基于ZigBee技術(shù)的圖書(shū)館智能消防監控系統

摘要：為加強圖書(shū)館消防安全，文章提出基于ZigBee技術(shù)的圖書(shū)館智能消防監控系統設計方案。該設計由數據采集系統、數據通訊系統、執行機構和后臺監控系統等四部分構成。其中數據采集系統采用單片機技術(shù)實(shí)現對現場(chǎng)環(huán)境數據的采集和發(fā)送功能；數據通訊系統采用ZigBee組網(wǎng)技術(shù)將各個(gè)Zigbee節點(diǎn)上傳的環(huán)境數據進(jìn)行集中處理，并通過(guò)GPRS／GSM無(wú)線(xiàn)通訊傳送到后臺監控系統；后臺監控系統采用LabVIEW技
術(shù)進(jìn)行設計，實(shí)現了多個(gè)現場(chǎng)的環(huán)境監控。實(shí)驗結果表明，該系統具有高性能、安全、便捷、智能的特點(diǎn)，具有廣闊的應用前景。
關(guān)鍵詞：消防監控系統；ZigBee；智能化；GPRS／GSM

0 引言
圖書(shū)館是保存人類(lèi)文化遺產(chǎn)、收藏古今中外文獻資源的寶庫，其資源載體大多屬于可燃物質(zhì)，一旦圖書(shū)館發(fā)生火災，損失無(wú)法估量。例如，2004年9月，被列入世界文化遺產(chǎn)名錄的德國安娜·阿瑪麗亞公爵夫人圖書(shū)館發(fā)生火災，三萬(wàn)冊圖書(shū)被燒毀，有一部分是16至18世紀的珍貴孤本，整個(gè)火災損失高達幾千萬(wàn)歐元。同時(shí)，火災會(huì )嚴重威脅到圖書(shū)館讀者和工作人員的生命安全和財產(chǎn)安全。因此，圖書(shū)館屬于重點(diǎn)防火單位。而目前國內許多圖書(shū)館消防意識淡薄，消防設施不夠健全，存在很多消防安全隱患。構建科學(xué)合理的智能消防系統，有助于實(shí)現圖書(shū)館火災的早期探測、智能化控制，防患于未然。
圖書(shū)館消防系統由火災報警系統和消防聯(lián)動(dòng)系統組成。其核心思想是對報警區域中發(fā)生的任何火情及時(shí)地感知，并根據其報警級別分別在控制中心給予報警或進(jìn)行相應聯(lián)動(dòng)處理。本文在了解國內外圖書(shū)館消防監控系統的發(fā)展現狀和趨勢的基礎上，結合現在技術(shù)成熟的無(wú)線(xiàn)通訊和無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)，研制了基于ZigBee技術(shù)的智能消防監控系統。ZigBee技術(shù)具有低速率、低功耗、低成本、安全性高的特點(diǎn)。采用無(wú)線(xiàn)方式構建靈活便捷的安全監控系統，成為當前的研究熱點(diǎn)。

1 圖書(shū)館智能消防監控系統硬件設計
圖書(shū)館智能消防監控的硬件系統主要由數據采集系統、數據通訊系統和執行機構三部分構成。圖1為數據采集系統的結構框圖，圖2為數據傳輸模塊結構框圖，圖3為系統具體的拓撲結構。其中數據采集模塊由單片機、ZigBee模塊、溫度檢測模塊和煙霧檢測模塊等部分組成；數據通訊模塊由ZigBee模塊、GPRS／GSM模塊和單片機組成；執行機構模塊由聲光報警模塊和滅火執行模塊等組成。

圖書(shū)館智能消防監控系統的各個(gè)部分具體功能如下：
(1)電源模塊：為單片機以及其它模塊供電；
(2)單片機系統：對溫度采集模塊和煙霧檢測模塊采集來(lái)的數據進(jìn)行處理，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò )和GSM／GPRS網(wǎng)絡(luò )實(shí)現數據的接收與發(fā)送，并控制執行機構及實(shí)現聲光報警；
(3)溫度采集模塊：監測圖書(shū)館內的溫度，將檢測結果傳送給單片機；
(4)煙霧檢測模塊：監測圖書(shū)館內的煙霧濃度，將檢測結果傳送給單片機；
(5)執行機構模塊：控制相應的滅火設備；
(6)聲光報警模塊：出現火災狀況時(shí)進(jìn)行聲光報警；
(7)ZigBee模塊：實(shí)現ZigBee網(wǎng)絡(luò )中各節點(diǎn)間的數據傳輸；
(8)GSM／GPRS模塊：實(shí)現數據從現場(chǎng)到后臺的無(wú)線(xiàn)傳輸和現場(chǎng)與值班人員手機的通訊。