控。系統(tǒng)完成對(duì)環(huán)境溫度、濕度及煙霧氣體檢測(cè)，某項(xiàng)值超標(biāo)即出發(fā)報(bào)警，同時(shí)實(shí)時(shí)記錄報(bào)警信息。4、系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用CC2530單片機(jī)，作為無(wú)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(jì)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(yǔ)言編程。三、研究步驟、方法及措施1、對(duì)ZigBee技術(shù)進(jìn)行深入的了解：了解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)配置和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2、確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案：系統(tǒng)