基于物联网ZigBee技术的消防报警系统的设计研究

【摘要】    公共区域的消防报警系统主要组成部分包括线路和传感器设备，布线也十分繁琐，前期投入大，其隐蔽工程维护维修困难。借助ZigBee技术让消防报警系统从有线向无线发展，可以有效解决消防报警系统现有的不足。且这一技术应用成本更低，能耗少，效率高，所以对于学校、小区、写字楼、工厂等地区的应用都有显著优势。对此，本文介绍了研究的一些基本概念，并重点介绍系统设计的思路和方案，研究物联网ZigBee技术的消防报警系统软硬件设计，为物联网ZigBee技术应用提供一些思路。

【关键词】    物联网    ZigBee技术    消防报警系统    设计

一、智能消防报警系统设计的意义

火灾可能随时发生，尤其是对于现在的高层建筑，建筑密集度比较高，且各用户的电气设备增多，所以一旦发生火灾，就可能迅速蔓延，导致严重的经济损失，这种情况一般都很难预警。在火灾发生时，如果通讯线路被烧坏，消防指挥中心可能无法第一时间接收到报警信号，这样也会导致国家的财产损失和人员伤亡。现代消防系统是智能安防的重要组成部分，通过在建筑中安装物联网传感设备，借助无线网络及时将火灾信息或预警信息快速传递到消防报警指挥中心，借助大数据服务器进行分析，便于制定决策，分析起火原因，并做好火势控制的指导，这样消防人员的救援工作就可以顺利开展。此外，在这样的智能消防报警系统中，数据中心智慧平台还可以启动远程灭火设备，这样消防设施就可以切实发挥作用，最大限度的保证救援质量和效率。

二、相关概念分析

2.1物联网及核心技术

物联网技术借助传感设备及无线网络，构建一个庞大的智能化网络，实现物物以及人与物之间的高效信息交互。物联网能够实现这一功能，是通过传感器、射频识别、嵌入式技术等应用。若把人体比作物联网，相关技术的整合应用就类似人类大脑的功效。借助多个技术的整合，能够让物联网作为一个整体，切实发挥作用。传统消防报警系统很难达到现代安防工作的需要，所以将物联网ZigBee技术应用进来，可以有效弥补传统安防技术的不足。

2.2 ZigBee技术

ZigBee技术是一种近距离、低功耗低复杂性、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，这一技术在远程自动控制方面具有显著的应用优势。将这一技术和射频识别技术相结合，能够发挥两种技术的优势，促进系统设计的优化。目前，ZigBee技术因为其应用优势突出，在智能家居、智能抄表、环境监测、物联网等领域都有广泛应用。

2.3 火灾自动报警系统

这一自动报警系统的主要组成部分包含火灾探测器以及火灾报警器，其中，火灾探测器是在现场进行安装的，用于监视现场的情况，如果有火灾情况发生，可以及时预警。而火灾报警器主要是在消防控制中心安装的，负责对火灾探测器的监测和控制，在火灾苗头出现时，可以通过声光报警器来进行信号发射，这样就可以及时启动联动设备，及时将火源消灭控制住。

三、基于物联网ZigBee技术的消防报警系统设计

如下图1所示，为基于物联网ZigBee技术的消防报警系统总体设计。

以ZigBee技术为基准，进行消防报警系统设计，需要结合具体的消防报警要求来，现代消防报警系统，要尽可能的实现自动化、智能化。无线传感节点则是扮演了网络终端的角色，相应传感器节点能够及时对于环境中的温度以及烟雾情况进行监测，可以结合具体的指标数据进行异常信号的采集。传感器在接收到各个数据节点的信号后集中传输到消防报警系统控制中心，由控制中心进行处理分析后给出具体指示。

消防报警系统功能是对系统正常运行进行控制，这里包含对于整个网络系统控制和管理。在对于节点信息进行汇总后给出最后决策，确定是安全隐患的情况下，会及时启动报警装置。

在这一报警系统中，传感器在信息采集后，借助无线传感节点将信息传输到ZigBee路由器位置，再通过路由器对数据进行集中传输，达到ZigBee协调器，协调器能够将手机的信息进行分析和评估，再将信息传输到报警中心，通过报警中心进行报警信号发送。进行数据分析和评估并不是简单的执行，要结合具体的情况分析。如果系统检测到有烟雾信号，但是温度正常，则可以暂时不用报警，如果温度和烟雾信号同时出现异常，则会立即发出报警信号，提醒及时救火。

以物联网ZigBee技术为基准，设计消防报警系统，能够确保相应系统的复杂线路问题得到缓解，通过无线传输，能够减少很多麻烦，且ZigBee技术本身还具有自组网络功能和自愈功能，这些功能能够有效增加或者消减网络节点，在节点出现位置的變化，或是节点被破坏的情况下，可以结合网络中的拓扑结构寻找新节点和路由，确保网络有序运行，减轻人为工作量。

四、系统硬软件设计

4.1硬件设计

基于物联网ZigBee技术的消防报警系统硬件设计中，要将数据采集终端和数据接收终端作为重点。传感器、MCU、AD芯片等部件构成数据采集端。接收端也是由多个异步串口连接，还连接了蜂鸣器、LCD、芯片等部件。而总线和无线传输模块相连接，其功能和终端接收设备对等，可以借助GPRS无线通信网络将信号传输到控制中心，再将接收的数据信息传输到主机位置。如图2所示。

4.2软件设计

在此消防报警系统软件设计中，包含了数据采集节点、协调器节点以及主控制器设计，这些都是消防报警系统中的关键软件设计部分。通过串口接收ZigBee无线网络的火灾环境信息，做好解析和处理，再将相关信息保存后传输到GPRS模块，借助串口接收相关控制命令或其他信息数据，做好分析处理后将其传输到ZigBee网络中的协调器位置，完成软件的基础设计。如下图3所示，为软件流程框架：

五、结束语

基于物联网ZigBee技术的应用，可以通过移动通信技术以及大数据技术等整合应用，发挥技术整合的优势，有效实现火灾监测和救援工作，形成高效的消防服务机制。将ZigBee技术引入到消防报警系统中，通过系统框架和软硬件设计，为消防系统提供正确的决策支持，制定救援路线和方案，确保最大效率的完成救援任务。对消防报警系统进行实际应用，得出该消防报警系统的稳定性良好，准确性也比较高，实际使用中的误报漏报情况很少发生，能够为救援工作提供有力的帮助，节约消防救援时间、提升救援精准度。

参  考  文  献

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张飞（1981.12），汉族，江西九江，大学本科，副教授，研究方向：计算机技术、通信技术。