基于ZigBee技术的火灾报警系统设计
ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用
ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用1. 引言1.1 引言在现代社会，火灾安全问题备受重视。
特别是在大型建筑和公共场所，火灾的发生往往会造成巨大的财产损失和人员伤亡。
火灾自动报警系统的设计和应用显得尤为重要。
本文将深入探讨ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用，分析其优势和局限性，探讨如何更好地利用这一技术提高火灾安全性能，降低火灾风险。
希望通过对这一话题的研究，能够为提升火灾自动报警系统的效率和可靠性提供一定的参考和建议。
2. 正文2.1 ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用ZigBee技术可以实现火灾自动探测和监控。
通过在建筑内部安装ZigBee传感器节点，可以实时监测环境温度、烟雾浓度等参数，一旦检测到火灾危险信号，立即传输报警信息至控制中心，实现火灾自动探测和监控功能。
ZigBee技术可以实现远程报警和联动控制。
将ZigBee通信网关连接至互联网，可以实现远程监控和报警功能，即使用户不在现场也能接收到火灾报警信息，及时采取相应措施。
ZigBee技术还可以实现与其他安防设备的联动控制，如灭火系统、疏散系统等，提高整体安全性能。
ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用，不仅提高了火灾检测和报警的准确性和响应速度，还提升了系统的智能化和联动性，为建筑安全提供了更加可靠的保障。
在未来的发展中，随着ZigBee技术的不断完善和普及，火灾自动报警系统将更加智能化、便捷化，为人们的生命和财产安全保驾护航。
3. 结论3.1 结论通过对ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用进行深入研究和分析，可以得出以下结论：1. ZigBee技术能够有效提高火灾自动报警系统的可靠性和稳定性，通过无线传输数据的方式实时监测火灾信息，及时报警和采取相应的措施，可以有效减少火灾的损失。
2. ZigBee技术具有低功耗、低成本、低复杂度等优点，使得其在火灾自动报警系统中的应用更加实用和可行。
3. ZigBee技术的标准化和规范化也为火灾自动报警系统的建设提供了更多的选择和便利，使得不同厂家的设备可以更好地兼容和互联，提高系统的一体化和协调性。
基于ZigBee技术的火灾报警系统设计
基于ZigBee技术的火灾报警系统设计发布时间：2021-02-02T06:55:36.123Z 来源：《现代电信科技》2020年第15期作者：何金涛[导读] 对于分布式火灾报警系统存在的缺陷，通过设计适用范围更广的无线火灾报警系统，能够进一步发挥火灾报警系统的警示作用，降低居民的财产损失，保障居民的人身安全。
利用51内核现代新型单片机器STC89C52，运用温度传感器设备与烟雾传感器设备，实现共同接收信息，借助CC2530构成的Zigbcc网络，达到无线传输的效果。
文章主要基于ZigBee技术的火灾报警系统设计展开分析，以期为业内工作者提供重要参考依据。
（攀枝花攀钢集团设计研究院有限公司四川攀枝花 617023）摘要：对于分布式火灾报警系统存在的缺陷，通过设计适用范围更广的无线火灾报警系统，能够进一步发挥火灾报警系统的警示作用，降低居民的财产损失，保障居民的人身安全。
利用51内核现代新型单片机器STC89C52，运用温度传感器设备与烟雾传感器设备，实现共同接收信息，借助CC2530构成的Zigbcc网络，达到无线传输的效果。
文章主要基于ZigBee技术的火灾报警系统设计展开分析，以期为业内工作者提供重要参考依据。
关键词：ZigBee技术；火灾报警；系统设计在物联网中，火灾报警系统装置受到人们的广泛关注，当前火灾报警系统的收集模式，主要应用CAN总线制方式，以有线形式进行检测模块与警报模块信号的传输，由于此种收集形式有许多问题，如布线复杂多变、出现火灾时容易造成连接线损毁等情况。
除此之外，多数报警系统的应用以单一传感器设备获取居民的环境信息为主，针对火灾无法提供实时响应信息，存在误报、漏报等情况。
基于此，提出利用多个传感器设备获得居民的基本环境信息，并借助无线数据传输技术手段将信息进行传输，使火灾报警系统更加完善，提高火灾报警系统的警报性。
除此之外，常规的传感器设备信息收集模块与警报电路之外，还增设ZigBee无线自组网部分，即可利用无线方式，将信息传输给小区物业，达到降低居民财产损失的效果。
基于ZigBee技术的无线火灾概率分级预警系统设计
会造成重大的火灾隐患 ； 系统 因传感器 固定无法更新换代 。 针对上述存在的问题 ， 本系统将多传感器检测融合技术和 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 无线技术相结合 ， 建设新型无线火灾 概率分级预警系统 ， 适应各种复杂环境的火灾预警和报警要求 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － １ ２ － １ ３ ； 修回 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ １ － １ ５ ．
等级参 数及转发 与本 路 由节点相 连接 的其他 路 由节点 的火警预测等 级参数 ， 具体 流程如 图 １ 所示 。
的监控点 ， 在各监控点安装监控设备 ， 然后通过综合布线将各监控点的监控信号连接到监控 中心 ， 监控中心
对上传的监控信号做出判断， 通过综合布线系统发出相应的控制信号 ， 控制监控点设备告警 ， 或是启动监控
点设备进行灭火。但是这种集中监控模式具有不可克服的缺陷 ： 大量布线 ， 占用 了有限的管道资源； 部分监
立无线数据通道。路由节点主要完成以下 ３ 个功能 ： 接收各传感器采集的实时信号 ， 将各传感器采集的环境信
号处理为预警数据 ， 并对 比内置的火警预测等级参数完成一次预警分析 ， 生成预警信号 ， 向受控设备发 出控制 信号 ； 向协调器发送预警数据及与本路由节点相连接的其他路由节点的预警数据 ； 接收协调器发送 的火警预测
基金项 目： 淮南师范学院科研项 目（ ２ ０ １ １ Ｌ Ｋ ９ ７ ｑ ） ； 安徽省优 秀青年人才项 目（ ２ ０ １ １ Ｓ Ｑ Ｒ Ｌ １ ３ ９ ）
作者简 介 ： 王 留留（ １ ９ ８ ３ － ） ， 女， 安徽阜 阳人 ， 硕士 ， 助理 实验师 ， 从事信号处理研究 ．
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需 要人 工来 给 予监查 ， 急 需一个 能 够综合 判 断多 种环 境 的火 灾 预警 系 统 ， 自动 判别 来 降 低人 为 干 预 ， 提 高 预
火灾报警系统设计
计算机科学与技术学院《ZigBee综合实践》课程设计报告设计题目：基于zigbee的火灾报警系统设计人员：程念学号：*********指导教师：***2015年4月目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1设计目标 (1)2设计内容 (1)3设计方案 (2)4实验所需器件 (3)5实验各模块电路设计 (3)5.1 核心板模块 (3)5.2 传感器模块 (4)6实验设计 (6)6.1目的 (6)6.2 系统原理图 (6)6.3完成实物图 (9)7调试与结果 (10)7.1核心代码 (10)7.2上位机测试 (12)8设计总结：（成员作用与体会） (13)9附件 (14)10成绩报告 (24)基于zigbee的火灾报警系统摘要随着经济的发展，高层建筑、地下建筑以及大型综合性建筑日益增多火灾隐患也随之增加，火灾发生的数量及其造成的损失都呈逐年上升趋势，因此，火灾报警系统成为保障人生命财产安全的重要因素。
而目前我国的火灾报警系统主要是总线型报警系统，由于外界环境因素的影响不可避免的会存在一定的误报率和漏报率，而且安装和维修成本很高。
伴随着ZigBee技术的出现和发展，它使无线型火灾报警系统成为了可能，基于网络化的火灾报警系统具有成本低、安装方便、稳定性高的特点。
ZigBee具有短时延和数据传输可靠的独特优势，它更适合于火灾报警系统中。
本设计以CC2530为核心控制芯片，采用Z-Stack协议栈作为协议平台组成一个小型的ZigBee网络，系统由一个协调器设备和一个终端设备组成一个小型网络。
终端设备作为传感器节点采集温度、烟雾数据，将终端设备放在室内的不同地方，将采集到的数据无线传输到协调器节点，通过串口将各个传感器节点的信息传输到上位机，上位机用VB编写，完成数据的显示和储存，基本上实现了家庭火灾报警系统所应有的功能。
【关键词】ZigBee 火灾报警CC2530Z-Stack协议栈《zigbee综合实践》课程设计：基于zigbee的火灾报警系统ABSTRACTWith the development of economy, high-rise buildings, underground structures and increasingly large comprehensive buildings, the fire hazard also will increase, the number of fires and the damage caused by rising trend year by year, as a result, fire alarm system become the important factor of people life and property security.And fire alarm system in our country at present is mainly form alarm system, because of the influence of the external environment factors, there are inevitably some non-response rates and the rate of false positives, and installation and maintenance cost is very high. Accompanied by the emergence and development of ZigBee technology, it makes no linear fire alarm system, fire alarm system based on network has characteristics of low cost, easy installation, high stability. ZigBee has the unique advantages of short time delay and data transmission is reliable, it is more suitable for fire alarm system.CC2530 this design as the core control chip, using Z - Stack protocol Stack as deal platform, forming a small ZigBee network and system consists of a coordinator and a terminal equipment of a small network. Terminal equipment as the data collection temperature, smoke sensor node, terminal equipment in different parts of the interior, the collected data wireless transmission to the coordinator node, through a serial port to transmit information of each sensor node to PC, PC written in LabVIEW software, complete the data display and storage, basically realized the function of fire alarm system of the family should have. 【Keywords】ZigBee , Fire alarm ,CC2530 Z - Stack protocol Stack;《嵌入式综合实践》课程设计：基于STM32和WiFi的遥控小车1设计目标本次设计要求能通过zigbee终端节点上火焰传感器采集火警信息，并将采集数据实时发送给协调器，检测是否有火灾发生，并且通过VB上位机显示出来；同时要求学生对CC2530芯片编程和zigbee协议栈有相当程度的理解以及熟练的应用，熟悉ZigBee 串口以及中断的使用，会基本的C语言熟练掌握IAR FOR 8051软件的使用与程序下载。
ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用
ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用一、ZigBee技术的基本原理ZigBee是一种低速、低功耗、低成本的无线通信技术，它基于IEEE 802.15.4标准，工作于2.4GHz频段。
ZigBee技术具有自组织网络、低功耗、低数据传输速率等特点，适合于对网络要求不高、数据传输量小、设备终端数量多的应用场景。
ZigBee技术采用星形网络、网状网络和集群树状网络等多种网络拓扑结构，可以根据实际应用的需求来选择合适的网络结构，以实现设备之间的互联互通。
ZigBee技术还采用睡眠唤醒技术，能够有效降低设备的功耗，延长设备的使用寿命。
二、ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用1. 火灾探测器在火灾自动报警系统中，火灾探测器是起到了至关重要的作用。
传统的火灾探测器需要通过有线连接的方式与控制中心进行通信，但是由于传统的有线连接方式存在成本高、安装难等问题，因此采用无线通信技术成为了一个更好的选择。
ZigBee技术可以使火灾探测器之间能够互相通信，形成一个网状网络，当某个探测器检测到火灾信号时，可以通过ZigBee网络将火灾信息传输给控制中心，从而实现火灾的自动报警。
2. 系统联动在火灾自动报警系统中，除了火灾探测器之外，还需要与其他设备进行联动，如烟雾排风系统、声光报警器等。
ZigBee技术可以实现不同设备之间的互相通信和联动，当火灾自动报警系统检测到火灾信号时，可以通过ZigBee技术将信号传输给其他设备，实现系统的自动联动。
3. 数据采集和监控除了火灾探测器和其他联动设备之外，火灾自动报警系统还需要对各个设备进行实时监控和数据采集。
ZigBee技术可以实现系统的远程监控和数据采集，使系统管理人员能够实时了解各设备的状态，并对系统进行远程控制和管理。
三、ZigBee技术在火灾自动报警系统中的未来发展趋势随着社会的不断发展和科技的不断进步，火灾自动报警系统的应用将会越来越广泛，而ZigBee技术在火灾自动报警系统中的应用也将会得到进一步的完善和发展。
基于zigbee的火灾报警系统设计
应task关联的事件处理。 在void GenericApp_Init( byte task_id )函数中我们主要修改数据包发送形式，以及添加初 始化UART的函数。在zigbee协议中数据包有三种传送方式：单点传送（unicast），多点传送（ multicast）和广播传送（broadcast）。本设计采用广播传送模式，数据的头俩字节定义为各节
信。FFD在网络中可以实现对网络的控制和管理工作; RFD主要负责简单的节点控制，传输的数据量很少，对传 输资源和通信容量占用较少，在网络结构中通常行使通信
终端的作用。
第二章 技术背景介绍
ZigBee标准定义了三种网络设备：ZigBee网络协调器（ZigBee Coordinator）、ZigBee网络路由器（ZigBee Router）、
HT66F50单片机模块（硬件） ：
第三章 基于ZigBee的智能火灾报警系统设计
ZigBee模块（硬件）
第三章 基于ZigBee的智能火灾报警系统设计
软件方面设计 （软件）
第三章 基于ZigBee的智能火灾报警系统设计
烟雾检测模块程序设计
第三章 基于ZigBee的智能火灾报警系统设计
主控遥控器软件设计
Zigbee模块设计最终目标是协调器设备开机便开始进行组建网络，路由设备开机并加入网络，然后 进行等待数据的到来，如果有数据来则把接收到的数据发送给相应网络的节点。协议栈自带的
Demo工程GeneralApp，相应的网络配置比较完善，因此可以利用其作为模板直接调试并完成对 该设计功能的任务。工程的应用层文件GeneralApp.c中的void GenericApp_Init( byte
基于Zigbee技术的消防报警系统设计
Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 无线消 防报警 系统 必须要 对监控 点位进行采 集和 数
传输 。
难 度大 ， 是 消 防高 危建筑 ， 具 有较 多的火 灾隐患 ， 一 旦发 生火 灾 据处理 ， 并实 现 网间节 点之 间的通 讯建 立 网络 ， 并将 信号 进 行
报 警 系统是 现 代科 学发 展 的产 物 ， 是 火灾 预报 的 重要 的 系统 ， 发挥着 越来 越重 要的 作用 。 但 是 往往火 灾报 警 系统的 搭建 必
基于 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技术 的消 防报警 系统设计
闰应 生（ 胜利 油 田 中心 医院 ， 山东
摘要： 消防安全 一直是 关 系广 大人 民群 众的 生命和 财产安
系统进 行 防 范火 灾和预 报 火 灾。本 文从 ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技 术 出发 对 无
东营
２ ５ ７ ０ ０ ０ ）
３数据采集与传输
利 用烟 感 （ 温感） 的颗粒 传 感器 （ 温 度 传感 器 ） 将 模拟 信 号 须考虑 在建筑 和设计 初期 ， 后期 由于成本 考虑和 管线铺 设等诸 转换成数字信号 ， 数字信号被送往微处理器； 微处理器进行信 多问题 ， 一 般无 法增 加火 灾报 警 系统 ， 那 么有没 有 一种 低成 本 号识 别和加 工 ， 然后 将数据 按 照 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 协议标 准 采用非 信标 使
的方式 来替 代以往 的火灾 报警 系统 ， 和 在一些现 有建筑 设施 中
低成本 的铺 设火灾报 警 系统呢 ， 我们 下面来做 一探讨 ：
能 的网状 拓 扑结 构进 行标 准化 封 装和加 工 。至 于数 据 定 义标
准和 传输 定义模 式在 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ． １ ５ ． ４ 都 有详 细的规 范 和说 明 ， 我
基于ZigBee技术的火灾报警系统设计
无线射频芯片与单片机系统相结合，可以实现早期火灾信号的探测和预报警。
本文主要介绍基于ZigBee标准的射频芯片CC2500和以STC89LE516AD单片机为核心的无线火灾报警系统的硬件电路及软件流程设计。
该系统通过射频收发模块实现数据的传输。
现有的火灾报警系统，多采用有线技术进行火灾传感器网络的组建。
这类方案的特点是扩展性能差，布线繁琐，影响美观。
由于采用硬线连接，线路容易老化或遭到腐蚀、鼠咬、磨损，故障发生率较高，误报警率高。
采用无线传输方式构建的无线火灾传感器网络恰好可以避免这些问题。
相对而言，无线的方式比较灵活，避免了重新布线的麻烦，网络的基础设施不再需要掩埋在地下或隐藏在墙里，无线网络可以适应移动或变化的需要；但是，无线通信技术在火灾监控领域的应用相对还是很少。
这主要是因为目前没有一项无线通信技术适合在火灾监控领域进行广泛的推广，而且现有一些无线通信产品的价格偏高，导致无线通信技术在火灾监控中的应用停滞不前。
随着近年来人类在微电子机械系统、无线通信、数字电子方面取得的巨大成就，使得发展低成本、低功耗、小体积、短距离通信的多功能传感器成为可能。
ZigBee技术的出现就解决了这些问题。
将无线ZigBee传感器网络和人工智能结合，可以大大提高火灾报警系统的可靠性。
正是由于ZigBee技术具有功耗极低、系统简单、组网方式灵活、成本低、等待时间短等性能，相对于其他无线网络技术，它更适合于组建大范围的无线火灾探测器网络。
1 ZigBee技术简介1.1 ZigBee技术产生背景为了满足小型、低成本设备无线联网的要求，2000年12月成立了IEEE802.15.4工作组，主要负责制定物理层和MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有的标准；高层应用、测试和市场推广等方面的工作则由成立于2002年8月的联盟负责。
联盟由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国MOTOROLA公司以及荷兰PHILIPS公司组成，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。
基于ZigBee技术的火灾报警系统设计
速 率 、 成 本 的 双 向 无 线 通 信 技 术 ， 要 适 合 于 自动 控 制 低 主
和 远 程 控 制 领 域 ， 以嵌 入 到 各 种 设 备 中 ， 时 支 持 地 理 可 同 定位功能 。
一
般 而 言 ， 着 通 信 距 离 的 增 大 ， 备 的 复 杂度 、 耗 随 设 功
层 和 ＭＡＣ层 的协 议 ， 余 协 议 主 要 参 照 和 采 用 现 有 的标 其 准 ； 层 应 用 、 试 和 市 场 推 广 等 方 面 的 工 作 则 由成 立 于 高 测 ２０ ０ ２年 ８月 的 联 盟 负 责 。联 盟 由英 国 Ｉ ｖ ｎ ｙ ｎ ｅ ｓ ｓ公 司 、 日 本 三 菱 电 气 公 司 、 国 Ｍｏｏ ｏａ公 司 以 及 荷 兰 Ｐ ｉｐ 美 ｔｒ ｌ ｈｌ ｓ公 ｉ
③ 成 本 低 。模块 价 格 低 廉 ， Ｚｇ ｅ 协 议 是 免 专 利 且 ｉＢ ｅ
费的。
④ 时延短 。针对 时延敏 感 的应用 作 了优化 ， 信 时 通
用 对 应 的功 耗 自然 是 不 同 的 。 ② 可 靠 。采 用 了 碰 撞 避 免 机 制 ， 时 为 需 要 固 定 带 同
１ Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ技 术简 介 ［ ］ １
１ １ Ｚｇ ｅ ， ｉ ｅ技 术 产 生 背 景 Ｂ
为 了满 足 小 型 、 成 本 设 备 无 线 联 网 的要 求 ， ０ ０年 低 ２０
维普资讯
ｊ ｉBiblioteka 基 于 Ｚｇ ｅ Ｂ ｅ技术 的火 灾 报警 系 统设 计 ｉ
■ 中南 大 学 刘 静 赵 望 达
关键词
Ｚｇ ｅ ＣＣ ５ ０ Ｓ ８ Ｌ １ ＡＤ 火 灾报 警 系统 ｉＢ ｅ ２ ０ ＴＣ ９ Ｅ５ ６
基于ZigBee技术的火灾自动报警系统设计
按照 Ｏ Ｉ 型 ， ｉＢ ｅ网络 分 为 ４层 【，从 下 向上 分 别 Ｓ模 Ｚｇ ｅ ｌ Ｊ 是 物 理 层 （ ＨＬ 、 体 访 问 控 制 层 （ Ｐ ）媒 ＭＡＣ） 、网络 层 （ Ｋ） Ｎｗ 和应用层（ Ｌ，如图 １ 示。 ＡＰ ） 所
图 ２ 总 体设 计方 案
误报 率高。 采 用 无 线 的 连 接 方 式 可 以提 高 安 装 布 置 的 灵 活 性 ，降 低
ｅ 联 盟 ｅ
安装的费用 ， 并且对楼 内系统进行重新布置 时便 于拆 卸和 移
动 。然 而 ，尽 管 目前 的 无 线 移 动 通 信 技 术 、无 线 局 域 网 技 术 等 无 线 通 信 比较 成 熟 ，也 应 用 到 了 很 多领 域 ，但 尚未 在 火 灾
１３ Ｚ ｇ ｅ ． ｉＢ ｅ技 术 优 点
产 品价格偏 高 ，且 不便 于维护 。本 文研 究探索 了一种基 于 Ｚｇ ｅ 技术 的火灾 自动报警 系统方案 ，具有成本低、设备简 ｉＢ ｅ 单 、功耗低 、便 于实现的特点。
Ｚｇ ｅ 技 术 的 主要 优 点【有 ： （ ）低 功 耗 ，２节 五 号 电 ｉＢ ｅ 】 １ 池 可 支 持长 达 ６ 月 到 ２年 左 右 的使 用 时 间 ； ２ 工 作可 靠 ， 个 （） 采 用 了载 波 侦 听 多址 ／ 突 避 免 （ Ｓ 冲 Ｃ ＭＡ／Ａ） 的信 道 接 入 方 Ｃ 式 和 完 全 握 手 协 议 ； （ ）成 本 低 ；（ ） 网络 容 量 大 ；（ ）有 ３ ４ ５ 效 范 围 大 ；（ ）虽 然 设 备 之 间 通 信 范 围 在 ４ ～ ３ ｍ，但 是 通 ６ ０ １５ 过 加入 多 级 Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ路 由 设 备 ， 网络 覆 盖 可 以拓 展 到 数 百 米
基于ZigBee无线传感器低能耗火警智能报警系统 的设计与实现研究
基于ZigBee无线传感器低能耗火警智能报警系统的设计与实现研究一、引言二、设计思路1. 系统架构与功能模块基于ZigBee无线传感技术的火警智能报警系统主要由传感器节点、控制器节点和报警器三个功能模块组成。
传感器节点负责实时监测环境温度和烟雾浓度，并将采集到的数据通过ZigBee协议发送给控制器节点。
控制器节点接收并解析传感器节点发送的数据，并根据预设的报警规则进行判断，当检测到火灾危险时，控制器节点发出报警指令，同时向报警器发送报警信号。
2. 传感器节点的设计传感器节点采用ZigBee传感器模块，它能够实时监测环境温度和烟雾浓度。
当环境温度或烟雾浓度超过设定的阈值时，传感器节点会自动向控制器节点发送数据，并启动报警模式。
传感器节点采用低功耗设计，能够长时间稳定运行。
4. 报警器的设计报警器主要负责接收控制器节点发出的报警信号，并通过声音或灯光等方式向建筑内的人员发出警报。
报警器采用低功耗设计，并具有较高的音响和光线效果，能够有效地吸引人们的注意。
三、系统实现传感器节点主要由温度传感器、烟雾传感器、ZigBee模块和电池组成。
温度传感器和烟雾传感器分别用于监测环境温度和烟雾浓度，ZigBee模块负责与控制器节点进行无线通信，电池则为传感器节点提供电源。
传感器节点的硬件设计主要围绕低功耗和稳定性展开，采用优质的元器件和精密的电路设计，确保传感器节点能够稳定可靠地工作。
控制器节点的硬件设计包括ZigBee模块、微控制器、报警器驱动电路和电源管理电路。
ZigBee模块负责与传感器节点和报警器进行无线通信，微控制器用于数据解析和报警判断，报警器驱动电路负责控制报警器的工作，电源管理电路则用于管理电源供给和电量监测。
控制器节点的硬件设计需兼顾稳定性、高效性和低功耗性能。
四、系统测试为了验证系统的稳定性和可靠性，通过实验对系统进行了测试。
测试结果表明，基于ZigBee无线传感器的火警智能报警系统能够准确快速地发现火灾危险，并及时向人员发出警报。
基于ZigBee的室内火灾监测报警系统
2023年 / 第11期 物联网技术350 引 言随着社会的发展，我国城市现代化程度不断提高的同时，火灾事故也日渐增多。
根据2020年火灾数据显示，2020年一共发生25.2万次火灾，1 183人死于火灾，775人因火灾而受伤，一共造成损失高达40.9亿元[1]。
火灾是危害公共安全的最常见的重大灾害之一[2]。
火灾监测报警系统是人们预防火灾的重要手段，能够在火灾初期及时发现火情为火灾扑救和人员疏散赢得时间[3]，从而大大减少人员伤亡[4]。
本文设计一套无线火灾监测报警系统，选用低成本、低功耗的ZigBee 无线通信技术，将烟雾传感器、一氧化碳传感器采集到的信息通过STM32单片机处理后无线传输给电脑端实时显示，并在数据异常时发出警报，使负责人提高警惕，起到火灾预警的效果。
1 系统总体结构本文设计了一种基于ZigBee 技术与STM32单片机的室内火灾监测报警系统。
该系统以ZigBee 通信技术为纽带，通过烟雾传感器、一氧化碳传感器采集数据，将单片机与DL-20模块连接，通过DL-20无线传输模块将信息传送给电脑端，并通过串口打印的方式查看实时显示的数据。
当传感器检测到的烟雾等数值超过阈值时，单片机将通过串口给有源蜂鸣器一个下拉信号，触发报警。
2 系统硬件设计系统采用STM32F103C8T6最小系统板作为主控模块，采用模块化的设计思路，将MQ-2、MQ-7传感器模块，按需求与开发板的各引脚连接。
通过单片机接收并处理数据，通过阈值比较的方式来决定是否触发蜂鸣器报警。
系统选用DL-20无线串口模块，将单片机串口发送的传感器采集的数据发出。
系统硬件接线图如图1所示。
2.1 最小系统设计系统选用STM32F103C8T6最小系统板，其拥有48个引脚，电源供电电压为3.3 V ，环境适应温度为-40～80 ℃，其可全年在各种温度环境下工作，具有功耗低的优点。
最小系统板包括复位电路和时钟电路。
复位电路可在每次给系统上电时对系统进行复位，也可在系统需要时进行手动复位。
基于ZigBee的智能楼宇火灾报警系统研究
结论
结论
本次演示对基于ZigBee的智能楼宇火灾报警系统进行了深入研究。通过分析 研究现状，阐述了该系统的技术实现和功能特点，并探讨了其实际应用和未来发 展方向。该火灾报警系统具有较高的实用价值和创新性，能够有效提高楼宇的安 全性和管理效率。然而，仍存在一定的不足之处，如需进一步降低成本和提高技 术稳定性。未来，随着技术的不断进步和应用范围的扩大，基于ZigBee的智能楼 宇火灾报警系统将具有更加广阔的发展前景。
技术实现
技术实现
基于ZigBee的智能楼宇火灾报警系统技术实现主要涉及硬件和软件两部分。
技术实现
硬件部分包括：
技术实现
1、传感器节点：包括温度、烟雾等传感器，用于监测火灾参数；
技术实现
2、终端节点：负责接收传感器节点的数据，将数据上传至协调器节点；
技术实现
3、协调器节点：负责整个网络的协调和管理，与上位机进行通信。
研究现状
研究现状
传统火灾报警系统主要采用有线通信方式，存在布线困难、维护成本高、通 信距离受限等问题。相比之下，ZigBee技术具有低功耗、低成本、高可靠性等优 势，适用于智能楼宇火灾报警系统。
研究现状
ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线网络通信技术，具有星型、树 型和网状三种拓扑结构，可实现灵活组网。其传输距离一般在100米以内，但通 过中继站等方式可实现更远距离的传输。
谢谢观看
未来展望
未来展望
随着科技的不断进步，基于ZigBee的智能楼宇火灾报警系统将有更大的发展 空间。未来，该系统可能的发展方向包括：
未来展望
1、技术升级：随着ZigBee技术的不断完善，未来的火灾报警系统将具有更强 的稳定性和更低的功耗；
基于ZigBee技术的火灾自动报警系统(精)
基于ZigBee技术的火灾自动报警系统112汪洋文杰王楠司轶芳(1.北京中外建建筑设计有限公司西北分公司陕西西安710075;2.西安建筑科技大学信息与控制工程学院陕西西安 710055[摘要]提出ZigBee 技术在火灾自动报警系统的应用。
以ZigBee 的特点和优势为依据,详细介绍ZigBee 技术在火灾自动报警系统中的应用,论述该系统设计方案及硬件设计方案。
可以提高火灾报警的可靠性、灵活性以及降低安装、运行成本。
[关键词]ZigBee 火灾自动报警系统中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(20090920030-02一、引言火灾自动报警系统(FAS 是楼宇自控系统(BAS 的分系统,服务于楼宇自控系统,它可以及时发现和通报火情,并采取有效措施控制,提高建筑物的防灾自救能力。
目前主要的火灾自动报警系统大多采用有线方式构建火灾传感器网络,这类方式耗材多、施工与维护复杂,扩展能力差,线路容易老化或腐蚀、磨损,故障发生率高线,并且不易排查修理。
新兴的无线传感技术,图2 Zigbee 火灾自动报警网络拓扑图在传感器网络构建、维护方面都有着有线方式无可比拟的优势,成为火灾建立基于ZigBee 的火灾自动报警系统,首先要建立一个ZigBee 无线骨报警系统的重要发展方向。
干网络,见图2。
ZigBee 无线骨干网络中每个主节点根据防火监控区域的分用于楼宇及建筑物内的无线火灾自动报警系统需采用的是低成本、低布进行合理设置,并通过调整位置或发射功率使它们之间可以进行相互通功耗、小体积、短距离通信。
ZigBee 技术的出现就解决了这些问题。
信。
每个主节点不仅本身可以与传感器连接直接进行数据采集和监控,还ZigBee 是一种低速短距离、双向无线通信技术,扩展性强、功耗极低、系可以自动中转其他网络节点传过来的数据。
每个网络节点间的距离可以根统构成简单,组网方式灵活。
将ZigBee 传感器网络和人工智能结合,可大据实际测试情况进行调整,可以从10m 左右到扩展后的几百米。
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基于Zi gB e e技术的火灾报警系统设计■中南大学 刘静 赵望达 摘 要无线射频芯片与单片机系统相结合,可以实现早期火灾信号的探测和预报警。
本文主要介绍基于ZigBee 标准的射频芯片CC2500和以STC89L E516AD单片机为核心的无线火灾报警系统的硬件电路及软件流程设计。
该系统通过射频收发模块实现数据的传输。
关键词Z igBee CC2500 STC89L E516AD 火灾报警系统现有的火灾报警系统,多采用有线技术进行火灾传感器网络的组建。
这类方案的特点是扩展性能差,布线繁琐,影响美观。
由于采用硬线连接,线路容易老化或遭到腐蚀、鼠咬、磨损,故障发生率较高,误报警率高。
采用无线传输方式构建的无线火灾传感器网络恰好可以避免这些问题。
相对而言,无线的方式比较灵活,避免了重新布线的麻烦,网络的基础设施不再需要掩埋在地下或隐藏在墙里,无线网络可以适应移动或变化的需要;但是,无线通信技术在火灾监控领域的应用相对还是很少。
这主要是因为目前没有一项无线通信技术适合在火灾监控领域进行广泛的推广,而且现有一些无线通信产品的价格偏高,导致无线通信技术在火灾监控中的应用停滞不前。
随着近年来人类在微电子机械系统、无线通信、数字电子方面取得的巨大成就,使得发展低成本、低功耗、小体积、短距离通信的多功能传感器成为可能。
ZigBee技术的出现就解决了这些问题。
将无线Z igBee传感器网络和人工智能结合,可以大大提高火灾报警系统的可靠性。
正是由于Z igBee技术具有功耗极低、系统简单、组网方式灵活、成本低、等待时间短等性能,相对于其他无线网络技术,它更适合于组建大范围的无线火灾探测器网络。
1 ZigBee技术简介[12]1.1 ZigBee技术产生背景为了满足小型、低成本设备无线联网的要求,2000年12月成立了IEEE802.15.4工作组,主要负责制定物理层和MAC层的协议,其余协议主要参照和采用现有的标准;高层应用、测试和市场推广等方面的工作则由成立于2002年8月的联盟负责。
联盟由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国Motorola公司以及荷兰Philips公司组成,如今已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。
1.2 ZigBee技术概述ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,主要适合于自动控制和远程控制领域,可以嵌入到各种设备中,同时支持地理定位功能。
一般而言,随着通信距离的增大,设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加。
相对于现有的各种无线通信技术,ZigBee技术将是功耗和成本最低的技术;但是ZigBee 技术的数据速率低和通信范围较小的特点,又决定了Z ig2 Bee技术适合于承载数据流量较小的业务。
ZigBee技术可采用的拓扑模型有星形网络结构、网状网络结构和簇状树形结构(Mesh)。
前两者的结构示意图如图1所示。
1.3 ZigBee技术优点ZigBee技术有以下特点:①省电。
由于工作周期很短、收发信息功耗较低,并且采用了休眠模式,因此Z igBee技术可以确保2节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间。
不同的应用对应的功耗自然是不同的。
②可靠。
采用了碰撞避免机制,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避免了发送数据时的竞争和冲突。
MAC层采用了完全确认的数据传输机制,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。
③成本低。
模块价格低廉,且Z igBee协议是免专利费的。
④时延短。
针对时延敏感的应用作了优化,通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。
设备搜索时延典图1 Z igBee 网络拓扑结构型值为30ms ,休眠激活时延典型值是15ms ,活动设备信道接入时延为15ms 。
⑤节点通信设置易于配置。
⑥网络容量大。
ZigBee 可以采用星形、网状、串状结构组网,而且可以通过任一节点连接组成更大的网络结构。
从理论上讲,其可连接的节点多达64000个。
1个ZigBee 网络最多可以容纳254个从设备和1个主设备,1个区域内可以同时存在最多100个ZigBee 网络。
⑦安全。
ZigBee 提供了数据完整性检查和鉴权功能,加密算法采用A ES 128,同时各个应用可以灵活确定其安全属性。
⑧全球通用性和完好的开放性。
ZigBee 标准协议,使Z igBee 设备间的通信成为轻而易举的事情。
2 系统方案设计系统总体结构框图如图2所示。
无线传感器将探测图2 系统总体结构框图到的火灾信号通过ZigBee 无线通信方式发送至数据集中器;数据集中器将收集的数据送至火灾监控中心,再由火灾监控中心对这些数据进行计算处理和统计评估。
火灾信号判断的原则不是简单的非准则,而需要同时考虑其他多种因素。
根据预先设定的有关规则,将这些数据转换为适当的报警动作指标,相应地发出预报警。
例如,产生少量烟,但温度急剧上升———发出报警;产生少量烟,且温升平缓———发出预报警等。
从网络节点逻辑功能上,ZigBee 设备可以分为终端设备(end device )、路由节点(router )、网络协调器(PAN co 2ordinator );从设备的功能性上区分,可以分为全功能设备FFD (Full Function Device )和简约功能设备RFD (Re 2duced Function Device )。
其中,全功能设备可以充当网络协调器、路由结点或终端设备,而简约功能设备只能充当终端设备节点。
因此,从网络逻辑结构上分析,ZigBee 火灾报警系统内的数据集中器是Z igBee 网络中的网络协调器;数据集中点是路由节点;无线传感器是终端设备,根据传感器安置的位置,也可设为路由节点。
一个ZigBee 网络最多支持65535个节点,完全可以满足需要。
3 系统硬件设计系统主要由数据采集端和数据接收端构成。
数据采集端由传感器、MCU 和无线收发芯片等组成。
MCU 与无线收发芯片通过SPI 总线连接,二者构成无线传输模块。
数据接收端使用相同的无线收发模块,并利用RS232异步串口与PC 机通信。
其功能相当于一个接入点,一方面将主机向数据采集端发送的控制信号以无线的方式发射出去,另一方面接收采集数据并上传给主机。
系统硬件结构框图如图3所示。
图3 系统硬件结构框图系统工作原理:当传感器测试到火灾信号时,由火灾控制中心对这些数据进行计算处理和统计评估。
火灾信号判断的原则不是简单的非准则,而需要同时考虑其他多种因素。
根据预先设定的有关规则,将这些数据转换为适当的报警动作指标,相应地发出预报警。
主控MCU 是STC89L E516AD 单片机,为51内核增强型8位单片机,与Intel MCS 51系列单片机完全兼容。
STC89L E516AD 有丰富的片上存储功能,具有64K BFlash 和512字节RAM 。
单片机自身固化有ISP 程序,通过串口下载程序。
CC2500是一款低成本、低功耗、高性能的无线收发芯片。
其工作频段为2.4GHz 的ISM 频段;具有良好的无线接收灵敏度和强大的抗干扰能力;在休眠模式时仅0.9μA 的流耗,外部中断或R TC 能唤醒系统;在待机模式时少于0.6μA 的流耗,外部中断能唤醒系统;硬件支持CS 2MA/CA 功能;电压为1.8～3.6V ;在传输模式下,当输出功率为-12dBm 时,电流消耗为12mA 。
CC2500的接收器敏感度为-101dBm (在10kbps 时);最大输出功率为0dBm ,数据速率可在1.2kbps ～500kbp s 之间变化;带有2个强大的支持几组协议的USAR T ,以及1个MAC 计时器、1个常规的16位计时器和2个8位计时器。
4 软件设计系统的软件由数据采集端和数据接收端程序组成,均包括初始化程序、发射程序和接收程序。
初始化程序主要是对单片机、射频芯片、SPI 等进行处理;发射程序将建立的数据包通过单片机SPI 接口送至射频发生模块输出;接收程序完成数据的接收并进行处理。
数据采集端软件流程如图4所示,接收端软件流程如图5所示。
图4 数据采集端软件流程串口初始化程序如下: void Uart Init (void ){ SCON =0x50;//串口方式1,允许接收 TMOD =0x21;//定时器1工作方式2,定时器0工作方式1 T H1=TIM ER1; TL1=TIM ER1; TR1=1;//启动定时器1}SPI 初始化程序如下: CpuInit (void ){Uart Init ();//Timer Init ();SpiInit ();delay (5000);}SPI 发送程序: IN T8U Spi TxRxByte (IN T8U dat ){IN T8U i ,temp ;temp =0;SC K =0;for (i =0;i <8;i ++){if (dat &0x80)MOSI =1;else MOSI =0;dat <<=1;SC K =1;_nop_();_nop_();temp <<=1;if (MISO )temp ++;SC K =0;_nop_();_nop_();}return temp ;}中断程序如下: void Timer0ISR (void )interrupt 1{ EA =0; T H0+=TIM ER0H ; TL0+=TIM ER0L ; TimerCount ++;图5 数据接收端软件流程 61图3 系统软件流程3 结 论在传统的温度测量系统中,器进行设计,必须经过A/D 别和处理。
这样的设计方法不仅对前端模拟信号处理电路提出了更高的要求,而且不具有数字通信和网络功能。
本文结合DS18B20的新特性和现代温度测量系统提出的新要求,提出了基于智能数字温度传感器DS18B20的高精度、多点温度测量系统设计方案。
该方案具有安装方便、数字化程度高、精度高、适应性强等特点,在多种温度检测中具有广阔的应用前景。
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