基于ZigBee技術的圖書館智能消防監控系統

摘要：為加強圖書館消防安全，文章提出基于ZigBee技術的圖書館智能消防監控系統設計方案。該設計由數據采集系統、數據通訊系統、執行機構和后臺監控系統等四部分構成。其中數據采集系統采用單片機技術實現對現場環境數據的采集和發送功能；數據通訊系統采用ZigBee組網技術將各個Zigbee節點上傳的環境數據進行集中處理，并通過GPRS／GSM無線通訊傳送到后臺監控系統；后臺監控系統采用LabVIEW技
術進行設計，實現了多個現場的環境監控。實驗結果表明，該系統具有高性能、安全、便捷、智能的特點，具有廣闊的應用前景。
關鍵詞：消防監控系統；ZigBee；智能化；GPRS／GSM

0 引言
圖書館是保存人類文化遺產、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，一旦圖書館發生火災，損失無法估量。例如，2004年9月，被列入世界文化遺產名錄的德國安娜·阿瑪麗亞公爵夫人圖書館發生火災，三萬冊圖書被燒毀，有一部分是16至18世紀的珍貴孤本，整個火災損失高達幾千萬歐元。同時，火災會嚴重威脅到圖書館讀者和工作人員的生命安全和財產安全。因此，圖書館屬于重點防火單位。而目前國內許多圖書館消防意識淡薄，消防設施不夠健全，存在很多消防安全隱患。構建科學合理的智能消防系統，有助于實現圖書館火災的早期探測、智能化控制，防患于未然。
圖書館消防系統由火災報警系統和消防聯動系統組成。其核心思想是對報警區域中發生的任何火情及時地感知，并根據其報警級別分別在控制中心給予報警或進行相應聯動處理。本文在了解國內外圖書館消防監控系統的發展現狀和趨勢的基礎上，結合現在技術成熟的無線通訊和無線組網技術，研制了基于ZigBee技術的智能消防監控系統。ZigBee技術具有低速率、低功耗、低成本、安全性高的特點。采用無線方式構建靈活便捷的安全監控系統，成為當前的研究熱點。

1 圖書館智能消防監控系統硬件設計
圖書館智能消防監控的硬件系統主要由數據采集系統、數據通訊系統和執行機構三部分構成。圖1為數據采集系統的結構框圖，圖2為數據傳輸模塊結構框圖，圖3為系統具體的拓撲結構。其中數據采集模塊由單片機、ZigBee模塊、溫度檢測模塊和煙霧檢測模塊等部分組成；數據通訊模塊由ZigBee模塊、GPRS／GSM模塊和單片機組成；執行機構模塊由聲光報警模塊和滅火執行模塊等組成。

圖書館智能消防監控系統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：對溫度采集模塊和煙霧檢測模塊采集來的數據進行處理，通過ZigBee網絡和GSM／GPRS網絡實現數據的接收與發送，并控制執行機構及實現聲光報警；
(3)溫度采集模塊：監測圖書館內的溫度，將檢測結果傳送給單片機；
(4)煙霧檢測模塊：監測圖書館內的煙霧濃度，將檢測結果傳送給單片機；
(5)執行機構模塊：控制相應的滅火設備；
(6)聲光報警模塊：出現火災狀況時進行聲光報警；
(7)ZigBee模塊：實現ZigBee網絡中各節點間的數據傳輸；
(8)GSM／GPRS模塊：實現數據從現場到后臺的無線傳輸和現場與值班人員手機的通訊。