浅谈ZigBee楼宇无线火灾监测系统.docVIP

浅谈ZigBee楼宇无线火灾监测系统 　　摘 要：无线火灾报警系统是采用无线探测装置进行火情探测的新型火灾报警系统，由无线火灾探测器和报警控制器组成。当探测到火情或设备出现故障时，无线火灾探测器能够发出相应的无线电报警信号，同时报警控制器接收该信号并实现火灾报警或火情处置。 关键词：ZigBee；火灾监测；楼宇监测 中图分类号：TP393 1 ZigBee技术概述 ZigBee来源于蜜蜂的八字舞，是基于IEEE802。15。4的短程低速低功耗的无线通信技术，具有复杂度低、消耗功率低、设备成本低、数据传输速率低等特点。ZigBee网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，在物联网领域具有非常强的可应用性。 ZigBee技术是基于IEEE802。15。4标准研制开发。该标准对数据传输的物理层和媒质访问层进行了定义。其中无线网络中数据通信所占有的频率范围以及数据传输的基准速率由物理层规范设定，而工作于同一频段的多个无线电信号怎样对空中频段进行分享则由媒质访问层进行设定。虽然定义了物理层和媒质访问层，但设备兼容性依然因没有统一的规范而出现问题。不同的设备厂商依据不同的使用规范生产产品，在设备互联时就常常无法兼容，使系统间的通信无法实现。 2 ZigBee协议规范 完整的ZigBee协议栈自上而下由应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成，如图1所示。每层完成特定的功能并以特有的方式与上层相连。在协议栈中每层通过数据实体进行数据传输而网络所承担的服务类型则由管理实体进行约定。层与层之间设有服务接入点，并提供众多方法以实现各层的服务实体的连接及相应的服务操作的完成。 图1 ZigBee协议栈组成 3 总体设计 3.1 系统总体结构及各部分功能 本系统主要由楼宇内的探测器节点、路由器、系统协调器以及系统的中心控制器四部分组成。其中，探测器节点是感温节点即通过温度的变化进行判断火情，根据不同楼宇结构设置在楼宇内不同的房间内。路由器除了完成数据的传输外也可以完成探测器节点的功能。协调器对接收到的信心进行整理后可以通过有线方式与系统中心控制器进行数据传输。中心控制器可以监测到楼宇内的实时信息。在本系统内，由探测器节点、路由器及协调器三者构成了ZigBee无线网络，三者之间可以直接通过无线方式进行信息的传输。而协调器将信息传输给系统中心控制器时可以采用串口通信方式将获取的信息告知相关人员，以完成对楼宇的火灾监控功能。 3.2 系统设备间的通信 在本系统中，各个探测器节点通过路由器将探测区域的状态信息传递给协调器，协调器将汇总的所有节点信息传递给控制器，由此实现了楼宇的火灾监测能。在系统工作过程中，探测器、路由器、协调器及控制器之间通过信息的有效传输完成了上述功能的实现。在系统中各个节点进行信息传输时主要包括节点的登录、节点工作状态的汇报、网络中警情汇报、节点联动控制几部分，接下来将各部分功能进行简要说明。 3.2.1 节点登录 在建立ZigBee无线火灾监测网络时，系统首先需要利用协调器进行网络的组建，当总体网络结构建立后，安装在楼宇内部的探测器就可以加入到该网络中进行工作。在探测器加入网络是，探测器首先会对附近的网络进行有哪些信誉好的足球投注网站，有哪些信誉好的足球投注网站到最短路径的路由器或协调器加入网络。当探测器有哪些信誉好的足球投注网站到并加入网络后，会将包括自身位置信息等内容的登陆消息发送给协调器。协调器在成功接收登陆消息后，会将此消息传递给控制器同时在协调器内部将加入的探测器节点的基本信息进行保存，以便日后对该节点进行管理。在探测器向控制器发送的登录消息中包括该节点的一些基本信息。 3.2.2 工作状态汇报 工作状态信息主要保证系统内各个探测器节点的正常工作及探测器节点与协调器之间的正常连接。在系统网络组成后，探测器节点正常工作时为了告知协调器其正常工作状态，会周期性的想协调器发送自身的状态信息。协调器在接收到该节点的状态信息后悔将当前信息保存在一个缓冲区内并记录此节点发送状态信息的次数，以供查询。协调器在一段时间内会对各个探测器节点的状态信息进行查询，若发某个节点在一段时间内未向协调器发送状态信息，则协调器会主动向该节点发送请求信息，要求该节点将状态信息发送给协调器。若发送请求信息后，探测器节点仍然未向协调器发送状态信息，则协调器会认为该探测器节点发生故障并显示该故障节点的基本信息。 3.2.3 警情汇报 在系统正常工作后，系统内的探测器节点会实时对所管辖范围进行温度信息的采集，并根据所采集到的温度信息对该范围内是否发生火情进行判断。一旦发现有火情产生，则探测器节点会立即通过路由器或直接将告警信息发送给协调器。协调器接收到来自于探测器节点的告警信息后会立刻更新节点状态表中探测器