基于Zigbee的火灾预警系统设计

陈晓虎 葛泽波

摘要：本设计针对校园安全管理工作的需求设计了一款基于Zigbee的火灾预警系统，系统主要由主节点监控台、采集节点、远程手机终端组成。通过实时监测各个采集节点的烟雾浓度信息，无线传输给主节点控制台进行处理和显示，并将烟雾浓度信息通过GSM远程发送给手机用户，实现对火灾信息的本地和远程实时监控。

关键词：火灾预警；Zigbee；STM32

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）07-0197-02

1 引言

目前大多数校园的消防安全工作是采用安全责任制的管理方式，这种方式下，管理员做的工作大多是定期检查灭火器，消防栓等。当看见有很大的浓烟时，才知道火灾发生，但有时火灾时在夜间发生的，而这时候管理员却在熟睡中，因为不能及早的发现而造成了很大的损失。

为了解决这一问题，将研究与设计一款基于STM32单片机为主控平台，结合Zigbee无线传感技术、GSM远程数据传输技术、TFT液晶显示技术的火灾预警系统。该系统能够实时监测各个采集节点的烟雾浓度信息，无线传输给主节点控制台进行处理和显示，并将烟雾浓度信息通过GSM远程发送给手机用户，实现对火灾信息的本地和远程实时监控。系统各模块互相协作，可以在火灾发生的前期对火灾进行报警，最大限度的减少火灾造成的损失，具有很好的经济价值和社会价值。

2 系统总体组成架构

如图1所示，系统使用模块化设计思想，从功能上划分为三层结构。第一层为从节点采集层，主要硬件实现对烟雾浓度参数的采集和向主节点进行数据传输。第二层为主节点监控层，主要硬件实现烟雾浓度参数的接收汇总、存储、处理和本地的监测。第三层为远程用户使用层，主要硬件实现在手机上进行远程数据的接收及监测。

2.1 主节点监控台

如圖2所示，主节点硬件主要由STM32主控模块、Zigbee无线模块、GSM无线模块、TFT液晶显示触摸模块及电源组成。Zigbee无线模块定时接收来自下层从节点的烟雾浓度参数数据，将这些数据发送给STM32主控模块，STM32主控模块对这些数据进行处理和存储后在TFT液晶显示触摸模块上显示，实现本地用户对火灾信息的监测，并进行声光报警提示。此外STM32主控模块还将火灾信息通过GSM无线模块发送给上层的手机客户端，从而实现远程手机用户对火灾信息的监测。

主节点的软件主要由系统初始化子程序、Zigbee数据发送接收及处理子程序、TFT液晶显示及触控数据处理子程序、GSM数据远程传输子程序、声光报警开关控制子程序构成。

2.2 采集节点

如图3所示，采集节点硬件主要由STM32主控模块、Zigbee无线模块、烟雾浓度传感器模块及电源组成。烟雾浓度传感器模块采用双冗余设计，其将烟雾浓度参数转换为电信号，将这些数据传输给STM32主控模块，STM32主控模块对这些数据进行处理和存储，并进行声光报警提示。STM32主控模块将烟雾浓度参数信息通过Zigbee无线模块发送给上层的主节点，从而实现对当前位置烟雾浓度参数信息的采集和传输。通过多传感器可实现降低误报警率。

采集节点的软件主要由系统初始化子程序、烟雾浓度传感器数据采集及处理子程序、Zigbee数据发送接收及处理子程序、声光报警开关控制子程序构成。

3 结语

本设计将STM32先进单片机控制技术、Zigbee无线传感器网络技术、GSM远程数据传输技术、TFT液晶显示技术进行系统整合，侧重于通过技术手段解决实际问题，因此本课题的研究成果还可以推广到类似的项目，如无线路灯控制系统、无线抄表系统、矿井无疑监控系统、城市供电监控管理系统以及其他类似的项目。可以说，研究基于Zigbee的火灾预警系统对今后开展其它工作和项目具有指导意义。

参考文献

[1]程春荣.基于ZigBee技术的水质监测系统的设计[D].杭州：杭州电子科技大学，2010.

[2]宋乐.基于GSM的多参数水质在线监测系统设计[D].太原：太原理工大学，2011.

[3]钟永锋，刘永俊.ZigBee无线传感器网络[M].北京：北京邮电大学出版社，2011.