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)計方案。該設(shè)計由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和后臺監(jiān)控系統(tǒng)等四部分構(gòu)成。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用單片機技術(shù)實現(xiàn)對現(xiàn)場環(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Zigbee節(jié)點上傳的環(huán)境數(shù)據(jù)進行集中處理，并通過GPRS／GSM無線通訊傳送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)；后臺監(jiān)控系統(tǒng)采用LabVIEW技
術(shù)進行設(shè)計，實現(xiàn)了多個現(xiàn)場的環(huán)境監(jiān)控。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有高性能、安全、便捷、智能的特點，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)，三萬冊圖書被燒毀，有一部分是16至18世紀的珍貴孤本，整個火災(zāi)損失高達幾千萬歐元。同時，火災(zāi)會嚴重威脅到圖書館讀者和工作人員的生命安全和財產(chǎn)安全。因此，圖書館屬于重點防火單位。而目前國內(nèi)許多圖書館消防意識淡薄，消防設(shè)施不夠健全，存在很多消防安全隱患。構(gòu)建科學合理的智能消防系統(tǒng)，有助于實現(xiàn)圖書館火災(zāi)的早期探測、智能化控制，防患于未然。
圖書館消防系統(tǒng)由火災(zāi)報警系統(tǒng)和消防聯(lián)動系統(tǒng)組成。其核心思想是對報警區(qū)域中發(fā)生的任何火情及時地感知，并根據(jù)其報警級別分別在控制中心給予報警或進行相應(yīng)聯(lián)動處理。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。采用無線方式構(gòu)建靈活便捷的安全監(jiān)控系統(tǒng)，成為當前的研究熱點。

1 圖書館智能消防監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計
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)具體的拓撲結(jié)構(gòu)。其中數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)通訊模塊由ZigBee模塊、GPRS／GSM模塊和單片機組成；執(zhí)行機構(gòu)模塊由聲光報警模塊和滅火執(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(tǒng)：對溫度采集模塊和煙霧檢測模塊采集來的數(shù)據(jù)進行處理，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)和GSM／GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，并控制執(zhí)行機構(gòu)及實現(xiàn)聲光報警；
(3)溫度采集模塊：監(jiān)測圖書館內(nèi)的溫度，將檢測結(jié)果傳送給單片機；
(4)煙霧檢測模塊：監(jiān)測圖書館內(nèi)的煙霧濃度，將檢測結(jié)果傳送給單片機；
(5)執(zhí)行機構(gòu)模塊：控制相應(yīng)的滅火設(shè)備；
(6)聲光報警模塊：出現(xiàn)火災(zāi)狀況時進行聲光報警；
(7)ZigBee模塊：實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸；
(8)GSM／GPRS模塊：實現(xiàn)數(shù)據(jù)從現(xiàn)場到后臺的無線傳輸和現(xiàn)場與值班人員手機的通訊。