基于ZigBee技術(shù)的圖書館智能消防監(jiān)控系統(tǒng)

摘要：為加強(qiáng)圖書館消防安全，文章提出基于ZigBee技術(shù)的圖書館智能消防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)等四部分構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送功能；數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)采用ZigBee組網(wǎng)技術(shù)將各個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)上傳的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，并通過GPRS／GSM無線通訊傳送到后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)；后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)采用LabVIEW技
術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有高性能、安全、便捷、智能的特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：消防監(jiān)控系統(tǒng)；ZigBee；智能化；GPRS／GSM

0 引言
圖書館是保存人類文化遺產(chǎn)、收藏古今中外文獻(xiàn)資源的寶庫，其資源載體大多屬于可燃物質(zhì)，一旦圖書館發(fā)生火災(zāi)，損失無法估量。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館發(fā)生火災(zāi)，三萬冊(cè)圖書被燒毀，有一部分是16至18世紀(jì)的珍貴孤本，整個(gè)火災(zāi)損失高達(dá)幾千萬歐元。同時(shí)，火災(zāi)會(huì)嚴(yán)重威脅到圖書館讀者和工作人員的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。因此，圖書館屬于重點(diǎn)防火單位。而目前國內(nèi)許多圖書館消防意識(shí)淡薄，消防設(shè)施不夠健全，存在很多消防安全隱患。構(gòu)建科學(xué)合理的智能消防系統(tǒng)，有助于實(shí)現(xiàn)圖書館火災(zāi)的早期探測(cè)、智能化控制，防患于未然。
圖書館消防系統(tǒng)由火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)組成。其核心思想是對(duì)報(bào)警區(qū)域中發(fā)生的任何火情及時(shí)地感知，并根據(jù)其報(bào)警級(jí)別分別在控制中心給予報(bào)警或進(jìn)行相應(yīng)聯(lián)動(dòng)處理。本文在了解國內(nèi)外圖書館消防監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)在技術(shù)成熟的無線通訊和無線組網(wǎng)技術(shù)，研制了基于ZigBee技術(shù)的智能消防監(jiān)控系統(tǒng)。ZigBee技術(shù)具有低速率、低功耗、低成本、安全性高的特點(diǎn)。采用無線方式構(gòu)建靈活便捷的安全監(jiān)控系統(tǒng)，成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。

1 圖書館智能消防監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
圖書館智能消防監(jiān)控的硬件系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成。圖1為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，圖2為數(shù)據(jù)傳輸模塊結(jié)構(gòu)框圖，圖3為系統(tǒng)具體的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中數(shù)據(jù)采集模塊由單片機(jī)、ZigBee模塊、溫度檢測(cè)模塊和煙霧檢測(cè)模塊等部分組成；數(shù)據(jù)通訊模塊由ZigBee模塊、GPRS／GSM模塊和單片機(jī)組成；執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊由聲光報(bào)警模塊和滅火執(zhí)行模塊等組成。

圖書館智能消防監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)部分具體功能如下：
(1)電源模塊：為單片機(jī)以及其它模塊供電；
(2)單片機(jī)系統(tǒng)：對(duì)溫度采集模塊和煙霧檢測(cè)模塊采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)和GSM／GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警；
(3)溫度采集模塊：監(jiān)測(cè)圖書館內(nèi)的溫度，將檢測(cè)結(jié)果傳送給單片機(jī)；
(4)煙霧檢測(cè)模塊：監(jiān)測(cè)圖書館內(nèi)的煙霧濃度，將檢測(cè)結(jié)果傳送給單片機(jī)；
(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)模塊：控制相應(yīng)的滅火設(shè)備；
(6)聲光報(bào)警模塊：出現(xiàn)火災(zāi)狀況時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警；
(7)ZigBee模塊：實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸；
(8)GSM／GPRS模塊：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)到后臺(tái)的無線傳輸和現(xiàn)場(chǎng)與值班人員手機(jī)的通訊。