WSN在智能化小區火災報警系統中的應用

摘要：針對傳統火災報警檢測系統的許多缺點，研制了火災報警檢測系統的無線傳感器網絡，并對WSN在智能化火災報警系統中的應用進行了分析，使得火災報警檢測系統的節點位置、監測范圍、節點敏感度、節點間距離都得以改善和提高。
關鍵詞：無線傳感器網絡；ZigBee；CC2430；火災報警檢測系統

0 引言
火災報警對于任何一個部門無疑都是非常重要的。大多數小區在多個地方一般都安裝了火災報警系統，起到了一定的效果，但也存在一些問題，不能及時、快速、準確地反映小區內的火災情況，一旦發生火災，不僅導致居民財產損失，還有可能造成人員傷亡。
傳統小區火災報警檢測系統，通常需要通過布線將系統中的各種部件連接起來，完成這樣的安裝工程，往往需要花費大量的時間，給客戶的正常工作帶來不必要的打擾，甚至造成建筑物結構被破壞。而且，硬件線路容易老化或遭到腐蝕，磨損，發生故障多；導線的數量也會隨著傳感器數量的增加而增加；節點位置太固定、檢測范圍受限、節點敏感度較低、節點間距離較大、存在安全死角。針對這種情況，本文對其進行了改進，將基于ZigBee的WSN技術應用于火災檢測系統中。選擇ZigBee技術作為溫度檢測系統的無線通信方式。在分析和理解ZigBee協議規范的基礎上，提出一種基于ZigBee技術的火災報警檢測的無線傳感器網絡構成框圖。框圖分為網絡協調器和RFD節點兩部分，網絡協調器負責接收各終端節點傳送過來的溫度數據，并將數據及時通過RS232串口按一定格式上傳PC機顯示。RFD節點可檢測自己所處的環境數據，然后發送給網絡協調器。
基于無線傳感器網絡技術的火災報警檢測系統，節點可以人工擺放，隨意控制節點的檢測范圍和信號覆蓋范圍。大大提高了小區火災發現率，降低了事故率，對小區財產及人員的安全有很大的實際意義。

1 系統總體網絡體系結構
設計的總體系統網絡體系結構如圖1所示。ZigBee無線系統主要由若干個具有路由功能的無線節點和ZigBee中心網絡協調器組成，無線網橋連接ZigBee無線網絡與以太網，負責無線傳感器網絡節點和設備節點的管理。圖中A、B、C、D為具有路由功能的FFD節點，傳感器節點與路由節點自主形成一個多跳的網絡。系統采用基于語義的數據處理，調整溫度、煙霧濃度和光濃度的閥值可使其應用于不同環境。同時，設計采用組合事件檢測的方法，避免由于溫度、煙霧濃度或者光濃度的突然波動而引起的錯誤報警，還可根據具體環境，方便靈活地調整和擴展事件監測的方法。

2 WSN系統設計
CC2430芯片是Chipcon公司生產的首款符合ZigBee技術的2．4 GHz射頻系統單芯片。適用于各種ZigBee無線網絡節點，包括協調器、路由器和終端設備。CC2430芯片以強大的集成開發環境IAR作為支持，它結合Chipcon公司全球先進的ZigBee協議棧、工具包和參考設計，是全球領先的ZigBee解決方案。它集成了增強型51內核MCU、閃存、IEEE802.15.4所需要的全部硬件。CC2430 SOC家族包括3個不同系列的產品，CC2430．F32，CC2430．F64和CC2430．F128。它們的區別在于內置閃存的容量不同，分別是32K、64K和128K片內閃存。
WSN火災報警檢測系統采用星型無線網絡系統，系統中只有一個網絡協調器和很多個RFD節點，網絡協調器設置在管理中心，負責建立網絡和管理網絡，并顯示當前整個網絡的狀況并把收到的數據通過串口傳給計算機。而檢測終端節點分布在監測地點，負責采集相關采集值，然后定期發送到網絡協調器。