WSN在智能化小區(qū)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)的許多缺點(diǎn)，研制了火災(zāi)報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)WSN在智能化火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，使得火災(zāi)報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)位置、監(jiān)測(cè)范圍、節(jié)點(diǎn)敏感度、節(jié)點(diǎn)間距離都得以改善和提高。
關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；ZigBee；CC2430；火災(zāi)報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)

0 引言
火災(zāi)報(bào)警對(duì)于任何一個(gè)部門無(wú)疑都是非常重要的。大多數(shù)小區(qū)在多個(gè)地方一般都安裝了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，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(zhǔn)確地反映小區(qū)內(nèi)的火災(zāi)情況，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅導(dǎo)致居民財(cái)產(chǎn)損失，還有可能造成人員傷亡。
傳統(tǒng)小區(qū)火災(zāi)報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)，通常需要通過(guò)布線將系統(tǒng)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(fèi)大量的時(shí)間，給客戶的正常工作帶來(lái)不必要的打擾，甚至造成建筑物結(jié)構(gòu)被破壞。而且，硬件線路容易老化或遭到腐蝕，磨損，發(fā)生故障多；導(dǎo)線的數(shù)量也會(huì)隨著傳感器數(shù)量的增加而增加；節(jié)點(diǎn)位置太固定、檢測(cè)范圍受限、節(jié)點(diǎn)敏感度較低、節(jié)點(diǎn)間距離較大、存在安全死角。針對(duì)這種情況，本文對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，將基于ZigBee的WSN技術(shù)應(yīng)用于火災(zāi)檢測(cè)系統(tǒng)中。選擇ZigBee技術(shù)作為溫度檢測(cè)系統(tǒng)的無(wú)線通信方式。在分析和理解ZigBee協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上，提出一種基于ZigBee技術(shù)的火災(zāi)報(bào)警檢測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成框圖。框圖分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和RFD節(jié)點(diǎn)兩部分，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)接收各終端節(jié)點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)及時(shí)通過(guò)RS232串口按一定格式上傳PC機(jī)顯示。RFD節(jié)點(diǎn)可檢測(cè)自己所處的環(huán)境數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。
基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的火災(zāi)報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)可以人工擺放，隨意控制節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)范圍和信號(hào)覆蓋范圍。大大提高了小區(qū)火災(zāi)發(fā)現(xiàn)率，降低了事故率，對(duì)小區(qū)財(cái)產(chǎn)及人員的安全有很大的實(shí)際意義。

1 系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
設(shè)計(jì)的總體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。ZigBee無(wú)線系統(tǒng)主要由若干個(gè)具有路由功能的無(wú)線節(jié)點(diǎn)和ZigBee中心網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器組成，無(wú)線網(wǎng)橋連接ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)，負(fù)責(zé)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和設(shè)備節(jié)點(diǎn)的管理。圖中A、B、C、D為具有路由功能的FFD節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)自主形成一個(gè)多跳的網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)采用基于語(yǔ)義的數(shù)據(jù)處理，調(diào)整溫度、煙霧濃度和光濃度的閥值可使其應(yīng)用于不同環(huán)境。同時(shí)，設(shè)計(jì)采用組合事件檢測(cè)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(cuò)誤報(bào)警，還可根據(jù)具體環(huán)境，方便靈活地調(diào)整和擴(kuò)展事件監(jiān)測(cè)的方法。

2 WSN系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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(tǒng)單芯片。適用于各種ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。CC2430芯片以強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IAR作為支持，它結(jié)合Chipcon公司全球先進(jìn)的ZigBee協(xié)議棧、工具包和參考設(shè)計(jì)，是全球領(lǐng)先的ZigBee解決方案。它集成了增強(qiáng)型51內(nèi)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(qū)別在于內(nèi)置閃存的容量不同，分別是32K、64K和128K片內(nèi)閃存。
WSN火災(zāi)報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)采用星型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)中只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和很多個(gè)RFD節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器設(shè)置在管理中心，負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)，并顯示當(dāng)前整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的狀況并把收到的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳給計(jì)算機(jī)。而檢測(cè)終端節(jié)點(diǎn)分布在監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，負(fù)責(zé)采集相關(guān)采集值，然后定期發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。