基于ZigBee的学生宿舍防火监控系统

孙安全 于本成 李友宏

摘要：结合大学生宿舍防火需要，设计了基于ZigBee的大学生宿舍防火监控系统，基于ZigBee的学生宿舍防火监控系统是通过在学生宿舍安置温湿度传感器节点、烟雾传感器节点，实时监测宿舍温湿度、烟雾浓度，以达到宿舍防火监控的目的，系统采用ZigBee无线通信，无需布线，安装使用灵活、方便，易于扩展。

关键词：防火；ZigBee；监控系统；节点

中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）25-5968-03

Dormitory Fire Monitoring System Based on ZigBee

SUN An-quan，YU Ben-cheng， LI You-hong

（Xuzhou College of Industrial Technical，Xuzhou 221400，China）

Abstract： Combined with the college dormitory fire needs， design a college dormitory fire monitoring system based on ZigBee， dormitory fire monitoring system based on ZigBee is through the placement of temperature and humidity sensor， smoke sensor nodes in a student dormitory， dormitory，real-time monitoring of temperature and humidity smoke concentration， in order to achieve the purpose of dormitory fire monitoring system， using ZigBee wireless communication， no wiring， flexible installation and use， convenient， easy expansion.

Key words： fire； ZigBee； monitoring system； the node

近年来，随着我国高校的普遍扩招，校园建设的规模逐步扩大，高校的火灾问题比较突出，给师生的生命和校园财产安全造成了严重的威胁，大学宿舍是学生远离父母求学居住的第二个家，只有这个家安全舒适了，才能为学生营造一个良好的生活学习环境，才能使学生的求学生涯更加美好。高校学生宿舍火灾屡有发生，使国家、学校和家庭蒙受不同程度的损失。当前高校学生宿舍突出的问题是火灾隐患问题，而宿舍火灾隐患具体体现在学生违章使用热得快、电饭煲等大功率电器，宿舍内私拉电线以及违章吸烟等。目前绝大多数的高校在宿舍防火管理工作中，主要还是宿管工作人员人工管理，及时抽查宿舍违章用电情况、学生抽烟情况，不能对宿舍整体情况做全面的监控，因此，高校学生宿舍是学生学习生活的主要场所，做好学生宿舍的消防安全工作对于建设平安和谐校园具有十分重要意义。学校应随时对宿舍温湿度、烟雾浓度进行24小时的实时监控，切实保障学生人身和财产安全。

1 系统的总体设计

1.1 ZigBee创新特色概述

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。ZigBee技术是最近发展起来的一种近距离无线通信技术。因此从原材料的选择和采用方面大大加强了本系统的可实现性和可操作性。使得本系统有大范围应用的可行性。学生宿舍防火监控系统是应用 ZigBee无线通信技术，通过在学生宿舍安置温湿度传感器节点、烟雾传感器节点，实时监测宿舍温湿度、烟雾浓度，以达到宿舍防火监控的目的，系统采用 ZigBee无线通信，无需布线，安装使用灵活、方便，易于扩展。现在大多数的大学校园里对宿舍防火的监控还是停留在宿管工作人员的人工检查管理，该文对整个系统进行了概述，对系统的硬件软件的设计做 了系统的阐述。本系统功能还可以进行扩展，可以根据需要加入红外传感器节点，可 以实时监测有没有人进入宿舍，进行宿舍的防盗监控；加入电流传感器节点、电压传感器节点，实时采集宿舍的电流、电压情况，以杜绝宿舍使用大功率电器的情况发生。ZigBee终端安装使用灵活、方便，系统易于扩展，相信随着无线技术和传感器的迅速发展，该套系统也会得到不断完善和广泛应用。

1.2 宿舍防火监控系统结构图

本系统主要是采用 ZigBee无线通信技术，无需布线，在宿舍天花板楼道里安装带有温湿度传感器和烟雾传感器的终端节点，通过传感器采集宿舍和楼道的温湿度、烟雾浓度，将采集到的信息通过 ZigBee射频模块进行无线发送，发送到安装在每层楼中央位置的路由器节点，路由器将收到的信息发送到整个宿舍楼的协调器节点，协调器通过RS232串口与监控主机相连，通过监控 PC机实现报警，从而达到宿舍防火监控的目的。系统的总体结构如图1所示。

2.2 温湿度传感器

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。DHT11单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗。产品为4针单排引脚封装，连接方便其性能指标如下：

2.3 烟雾传感器

烟雾传感器就是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

烟雾传感器分类：

1） 离子式烟雾传感器

该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。

2） 气敏式烟雾传感器

气敏传感器是一种检测特定气体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（R11、R12） 的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。

3） 光电式烟雾传感器

光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。

封装好气敏元件有6只针状管脚，其中4个脚用于信号取出，2个用于提供加热电流。其电路图如图4所示。

3 系统的软件设计

系统的软件设计主要有采集模块的软件设计、ZigBee无线模块的软件流程设计以及监控中心的软件设计，ZigBee网络具有3种拓扑形式：星形拓扑、树形拓扑、网状拓扑。整个系统的软件架构如图5所示。

4 结束语

该电路设计简单，并能较好的达到设计要求，通过学习这方面知识，有效的增强设计应用能力和创新能力的培养。