基于SimpliciTI无线链式火灾报警系统设计概要.docx
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基于SimpliciTI无线链式火灾报警系统设计概要
基于 SimpliciTI 无线链式火灾报警系统设计
李丽丽 1, 赵河明 1, 2, 杨国平 1, 秦建斌 3
(1. 中北大学 机电 工程学院 山西 太原 030051; 2. 山西北方惠丰机电有限公司
山西 长治 046012;
3. 山西汾西 重工有限责任公司 山西 太原 030027
摘 要 :
介绍一种 SimpliciT I 技术 , 并实现了 基于 SimpliciT I
的无线链式火灾报警系统 。
该 系统在居 住楼内或办 公楼内 组成无线传感器网络 ,
报警点通过无线链式通知周 围报警系统 , 警戒可能涉及到的人群逃离 。
采 用
CC2430芯片和软 件相结 合 , 实现了火灾信息的及时最大范围内通 知 ,
有效避免了火灾等安全事故带来的损失 。
关键词 :
SimpliciT I 技术 ; 链式报警系统 ; 无线传感器网络 ; CC2430
中图分类号 :
T P274 文献标识码 :
B 文章编号 :
1004-373X (2010 04-117-02
Design of Wireless C hained-alarm System Based on SimpliciTI
L I L ili 1, ZH AO H eming 1, 2, YA N G G uo ping 1, Q IN Jianbin 3
(1. Mech. Eng i . Co llege, Nort h U ni v ersity o f China T aiyuan, 030051, Chi na;
2. Shanxi Bei f ang H ui f eng Elec t romechani a l Co. L td. , Chang zhi, 046012, China;
3. Shanxi Fenx i H eavy Industry Co. Lt d. , T aiyuan, 030027, China
Abstract :
A desig n w hich is wireless cha ined-alar m system based o n SimpliciT I
is intr oduced. T he sy stem co mpo ses the wireless sensor netw or k in a sto ried
building, ar alm info rms o ther s near by it , prot ects people fro m calamity. T he design
schemes of alar m system combination of har dw are and so ftwar e in living building s
and office buildings hav e been co nstr uct. It can timely and widely prov ide accident
infor mation, and effectively avo id t he safety accident loss of f ire.
Keywords :
SimpliciT I; chained-a larm sy st em; w ireless senso r netwo rk; CC2430
收稿日期 :
2009-10-08
0 引言
近年来 , 火灾、 煤气引起的安全事故频发 , 准确而又
及时地通知楼内人员撤离或者采取援助和自救非常重
要。
当前正在使用的火灾报警主要是消防系统联控 , 大
多没有与本栋楼内的其他住户有关联 , 这就出现了楼内 人员对火灾不敏感 ,
不能及时离开易发区 , 导致人员伤 亡。
如果基于 CAN
总线的局域网来构建这种链式报 警系统 , 以有线方式传送数据 ,
而有线方式带来许多制 约系统性能提高的问题 :
例如耗材多 , 施工与维护复杂 ,
功耗大 , 系统建设及运行成本高 , 抗干扰能力低 , 线路容 易老化或遭到腐蚀、
鼠咬、 磨损 , 故障发生率、 误报率和 漏报率都高。
而 SimpliciT I
技术能有效地解决有线方 式传送带来的诸多问题。
无线传感器网络能够用无线通信链路取代传统网 络中错综复杂的电缆 ,
非常方便 地实现快速、 灵活、 安 全、 低成本、 低功耗的数据通信和话音通信。
因此
火灾 报警系统的有线方式被无线方式取代 已是必然趋势。
国内将无线传感器网络用于火灾报警的研究正处于起 步阶段 [1]
。
1 链式报警系统的功能及关键技术 1. 1 功能
系统采用最新的 Sim pliciT I 无线通信技术 , 实现了
楼内火灾信息的及时通报。
系统的主要功能是 :
报告楼
内有火灾发生的情况及火灾发生的楼层 , 本楼内住户可
以通过聆听报警声和观察报警系统点亮的灯来判断哪 个楼层发生火灾 ,
现在是否处于安全的楼层 , 实现及时 逃离 , 及时报警 , 及时获救 ,
把伤亡减小降到最小。
1. 2 无线传感器网络
典型的无线传感器网络结构
[2, 3]
由传感器节点、 网
关、 互连网络和监控中心组成 , 如图 1所示。
传感器节 点具有传感、
信号处理和无线通信功能 , 它们既是信息 包的发起者 ,
也是信息包的转发者。
通过网络自组织和 多跳路由 ,
将数据向网关发送。
网关可以使用多种方式 与外部网络通信 , 如 Internet 、
卫星或移动通信网络等 , 大规模的应用可能使用多个网关 , 监控中心对网络进行
配置和管理 , 发布监测任务以及收集监测数据。
无线传 感器网络的特点 [4]是 :
(1 传感器节点体积小 , 计算能力有限 ; (2 传感器节点数量大 , 易失效 ,
具有自适应性 ; (3 通信半径小 , 传感器空间传输容量非常重要 ;
117
现代电子技术 2010年第 4期总第 315期
计算机应用技术
(4 电源能量是网络寿命的关键 ;
(5 数据管理与处理是传感器网络的核心技术。
近十几年来 ,
无线与移动通信蓬勃发展。
人们在享 受数字蜂窝移动通信系统带来便利的同时 ,
对短距离的 无线移动通信 [5]
又提出了新的要求。
短距离无线通信 包括无线高保真、 超宽带、 蓝芽技术以及
SimpliciT I 技 术等各种热点技术 , 均展现出各自巨大的应用潜力。
其 中 ,
以低速率、 低功耗、 低成本、 简便易用性的 Simplici T I
技术作为无线传感器网大型网络技术 Zigbee 技术
的补充更加适用于这种小型网络。
它采用跳频技术 , 能
较好地应用于小型工业监控、
楼宇监测等领域。
图 1 无线传感器网络结构图
1. 3 基于 SimpliciT I 的无线传感器网络的主要优势
Sim pliciT I 是支 持 低于 100个 节 点的 简 单 小型 RF 网络的专有低功耗 RF
协议 , 完全可以覆盖整栋楼 的所有住户。
利用 SimpliciTI 网络 协议可实现 M CU
资源占用的最小化 , 从而降低了低功耗 RF 网络的系统 成本。
低功耗、 低成本、
简便易用性是 SimpliciT I 的主 要特点。
Sim pliciTI 网络协议支持点对
点通信和星型 通信 , 选择这种方案不仅可使用接入点设备来存储并发 送消息 ,
还能通过距离扩展器来扩大网络覆盖范围 , 以 支持四次跳频。
在 SimpliciTI-1. 0.
6中还添加了频率 捷变功能 , 节点可以在频率列表中移动 , 以避免某频段
忙率之间的冲突 , 也可以减小因频段出问题带来数据传 输的丢失 [6]。
1. 4 SimpliciTI 网络拓扑结构
Sim pliciT I 协议支持两种网络拓扑结构 :
星型拓扑 和点对点拓扑
[7]。
网络拓扑结构中涉及到三种逻辑类 型的节点 :
访问节点 (Access Point 、
扩展节点 (Range Extender RE 、 终端节点 (End Device , 实际网络中存
在的节点不只可以担当一种逻辑节点类型 , 有时可以身 兼数职。
点对点拓扑的节点之间可以直接通信或者通过扩 展节点从源节点接收到信息
[8]。
如果接收节点一直处 于帧听状态的话 , 会直接从源节点接收帧 , 或者通过扩
展节点接收信息。
当拓扑结构中不存在 A P, 一个节点
即使通过广播方式发送信息到好几个节点 , 从应用信息 的角度看 ,
还是属于来自一个节点 , 也属于点对点的网 络拓扑。
2 基于 SimpliciTI 的 !
链式 ∀
报警系统
该系统的硬件部分采 用的是 Chipcon AS 公司 推 出的首款符合 2. 4GH z IEEE
802. 15. 4标准的射频收 发器 CC2430芯片 [9, 10]
利用此芯片开发的无线通信设
备支持数据传输率高达 250Kb/s, 可以实现点对点的 数据传输。
程序中传感器周期性地检查周围的环境 (查询时间 没有在流程图里给出 ,
如果其中有一个传感器开始工作 或者是接收到有危险的信息时 ,
将会通过发送消息帧 , 通 知其他节点这一信息。
如果传感器处于唤醒状态或者是
亚唤醒状态时 , 收到一个有危险信息时 , 将会被唤醒 ; 如 果没有接收到信息时 ,
将会回到睡眠状态 ; 如果接收到危 险信息时 , 将会传播该信息到其他节点 ;
如果传感器处于 活动状态时 , 将会广播信息 , 这个信息将会间隔很短时间
不断地被发送 , 这是为了确保信息 , 在很短时间内被唤
醒。
每个终端节点都可用于所有所在范围内的所有终端 节点进行通信 ,
只要楼内某一个终端节点发现有问题时 , 不仅警戒人们 ,
而且会传播信息到其他的烟警 , 并发出警 报来警戒人们。
程序流程图如图 2
所示。
图 2 程序流程图
3 结语
根据以上的硬件设计和软件设计方法 , 做出了该系 统的原型机 , 包括五个 ED,
只要有一个节点传感 器采 集数据超过阈值 , 就会发出警报 , 其他节点就会被通知。
根据两个节点间的距离 , 可以增加扩展节点 (RE , 使得
距离较远的两个节点间也可以通信。
通过试验 , 由于该无线警报系统的灵活配置方式 ,
使其具有很强的通用性和开放性 , 同时也具有较高的可
靠性。
通用和开放的设计理念让该系统能够适应大多 数测控环境 , 如自动读表
(气表、 水表 、 报警与安全 (烟 雾探测器、 玻璃破碎检测 器、 一氧化碳探 测器、
光传 感 器 、 家庭自动化 (家电设备、 车库开门器、 环境设备 以
(下转第 124页
的访问
[8, 9]
。
图书馆校内资源远程代理 访问流程图如
图 3
所示。
图 3 图书馆校内资源远程代理访问流程图
用户通过配置代理服务器地址在校外访问门户网 站 ,
通过统一身份认证后进入信息门户展示平台 , 访问 校内资源 ;
信息门户平台上设置中外文数据库及电子图
书资源库等校内远程数字资源栏目 , 并提供完成远程访
问所需要的批处理脚本文件 , 用户解压下载下来的批处 理文件 , 双击其中的
enablePro xy. bat 文件 , 完成该地 址的代理设置 ; 代理服务器根据用户组的不同 ,
分配相 应的校内地址 , 使用户直接进 入校内远程访问资源栏 目 , 点击访 问所需的
校内远程 数字资源 ; 双击 下载的 disenablePro xy. bat, 即可取消该地址的代理设置 ,
正常 访问门户系统 [10]。
4 结 语
基于校园门户平台图书馆管理系统的集成研究 , 在
实现用户统一身份认证的基础上 , 方便了教职工及学生
对图书馆管理系统的使用 , 尤其是图书馆远程数字资源 访问功能的实现 ,
给居住或出差在外的教职工的工作、 学习、 生活带来很大的便利。
同时 ,
还考虑在门户平台 上增加若干控件 , 方便用户自行订制相关个性化服务 ,
如将有关新书报道、 预约图书、 欠费预警及图书超期罚
款等信息以短消息形式即时在个人门户上显示 , 以期更 好地服务于广大师生。
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93-95.
作者简介 戴 莹 女 , 1968年出生 , 浙江温州人 , 实验师 。
研究方向为计算机网络管理 。
(上接第 118页
及有源 RFID 等方面。
同时 , 该系统还可以应用到室内 几个房 间 的报 警系 统 ,
给 安 全又 加 了一 个 保 险。
在 Sim pliciT I-1. 0. 6中还添加频率捷变 (Frequency A g
ility 功能 , 节点可以在频率列表中移动 , 以避免某频 段忙率之间的冲突 ,
也可以减小因频段出问题带来数据 传输的丢失 [8]
。
Sim pliciT I 技术的发展前景广阔 , 相信
在不久的将来会得到更加广泛的应用。
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