WSN在智能化小區火災報警系統中的應用

摘要：針對傳統火災報警檢測系統的許多缺點(diǎn)，研制了火災報警檢測系統的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，并對WSN在智能化火災報警系統中的應用進(jìn)行了分析，使得火災報警檢測系統的節點(diǎn)位置、監測范圍、節點(diǎn)敏感度、節點(diǎn)間距離都得以改善和提高。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )；ZigBee；CC2430；火災報警檢測系統

0 引言
火災報警對于任何一個(gè)部門(mén)無(wú)疑都是非常重要的。大多數小區在多個(gè)地方一般都安裝了火災報警系統，起到了一定的效果，但也存在一些問(wèn)題，不能及時(shí)、快速、準確地反映小區內的火災情況，一旦發(fā)生火災，不僅導致居民財產(chǎn)損失，還有可能造成人員傷亡。
傳統小區火災報警檢測系統，通常需要通過(guò)布線(xiàn)將系統中的各種部件連接起來(lái)，完成這樣的安裝工程，往往需要花費大量的時(shí)間，給客戶(hù)的正常工作帶來(lái)不必要的打擾，甚至造成建筑物結構被破壞。而且，硬件線(xiàn)路容易老化或遭到腐蝕，磨損，發(fā)生故障多；導線(xiàn)的數量也會(huì )隨著(zhù)傳感器數量的增加而增加；節點(diǎn)位置太固定、檢測范圍受限、節點(diǎn)敏感度較低、節點(diǎn)間距離較大、存在安全死角。針對這種情況，本文對其進(jìn)行了改進(jìn)，將基于ZigBee的WSN技術(shù)應用于火災檢測系統中。選擇ZigBee技術(shù)作為溫度檢測系統的無(wú)線(xiàn)通信方式。在分析和理解ZigBee協(xié)議規范的基礎上，提出一種基于ZigBee技術(shù)的火災報警檢測的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )構成框圖?？驁D分為網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器和RFD節點(diǎn)兩部分，網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器負責接收各終端節點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的溫度數據，并將數據及時(shí)通過(guò)RS232串口按一定格式上傳PC機顯示。RFD節點(diǎn)可檢測自己所處的環(huán)境數據，然后發(fā)送給網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器。
基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的火災報警檢測系統，節點(diǎn)可以人工擺放，隨意控制節點(diǎn)的檢測范圍和信號覆蓋范圍。大大提高了小區火災發(fā)現率，降低了事故率，對小區財產(chǎn)及人員的安全有很大的實(shí)際意義。

1 系統總體網(wǎng)絡(luò )體系結構
設計的總體系統網(wǎng)絡(luò )體系結構如圖1所示。ZigBee無(wú)線(xiàn)系統主要由若干個(gè)具有路由功能的無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)和ZigBee中心網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器組成，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋連接ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與以太網(wǎng)，負責無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)和設備節點(diǎn)的管理。圖中A、B、C、D為具有路由功能的FFD節點(diǎn)，傳感器節點(diǎn)與路由節點(diǎn)自主形成一個(gè)多跳的網(wǎng)絡(luò )。系統采用基于語(yǔ)義的數據處理，調整溫度、煙霧濃度和光濃度的閥值可使其應用于不同環(huán)境。同時(shí)，設計采用組合事件檢測的方法，避免由于溫度、煙霧濃度或者光濃度的突然波動(dòng)而引起的錯誤報警，還可根據具體環(huán)境，方便靈活地調整和擴展事件監測的方法。

2 WSN系統設計
CC2430芯片是Chipcon公司生產(chǎn)的首款符合ZigBee技術(shù)的2．4 GHz射頻系統單芯片。適用于各種ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，包括協(xié)調器、路由器和終端設備。CC2430芯片以強大的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IAR作為支持，它結合Chipcon公司全球先進(jìn)的ZigBee協(xié)議棧、工具包和參考設計，是全球領(lǐng)先的ZigBee解決方案。它集成了增強型51內核MCU、閃存、IEEE802.15.4所需要的全部硬件。CC2430 SOC家族包括3個(gè)不同系列的產(chǎn)品，CC2430．F32，CC2430．F64和CC2430．F128。它們的區別在于內置閃存的容量不同，分別是32K、64K和128K片內閃存。
WSN火災報警檢測系統采用星型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統，系統中只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器和很多個(gè)RFD節點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器設置在管理中心，負責建立網(wǎng)絡(luò )和管理網(wǎng)絡(luò )，并顯示當前整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的狀況并把收到的數據通過(guò)串口傳給計算機。而檢測終端節點(diǎn)分布在監測地點(diǎn)，負責采集相關(guān)采集值，然后定期發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )協(xié)調器。