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物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下的智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)

作者: 時間:2013-04-23 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:設(shè)計(jì)了一種基于架構(gòu)的智能系統(tǒng),以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為底層的數(shù)據(jù)采集和傳輸網(wǎng)絡(luò),完成對火災(zāi)信息的準(zhǔn)確感知。WSN節(jié)點(diǎn)以CC2530和CC2591為處理和無線收發(fā)單元,以DHT21和MQ傳感器為數(shù)據(jù)采集單元,實(shí)現(xiàn)了多傳感器數(shù)據(jù)采集。采用技術(shù)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)GUI,基于qextserialport類和SQLite數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的串口通信和數(shù)據(jù)庫操作。測試表明,系統(tǒng)準(zhǔn)確可靠,GUI界面友好,易于操作。
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引言
(Internet Of Things,IOT)技術(shù)的提出和快速發(fā)展為技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路和解決方案。當(dāng)前,火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)作為智能家居、樓宇自動化的重要組成部分,已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用和普及。但是,系統(tǒng)的實(shí)時性和準(zhǔn)確性一直有待提高,傳統(tǒng)的總線制火災(zāi)系統(tǒng)在使用中已經(jīng)暴露出了很多問題,包括布線的種種弊端以及高虛警率和漏警率等。鑒于此,本文設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的智能火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)概述
系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計(jì),按照其四層結(jié)構(gòu)模型,以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(ZigBee—WSN)為底層的感知識別層,以GSM/GPRS或Inter net為網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層,管理層和應(yīng)用層則采用PC和智能手機(jī)相結(jié)合的方式。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/159419.htm

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底層數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用ZigBee樹簇狀網(wǎng)絡(luò),由傳感節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)組成。部署系統(tǒng)時,首先在待監(jiān)測區(qū)域固定若干匯聚節(jié)點(diǎn),作為單位區(qū)域內(nèi)的路由器,匯聚網(wǎng)絡(luò)信息。匯聚節(jié)點(diǎn)采用消防電源長期供電,確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。傳感節(jié)點(diǎn)則可以根據(jù)實(shí)際需要隨機(jī)布置,具有可任意“播撒”的特點(diǎn)。這樣,若干傳感節(jié)點(diǎn)通過2.4 GHzISM信道不斷地將環(huán)境感知數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn),再由其匯聚給管理節(jié)點(diǎn)。管理節(jié)點(diǎn)作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器,負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的建立、信道選擇、地址分配以及節(jié)點(diǎn)的加入和退出等,并通過RS232與控制管理中心PC通信??刂乒芾碇行膽?yīng)提供良好的人機(jī)交互環(huán)境,實(shí)時顯示網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài),存儲網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)。同時,還可以對多傳感器采集數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合,達(dá)到對火災(zāi)的智能判別。在確定存在火情的情況下,能夠進(jìn)行聲光、短信報(bào)警,并啟動自動消防設(shè)備。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 處理器單元設(shè)計(jì)
感知識別層采用ZigBee—WSN技術(shù),負(fù)責(zé)完成復(fù)雜環(huán)境下的火災(zāi)信息感知。系統(tǒng)中,各傳感節(jié)點(diǎn)的處理器單元和無線收發(fā)單元分別選擇TI公司的CC2530芯片和CC2591芯片。CC2530內(nèi)部集成了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051內(nèi)核、符合2.4 GHz IEEE 802.15.4的RF收發(fā)器、21個可編程邏輯的GPIO、5通道的DMA、8通道可配置分辨率的ADC、看門狗定時器以及AES安全協(xié)處理器等。因此,CC2530以其較高的性價(jià)比成為高校開展科研、企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)的重要選項(xiàng),已經(jīng)具有了較高的市場占有率。同時,系統(tǒng)還增加了射頻放大芯片CC2591,其目的就是保證網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離和復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中的穿透能力,確保網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。經(jīng)測試,采用了CC2591的WSN節(jié)點(diǎn)的傳輸能力可達(dá)500~1000 m,且穿透能力得到了較大的提升。
系統(tǒng)WSN節(jié)點(diǎn)的硬件電路如圖2所示。

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