畢業(yè)設(shè)計(jì)-基于ZigBee技術(shù)的智能火災(zāi)報(bào)警逃生系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于zigbee技術(shù)的智能火災(zāi)報(bào)警逃生系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別自動(dòng)化工程系專(zhuān) 業(yè)機(jī)械工程及自動(dòng)化班 級(jí)50718姓 名李易航指導(dǎo)教師汪晉寬年 月 日 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè)摘要近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)的新建建筑趨于高層化，高層建筑的防火防盜系統(tǒng)也成為各機(jī)構(gòu)研究的重點(diǎn)。隨著通訊技術(shù)和防火防盜探測(cè)器的快速發(fā)展，智能建筑的理念正逐步走進(jìn)我國(guó)，所謂智能建筑，也就是讓建筑具有一種人性化的體現(xiàn)。高層建筑一般分為民用和商務(wù)用兩種，本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于商務(wù)用的高層建筑，利用了了火災(zāi)逃生箱、plc編程控制技術(shù)、 防火防盜探測(cè)器、區(qū)域火災(zāi)及防盜報(bào)警控制器，根據(jù)商務(wù)大廈的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出了一套適用于

2、商務(wù)大廈的智能化防火防盜系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：plc 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng) 逃生箱體 防盜系統(tǒng) 商業(yè)大廈 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè)目錄 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè)第1章 緒論1.1引言火災(zāi)是世界上發(fā)生頻率較高的一種災(zāi)害，幾乎每天都有火災(zāi)發(fā)生，據(jù)聯(lián)合國(guó)“世界火災(zāi)統(tǒng)計(jì)中心（wfsc）2000統(tǒng)計(jì)資料”，全球每年發(fā)生火災(zāi)600萬(wàn)至700萬(wàn)次，全球每年死于火災(zāi)的人數(shù)約為65000人至75000人。歐洲和北美發(fā)生的火災(zāi)較多，死亡人數(shù)卻相對(duì)較少，這與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的生活水平高以及消防設(shè)施完善有關(guān)；亞洲居住人數(shù)最多，發(fā)生火災(zāi)次數(shù)較少，但死亡人數(shù)較多，這與亞洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度不高，消防設(shè)施不完善

3、等因素有關(guān)?；馂?zāi)早已成為我國(guó)常發(fā)性和破壞性以及影響力最強(qiáng)的災(zāi)害之一。隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市高層、地下建筑以及大型綜合性建筑日益增多，火災(zāi)隱患也大大增加，火災(zāi)發(fā)生的數(shù)量及造成的損失呈逐年上升的趨勢(shì)。我國(guó)每年的起火次數(shù)較少，但死亡人數(shù)較多，這說(shuō)明我國(guó)的消防保護(hù)體系對(duì)保護(hù)生命安全還有一定的差距，因此現(xiàn)階段有必要提高全民的防火安全觀念，提高我國(guó)消防設(shè)施水平?；馂?zāi)做為危害人類(lèi)生存的大敵，越來(lái)越受到人們的重視。一旦發(fā)生火災(zāi)，將對(duì)人的生命財(cái)產(chǎn)造成極大的危害，于是人們開(kāi)始尋求一種早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的方法，以便控制和撲滅火災(zāi)，減少損失，保障生命安全，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)就是為了滿(mǎn)足這一需求而研制出來(lái)的，并越來(lái)越受

4、人們所接受，其自身技術(shù)水平也隨著人們需求的不斷提高，在功能、結(jié)構(gòu)、形式等方面不斷地完善。1.2火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)報(bào)警技術(shù)的發(fā)展歷史隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，人們生活、工作、居住的地方越來(lái)越集中，火災(zāi)的隱患也越來(lái)越大，如何將火災(zāi)造成的損失降低到最低限度成為火災(zāi)報(bào)警技術(shù)研究的重點(diǎn)，其中最有效的辦法就是早期發(fā)現(xiàn)，并在蔓延前將其撲滅，縱觀一百多年來(lái)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警技術(shù)主要經(jīng)歷了以下一些發(fā)展階段。初期階段是用一些簡(jiǎn)單的分立元件構(gòu)成的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，從19世紀(jì)40年代一直延續(xù)到20世紀(jì)40年代，這期間感溫探測(cè)器占主導(dǎo)地位，但由于感溫式火災(zāi)探測(cè)器靈敏度比較低，探測(cè)火災(zāi)的速度也比較慢，尤其對(duì)陰燃火災(zāi)往往不反應(yīng)，因此，它一直無(wú)

5、法很好的實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警的功能。第二階段從20世紀(jì)50年代至70年代，在這期間感煙探測(cè)器得到了很大的發(fā)展，感溫火災(zāi)探測(cè)器出于次要地位。“先見(jiàn)煙后見(jiàn)火”用感煙的方法探測(cè)火災(zāi)使人類(lèi)在實(shí)現(xiàn)火災(zāi)早期報(bào)警方面邁出了一大步，此時(shí)的系統(tǒng)一般是多線制（n1線或更多線），其特點(diǎn)是穩(wěn)定性，可靠性差，布線復(fù)雜，調(diào)試難度大。這期間的火災(zāi)探測(cè)器設(shè)置了固定閥值的開(kāi)關(guān)量探測(cè)器，控制器有邏輯集成電路、可控硅、繼電器和分立器件構(gòu)成。這種報(bào)警系統(tǒng)存在著明顯的弊病。首先報(bào)警是由探測(cè)器控制的，無(wú)論是火情還是周?chē)h(huán)境的變化，如空氣濕度、溫度變化、氣流大小及氣壓高低等，只要探測(cè)器探測(cè)的信息變化達(dá)到了其設(shè)定的閥值，就發(fā)出報(bào)警，誤報(bào)率高。其次，

6、探測(cè)器于控制器之間連線繁多，線路出現(xiàn)故障的可能性大，并且安裝和維護(hù)十分困難。第三階段從80年代開(kāi)始至今，總線制火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)蓬勃興起，它同以前的產(chǎn)品相比有了很大的飛躍，布線工作顯著減少，安裝調(diào)試變得容易，降低了安裝和維修費(fèi)用，其最大優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單并能精確確定報(bào)警部位，因而得到了較普遍的應(yīng)用。為了解決多線制報(bào)警系統(tǒng)的諸多弊病，人們對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。首先，用計(jì)算機(jī)cpu做控制器的中央處理器，使原來(lái)的某些硬件電路功能用原件代替，使系統(tǒng)硬件的可靠性得到改善，加上靈巧的程序設(shè)計(jì)，可靠性進(jìn)一步提高。時(shí)至今日，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)隨著各種新工藝、新技術(shù)的涌現(xiàn)而不斷得到發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)將是有有線網(wǎng)絡(luò)變無(wú)限網(wǎng)絡(luò)

7、，不同的場(chǎng)合應(yīng)用不同的報(bào)警系統(tǒng)，其發(fā)展趨勢(shì)還在于網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)將得到大力發(fā)展，并為建立城市自動(dòng)消防通訊指揮系統(tǒng)創(chuàng)造條件。1.3國(guó)內(nèi)外火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展情況1.3.1火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在國(guó)外的發(fā)展情況國(guó)外一些較發(fā)達(dá)的國(guó)家，具有火災(zāi)預(yù)防、報(bào)警、撲救，善后處理等比較完善的消防體系。政府每年都要撥出大筆資金用于消防設(shè)施更新、人員培訓(xùn)以及消防設(shè)施維護(hù)。德國(guó)、日本、美國(guó)等國(guó)家就采用計(jì)算機(jī)與用戶(hù)終端的傳感器或者用戶(hù)終端信號(hào)采集器相連，對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控以及故障遠(yuǎn)程傳輸。例如，美國(guó)、加拿大、澳大利亞、日本等國(guó)家在建設(shè)和應(yīng)用城市火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)方面均有可供借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。他們將自動(dòng)火災(zāi)報(bào)

8、警作為公共報(bào)警手段接入公共監(jiān)控系統(tǒng)，并有效運(yùn)行多年，使消防指揮中心能夠快速準(zhǔn)確判斷火災(zāi)地點(diǎn)、火災(zāi)類(lèi)型、并調(diào)度消防部隊(duì)迅速到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)再此起到了很大的作用。此外，這些國(guó)家在監(jiān)控系統(tǒng)管理方面比較規(guī)范，專(zhuān)門(mén)成立一個(gè)監(jiān)控服務(wù)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的責(zé)任是保障火災(zāi)報(bào)警數(shù)據(jù)通信通暢，為用戶(hù)服務(wù)，對(duì)用戶(hù)負(fù)責(zé)，同時(shí)向消防部隊(duì)傳送可靠的火災(zāi)消防信息，而消防部門(mén)的主要職責(zé)是對(duì)此類(lèi)服務(wù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行資質(zhì)審查及監(jiān)督管理。這種管理運(yùn)作方式已經(jīng)取得了良好的效果。1.3.2火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展情況我國(guó)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)起步較發(fā)達(dá)國(guó)家晚幾十年，從上世紀(jì)70年代我國(guó)才開(kāi)始研制生產(chǎn)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)產(chǎn)品。進(jìn)入80年代后，國(guó)內(nèi)主要廠家也多是

9、模仿國(guó)外產(chǎn)品，或是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，沒(méi)有真正意義上的核心技術(shù)，并且市場(chǎng)也剛剛開(kāi)始發(fā)育?；馂?zāi)報(bào)警產(chǎn)品真正發(fā)展是在90年代以后，隨著政府逐漸開(kāi)放國(guó)門(mén)，國(guó)外企業(yè)開(kāi)始大量進(jìn)入中國(guó)消防市場(chǎng)，帶來(lái)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)也促進(jìn)了市場(chǎng)的成熟。這時(shí)期，我國(guó)生產(chǎn)火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品的企業(yè)也得到了快速發(fā)展，部分企業(yè)進(jìn)行了合資生產(chǎn)、技術(shù)合作，取得了不菲的成績(jī)，也造就了先進(jìn)市場(chǎng)上很多有實(shí)力的商家，部分技術(shù)已接近或趕上了國(guó)際水品。1.4無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況隨著近年來(lái)微電子機(jī)械系統(tǒng)、無(wú)線通信、數(shù)字電子等技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于無(wú)線火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的研究已在國(guó)內(nèi)外發(fā)展起來(lái)，并走向了實(shí)用化。目前國(guó)外最大的無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家是美國(guó)

10、松柏公司（iti公司），該公司成立于1981年，其生產(chǎn)的產(chǎn)品占全美無(wú)線報(bào)警市場(chǎng)的90%，該系統(tǒng)既可作為火災(zāi)報(bào)警，也可作為保安系統(tǒng)，兩者兼用，是一種高科技的無(wú)線保安系統(tǒng)。松柏公司創(chuàng)辦人除發(fā)明第一代全監(jiān)控?zé)o線警報(bào)系統(tǒng)外，還于1983年推出第一代可靠性可與有線系統(tǒng)媲美的無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)，此后十多年來(lái)在行業(yè)內(nèi)一直處于領(lǐng)先地位。目前的第三代技術(shù)屬世界上最先進(jìn)的無(wú)線報(bào)警技術(shù)，而第四代產(chǎn)品亦將于短期內(nèi)陸續(xù)推出。我國(guó)在無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展方面滯后于國(guó)外，但隨著近年來(lái)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)部分高校和生產(chǎn)廠商也開(kāi)始研究無(wú)線技術(shù)在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中的應(yīng)用。1.3課題提出的意義和主要任務(wù)1.3.1課題提出的意義當(dāng)今社

11、會(huì)火災(zāi)頻發(fā)，無(wú)情的吞噬了廣大人民群眾的生命及財(cái)產(chǎn)，智能火災(zāi)報(bào)警及逃生已成為全世界關(guān)注的重點(diǎn)話題之一，而公共場(chǎng)和樓宇中的火災(zāi)報(bào)警逃生系統(tǒng)又是其中的重中之重。在我們的日常生活中，電氣短路和人為的疏忽等種種因素都可以引發(fā)火災(zāi)，在做好火災(zāi)防范的同時(shí)，火災(zāi)逃生對(duì)我們而言也同等重要，眾所周知，火災(zāi)致人傷亡的主要因素有以下三點(diǎn)：1、火焰高溫，指火焰對(duì)人身的灼傷。2、有毒氣體，火災(zāi)產(chǎn)生的有毒氣體包括co、co2、丁烷等，導(dǎo)致人中毒或窒息身亡。3、逃生不當(dāng)，由于不能及時(shí)得到逃生器材和火場(chǎng)中人們慌張的心理，導(dǎo)致逃生不當(dāng)而引發(fā)傷亡。根據(jù)以上三點(diǎn)可以看出火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和逃生器材的使用成為了減少火災(zāi)造成人員傷亡的重要因素

12、，而現(xiàn)有的火災(zāi)報(bào)警逃生系統(tǒng)存在著火災(zāi)逃生用品品種單一且數(shù)量少、火災(zāi)報(bào)警與逃生分離、占用空間大及逃生用品不方便逃生人員獲取等問(wèn)題。本設(shè)計(jì)中利用防火耐溫鋼板焊接技術(shù)制作主箱體，電子元器件由溫度傳感器、煙霧傳感器、單片機(jī)控制的火災(zāi)報(bào)警電路 、電磁鐵、報(bào)警燈、揚(yáng)聲器組成，具備火災(zāi)監(jiān)控、報(bào)警、提供逃生器材等功能，將火災(zāi)逃生器材和報(bào)警系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起。同時(shí)，本設(shè)計(jì)取材普通、成本較低，人性化的外形設(shè)計(jì)既節(jié)省了空間，又方便了客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的搬運(yùn)、使用、及維修。同時(shí)，現(xiàn)有的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，多采用有線技術(shù)進(jìn)行火災(zāi)傳感器網(wǎng)絡(luò)的組建。這類(lèi)方案的特點(diǎn)是擴(kuò)展性能差，布線繁瑣，影響美觀。由于采用硬線連接，線路容易老化或遭到腐

13、蝕、鼠咬、磨損，故障發(fā)生率較高，誤報(bào)警率高，難以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制?；谝陨显颍驹O(shè)計(jì)提出基于zigbee技術(shù)的wsn智能火災(zāi)報(bào)警逃生系統(tǒng)，將無(wú)線射頻芯片與單片機(jī)相結(jié)合,火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)控指揮中心相聯(lián)動(dòng),報(bào)警設(shè)備和逃生裝置相統(tǒng)一，可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)信號(hào)的探測(cè)、報(bào)警以及聯(lián)動(dòng)指揮和人員逃生。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的、意義（有個(gè)切入點(diǎn)，為什么做這個(gè)課題，比如說(shuō)中國(guó)現(xiàn)在這方面不夠好，所以。）我國(guó)許多工廠沒(méi)用，加個(gè)較貴，旨在設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的機(jī)械手，價(jià)格便宜，能滿(mǎn)足基本要求。1.3.2本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)（1）完成機(jī)械手整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括底座、腰部、臂部和爪部的設(shè)計(jì)；（2）完成對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和元件的選型；（3）完成cad圖的繪制

14、，并將爪部的實(shí)物做出來(lái)，進(jìn)行組裝調(diào)試，使其能滿(mǎn)足夾持工件的要求；（4）將整體結(jié)構(gòu)的三維圖做出來(lái)，并完成機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真。1.4本章小結(jié)本章簡(jiǎn)要介紹了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)基本概念及其在國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，設(shè)定了本畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)和目標(biāo)，為以后的工作奠定了一定的基礎(chǔ)。第2章樓宇智能火災(zāi)報(bào)警逃生系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1火災(zāi)報(bào)警逃生系統(tǒng)的系統(tǒng)工作原理 本系統(tǒng)將無(wú)線射頻芯片與單片機(jī)相結(jié)合、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)控指揮中心相聯(lián)動(dòng)、報(bào)警設(shè)備和逃生裝置相統(tǒng)一，可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)信號(hào)的探測(cè)、火災(zāi)報(bào)警以及聯(lián)動(dòng)指揮和火場(chǎng)人員逃生。我們擬采用zigbee標(biāo)準(zhǔn)的射頻芯片cc2500和stc89le516ad單片機(jī)作為無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的核心；利用s

15、tc89s51單片機(jī)作為智能火災(zāi)報(bào)警逃生箱核心控制器。報(bào)警器和逃生箱無(wú)線傳感器1無(wú)線傳感器nzigbeezigbee數(shù)據(jù)集中器監(jiān)控與指揮平臺(tái) 圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。無(wú)線傳感器將探測(cè)到的火災(zāi)信號(hào)通過(guò)zigbee無(wú)線通信方式發(fā)送至數(shù)據(jù)集中器；數(shù)據(jù)集中器將收集的數(shù)據(jù)送至火災(zāi)監(jiān)控中心，再由火災(zāi)監(jiān)控中心對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理和統(tǒng)計(jì)評(píng)估?；馂?zāi)信號(hào)判斷的原則不是簡(jiǎn)單的非準(zhǔn)則，而需要同時(shí)考慮其他多種因素。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的有關(guān)規(guī)則，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)膱?bào)警動(dòng)作指標(biāo)。2.2.火災(zāi)報(bào)警逃生系統(tǒng)的各部分組成 第3章火災(zāi)報(bào)警逃生箱的設(shè)計(jì)原理3.1火災(zāi)報(bào)警逃生箱的設(shè)計(jì)理念 3.2火災(zāi)報(bào)警逃生箱的工作原理圖3-1

16、左右旋絲杠平移型夾持器如圖3-1所示，為產(chǎn)品工作原理圖，本產(chǎn)品中的溫度、煙霧傳感器在平時(shí)保持對(duì)所在場(chǎng)所的火災(zāi)監(jiān)控，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，溫度和煙霧濃度達(dá)到傳感器報(bào)警臨界值，由傳感器將信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)執(zhí)行的程序中產(chǎn)生中斷，由單片機(jī)控制電路通電，使得電磁鐵通電并吸起鎖頭，打開(kāi)鎖緊裝置，隨后由箱體彈開(kāi)裝置將活動(dòng)箱體打開(kāi)。箱體的三個(gè)活動(dòng)面將下落至與不動(dòng)箱體垂直的角度，各箱體內(nèi)部的逃生器材將全部呈現(xiàn)給逃生人員，同時(shí)，箱體內(nèi)部的led燈及箱體頂部的聲光報(bào)警燈通電，為火災(zāi)逃生者提供照明和火災(zāi)報(bào)警，如圖3-2所示，為本產(chǎn)品展開(kāi)結(jié)構(gòu)圖。 3-2箱體展開(kāi)結(jié)構(gòu)圖3-3火災(zāi)報(bào)警逃生箱的選材本產(chǎn)品主箱體采用0.8mm防火

17、耐溫鋼板，活動(dòng)箱體用活頁(yè)連接，箱體彈開(kāi)裝置由三根相互成梯形的鐵管組成，鐵管內(nèi)部裝有彈簧，活動(dòng)箱體采用減速?gòu)椈勺鳛闇p速裝置。電路部分主要元器件為：12v電池組、tau/hcne11564電磁鐵、103報(bào)警燈、溫度傳感器ad590、氣體傳感器tgs202、數(shù)模轉(zhuǎn)換專(zhuān)用芯片adc0809。 第4章火災(zāi)報(bào)警逃生箱的結(jié)構(gòu)分析4-1主箱體本產(chǎn)品的主箱體由0.8mm防火耐溫鋼板焊接而成，主要分為不動(dòng)箱體、正面活動(dòng)箱體、側(cè)面活動(dòng)箱體。本產(chǎn)品高120cm，寬28cm，長(zhǎng)60cm，在不動(dòng)箱體的頂部有左右兩個(gè)懸掛點(diǎn)，用于將產(chǎn)品懸掛在墻上使用，使用時(shí)一般將箱體掛在距地面1 m處，因產(chǎn)品也可根據(jù)需要將不動(dòng)箱體鑲嵌在墻體

18、內(nèi)部使用，將活動(dòng)箱體露出即可。本產(chǎn)品的體積和長(zhǎng)度在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到人體的高度以及產(chǎn)品的擺放空間，方便了火災(zāi)逃生人員拿逃生器材，同時(shí)在日?；馂?zāi)監(jiān)控中不妨礙用戶(hù)的工作與生活。箱體的正面和兩個(gè)側(cè)面是活動(dòng)箱體，活動(dòng)箱體與主箱體采用減速活頁(yè)連接，每個(gè)活動(dòng)箱體頂部留有鎖孔，平時(shí)由電磁鐵鎖住活動(dòng)箱體。為保證活動(dòng)箱體在下落過(guò)程中不會(huì)與電子元器件盒底部發(fā)生摩擦，特作了箱體下落軌跡測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在電子元器件盒底部與活動(dòng)箱體頂部留有2mm間隙，將有效的避免摩擦。不動(dòng)箱體和活動(dòng)箱體內(nèi)部都裝有0.5mm防火板的隔層，隔層上裝有火災(zāi)逃生器材，考慮到防毒面具和防火毯在火災(zāi)逃生中對(duì)每個(gè)人的重要性，將其裝在空間很大的正面活

19、動(dòng)箱體以及背面不動(dòng)箱體中，而逃生繩和破窗錘將放置于兩個(gè)側(cè)面活動(dòng)箱體中，所有的隔層外部用皮筋加固，防止逃生物品在箱體下落時(shí)掉落。本產(chǎn)品在對(duì)逃生用品的擺放上充分考慮了逃生用品的用途以及其擺放空間。如圖3，為箱體的閉合結(jié)構(gòu)圖。 圖4-1箱體閉合結(jié)構(gòu)圖4-2電子元器件盒本產(chǎn)品的電子元件盒外部的0.8mm的防火耐溫鋼板焊接而成，電子元件盒的底部裝有鎖孔，平時(shí)用鎖鎖住，維修時(shí)電子元器件盒上部可打開(kāi)，置于產(chǎn)品上部的電子元件盒既方便了維修人員檢修又有效的防止了人為破壞。電子元器件盒內(nèi)部裝有電路板和電磁鐵。 圖4-2電路工作原理圖如圖4-2，為電路工作原理圖，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，溫度傳感器ad590在輸出端vt獲得與

20、火災(zāi)中絕對(duì)溫度成正比的電壓量，此電壓量輸入到數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片adc0809的in0引腳，另外由于火災(zāi)中氣體煙霧主要是co2和co，為增加電路可靠性，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)， tgs202氣體傳感器能探測(cè)co2，co使傳感器的內(nèi)阻變小，va迅速上升，同樣va端電壓輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片adc0809的in1引腳，adc0809的通道選擇地址a，b，c分別由89c51的p00p02經(jīng)地址鎖存器74ls373輸出提供。當(dāng)p2.7=0時(shí)，與寫(xiě)信號(hào) wr共同選通adc0809。圖中ale信號(hào)與st信號(hào)連在一起，在wr信號(hào)的前沿寫(xiě)入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。而adc0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)eoc接到89c51的int1引

21、腳，當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換完成后， eoc變?yōu)楦唠娖剑硎巨D(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷。在中斷服務(wù)程序中，將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)送到指定的存儲(chǔ)單元。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度傳感器和煙霧傳感器輸出的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換之后的數(shù)字量傳給單片機(jī)，單片機(jī)程序檢測(cè)出該電壓值已達(dá)到報(bào)警要求，于是p1.6和p1.7輸出高電平，p1.6引腳的高電平使d1導(dǎo)通，比例電磁鐵得電并吸起箱體蓋的開(kāi)關(guān)，使箱體蓋打開(kāi)，而p1.7的高電平使三極管導(dǎo)通，使得復(fù)合型聲光報(bào)警器兩邊接在了12v電源上，開(kāi)始工作發(fā)出報(bào)警聲和報(bào)警燈光。下圖4-3為電子元器件的電路圖。 4-3電子元器件電路圖4.3箱體彈開(kāi)裝置本產(chǎn)品的箱體彈開(kāi)裝置置于電子元件盒的下方，由三根呈t型外形的鐵管

22、組成，鐵管內(nèi)部裝有彈簧。平時(shí)活動(dòng)箱體頂部將壓力彈簧壓緊，用電磁鐵鎖住，箱體展開(kāi)時(shí)由壓力彈簧將活動(dòng)箱體彈開(kāi)。為使彈簧的彈力剛好能打開(kāi)箱體，又不會(huì)因?yàn)榱^(guò)大而砸傷人，經(jīng)過(guò)反復(fù)的壓力彈簧設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇了簧絲直徑2.0mm ,外徑22mm ,總?cè)?shù)5.5圈的彈簧。如圖4-4，為箱體彈開(kāi)裝置結(jié)構(gòu)圖。圖4-4箱體彈開(kāi)裝置3.5 箱體鎖緊裝置本產(chǎn)品的鎖緊裝置將由電器元器件盒內(nèi)的電磁鐵和活動(dòng)箱體頂部的鎖孔組成，鎖緊裝置共有3個(gè)電磁鐵，分別鎖緊3個(gè)活動(dòng)箱體，電池閥的鎖頭在電池元件盒底部伸出，申入至活動(dòng)箱體頂部的鎖孔將活動(dòng)箱體鎖住?？紤]到活動(dòng)箱體的自身重量，特對(duì)電磁鐵的吸力做了測(cè)試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明在本設(shè)計(jì)中，電磁鐵

23、選型為tau/hcne11564，鎖頭為5mm時(shí)，吸力為16n，滿(mǎn)足要求。如圖4-5，為箱體鎖緊裝置平面圖。 圖4-5箱體鎖緊裝置平面圖第三部分 火災(zāi)報(bào)警逃生箱的動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)分析3、1產(chǎn)品的動(dòng)力分析本產(chǎn)品中由單片機(jī)控制的火災(zāi)監(jiān)控及報(bào)警需要電源供電，而在火災(zāi)中，電源往往被損壞，為保障產(chǎn)品的可靠性，我團(tuán)隊(duì)將采用獨(dú)立電源為產(chǎn)品供電。本產(chǎn)品中除了單片機(jī)外的元器件都統(tǒng)一由12v的電池組電源供電，主要考慮到系統(tǒng)中大多數(shù)電器元件的額定電壓都是12v，使用統(tǒng)一的電源可以簡(jiǎn)化電路，以免因?yàn)槭褂眠^(guò)多電源而降低系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，本產(chǎn)品采用的聲光報(bào)警燈電壓為12v、功率25w，電磁鐵電壓12v、功率5w，該電源完全滿(mǎn)

24、足電壓、功率的要求，也相比較于多電源節(jié)省了許多空間。且其儲(chǔ)存電量大，足夠整個(gè)系統(tǒng)使用一年左右，而本產(chǎn)品的檢修期為半年，可靠性高，保證出現(xiàn)火情時(shí)有足夠的電量來(lái)驅(qū)動(dòng)報(bào)警燈和電磁閥動(dòng)作。單片機(jī)起控制作用，是整個(gè)系統(tǒng)的中樞，而它的工作電壓范圍是45.5v，因此用一個(gè)單獨(dú)的5v電源給它供電，保障單片機(jī)的正常工作。3、2 產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)分析3、2、1電磁鐵的選型本產(chǎn)品的鎖緊裝置采用了電磁鐵，為此，我團(tuán)隊(duì)考慮到活動(dòng)箱體的重量、內(nèi)部火災(zāi)逃生用品的重量及減速?gòu)椈傻膹椓Γ剡M(jìn)行了對(duì)電磁鐵吸力的測(cè)試，測(cè)試表明電磁鐵的吸力在伸縮量為5mm為10n，為保障可靠性，特選用型號(hào)為tau/hcne1-1564的電磁鐵，其參數(shù)如下

25、表所示;距離/mm012345吸力/n744832221816 表3-1 tau/hcne1-1564電磁鐵參數(shù)表3、2、2箱體的運(yùn)動(dòng)分析為了避免活動(dòng)箱體頂端運(yùn)動(dòng)時(shí)與電池盒底部發(fā)生碰撞，電池盒底面與活動(dòng)箱體頂面要留至少1.4mm的距離，為保險(xiǎn)起見(jiàn)本作品中留了2mm的距離。其運(yùn)動(dòng)路線圖及運(yùn)動(dòng)軌跡圖如下;圖31 活動(dòng)箱體運(yùn)動(dòng)路線圖 圖3-2 活動(dòng)箱體運(yùn)動(dòng)軌跡圖第四章火災(zāi)報(bào)警逃生箱的應(yīng)用價(jià)值4、1火災(zāi)報(bào)警逃生箱的創(chuàng)新點(diǎn)本產(chǎn)品功能齊全、設(shè)計(jì)以人性化為主，主要表現(xiàn)及倡導(dǎo)更好的使用火災(zāi)逃生用品的理念。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為以下幾個(gè)方面：1、本產(chǎn)品既可提供火場(chǎng)逃生用品，又兼具火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及監(jiān)控功能，將火災(zāi)監(jiān)控、報(bào)警及

26、逃生有機(jī)的結(jié)合在一起。2、箱體整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，逃生者可以從各個(gè)角度拿到所需的逃生用品，節(jié)約逃生時(shí)間。3、箱體底部裝有減速?gòu)椈?，彈簧的彈性選擇恰當(dāng)，減速?gòu)椈稍谙潴w內(nèi)布局合理，起到緩沖活動(dòng)箱體下落的作用。4、采用電磁鐵設(shè)計(jì)而成的鎖緊裝置，鎖緊效果好，可靠性高。5、通過(guò)單片機(jī)控制火災(zāi)報(bào)警、監(jiān)控、及電磁閥打開(kāi)裝置，使得本產(chǎn)品功能齊全，節(jié)省空間，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。4、2 火災(zāi)報(bào)警逃生箱的升級(jí)本團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)本產(chǎn)品時(shí)留有很大的升級(jí)空間，用戶(hù)可以根據(jù)自身情況對(duì)本產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)。1、箱體底部可以裝萬(wàn)向輪，使得本產(chǎn)品搬運(yùn)方便。2、本產(chǎn)品可根據(jù)用戶(hù)實(shí)際需要升級(jí)擁有手動(dòng)遙控裝置，可用手動(dòng)遙控裝置打開(kāi)本產(chǎn)品。3、產(chǎn)品可做成單

27、體模塊，四周加凹槽，由客戶(hù)根據(jù)需求自行選配。4.3火災(zāi)報(bào)警逃生箱的成本分析本產(chǎn)品的成本主要由三部分組成，技術(shù)成本，產(chǎn)品制造成本，維護(hù)成本。以下將逐一分析：1、技術(shù)成本：本產(chǎn)品的技術(shù)是在現(xiàn)有火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)上進(jìn)行創(chuàng)新，添加了電磁閥動(dòng)作部分使箱體打開(kāi)，成本較低。2、產(chǎn)品制造成本：本產(chǎn)品的構(gòu)造主要由箱體部分和硬件電路組成，主箱體由0.8mm的防火耐溫鋼板焊接而成，主要分為不動(dòng)箱體、正面活動(dòng)箱體、側(cè)面活動(dòng)箱體，加工方便，材料價(jià)格低廉，制作簡(jiǎn)單，成本較低。硬件電路所用元器件都是常用器件，接線簡(jiǎn)單，最后將所有電路焊在實(shí)驗(yàn)板上，成本也較低。3、維護(hù)成本：本產(chǎn)品有單獨(dú)的電氣元件盒，各部分工作時(shí)聯(lián)動(dòng)效果好，并且維修

28、時(shí)裝取方便，各部分可單獨(dú)維修更換，所選元器件都是常用器件，更換方便。所以維護(hù)成本低。本產(chǎn)品由于創(chuàng)新點(diǎn)巧妙，整體成本較低，同時(shí)，現(xiàn)有的設(shè)備保障了所需功能的實(shí)現(xiàn)。4.4 產(chǎn)品的推廣應(yīng)用價(jià)值1、本產(chǎn)品集成了火災(zāi)監(jiān)控、報(bào)警及提供逃生用品等功能，功能齊全，用戶(hù)在使用全新產(chǎn)品的同時(shí)，大大減少了使用成本。2、本產(chǎn)品成本低廉，且產(chǎn)品的電路部分自主供電，維修簡(jiǎn)單，且維修期在半年以上，便于批量生產(chǎn)。3、本產(chǎn)品外觀簡(jiǎn)潔、節(jié)約空間，便于放置且使用簡(jiǎn)單。4、本產(chǎn)品的升級(jí)空間巨大，人性化的設(shè)計(jì)又使得本產(chǎn)品有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。第五章基于zigbee技術(shù)的樓宇無(wú)線防火網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)5.1zigbee技術(shù)的簡(jiǎn)介zigbee技術(shù)是近期發(fā)

29、展起來(lái)的一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無(wú)線通信技術(shù)，它是一種介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案，主要用于近距離無(wú)線連接。zigbee技術(shù)主要用于無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(wpan)，是基于ieee802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)研制開(kāi)發(fā)的。ieee802.15.4定義了兩個(gè)底層，即物理層和媒體接入控制(mediaaccess control，mac)層;zigbee聯(lián)盟則在ieee 802.15.4的基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。zigbee聯(lián)盟成立于2001年8月，該聯(lián)盟由invensys、三菱、摩托羅拉、飛利浦等公司組成，如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無(wú)線設(shè)備公司和開(kāi)發(fā)商的加入，其目標(biāo)市

30、場(chǎng)是工業(yè)、家庭以及醫(yī)學(xué)等需要低功耗、低成本、對(duì)數(shù)據(jù)速率和qos(服務(wù)質(zhì)量)要求不高的無(wú)線通信應(yīng)用場(chǎng)合。zigbee這個(gè)名字來(lái)源于蜂群的通信方式：蜜蜂之間通過(guò)跳zigzag形狀的舞蹈來(lái)交互消息，以便共享食物源的方向、位置和距離等信息。5.2zigbee技術(shù)在本設(shè)計(jì)中的特點(diǎn)1、功耗低：工作模式情況下，zigbee技術(shù)傳輸速度低，傳輸數(shù)據(jù)量很小，因此信號(hào)的收發(fā)時(shí)間很短，在非工作模式時(shí)，zigbee節(jié)點(diǎn)出于休眠模式設(shè)備搜索時(shí)延一般為30ms，休眠激活時(shí)延為15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。由于工作時(shí)間較短，收發(fā)的信息功耗較低且采用了休眠模式，使得zigbee節(jié)點(diǎn)非常省電，zigbee節(jié)點(diǎn)的電池

31、工作時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月至兩年左右。zigbee省電的特點(diǎn)延長(zhǎng)了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的維修時(shí)間。2、數(shù)據(jù)傳輸可靠：zigbee的媒體接入控制層（mac層）采用talkwhenready的碰撞避免機(jī)制在，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳輸需要時(shí)則立即傳送，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，并進(jìn)行確認(rèn)信息回復(fù)，若沒(méi)有得到確認(rèn)信息的回復(fù)就表示發(fā)生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統(tǒng)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，確保了整個(gè)防火系統(tǒng)的可靠性。3、成本低：zigbee協(xié)議簡(jiǎn)單且所需的存儲(chǔ)空間小，這極大降低了zigbee的成本，每塊芯片的價(jià)格僅2美元，而且zigbee協(xié)議是免專(zhuān)利費(fèi)的。同時(shí)，由于zigbee防火網(wǎng)絡(luò)是無(wú)線的，減少了很多布

32、線的費(fèi)用。5.3zigbee技術(shù)的協(xié)議（1）應(yīng)用層：主要有與網(wǎng)絡(luò)層連接的aps、zigbee設(shè)備對(duì)象、裝置應(yīng)用行規(guī)，主要負(fù)責(zé)把不同的應(yīng)用映射到zigbee網(wǎng)絡(luò)層上。其中包括：安全與鑒權(quán)、多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的匯聚、設(shè)備發(fā)現(xiàn)及業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)。（2）網(wǎng)絡(luò)安全層：由zigbee聯(lián)盟制定，網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)、接受或拋棄其他節(jié)點(diǎn)、路由查找及傳輸數(shù)據(jù)等功能，支持多種路由算法，支持星形、樹(shù)形、網(wǎng)絡(luò)等多種擴(kuò)撲結(jié)構(gòu)確保mac層的正確操作，提供合適的鏈接應(yīng)用層得接口。（3）媒體訪問(wèn)控制層遵循ieee802.15.4協(xié)議：負(fù)責(zé)設(shè)備間無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和結(jié)束；確認(rèn)模式的數(shù)據(jù)傳送和接受；可選時(shí)隙，實(shí)現(xiàn)低延遲傳輸

33、；支持各種網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)撲結(jié)構(gòu)。（4）物理層ieee802.15.4定義了2.4ghz物理層和868915mhz物理層兩個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)，兩個(gè)物理層都基于dsss，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻率、調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻碼片長(zhǎng)度和傳輸速率的不同?？傊瑉igbee所具有的功耗低、傳輸可靠、無(wú)需布線、低成本的特點(diǎn)使得zigbee非常適用于商務(wù)大廈及家庭防火報(bào)警系統(tǒng)中，zigbee系統(tǒng)的全球聯(lián)網(wǎng)，使得整個(gè)防火系統(tǒng)的后續(xù)升級(jí)及防火聯(lián)動(dòng)有了保障。5.2無(wú)線火災(zāi)監(jiān)控及報(bào)警網(wǎng)絡(luò)的介紹本系統(tǒng)采用zigbee標(biāo)準(zhǔn)的射頻芯片cc2500和stc89le516ad單片機(jī)作為無(wú)線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的主控mcu；利用stc89s5

34、1單片機(jī)作為智能火災(zāi)報(bào)警逃生箱核心控制器。因現(xiàn)有的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，多采用有線技術(shù)進(jìn)行消防傳感器網(wǎng)絡(luò)的組建。這類(lèi)方案的特點(diǎn)是擴(kuò)展性能差，布線繁瑣，影響美觀。由于采用硬線連接，線路容易老化或遭到腐蝕、鼠咬、磨損，故障發(fā)生率較高，誤報(bào)警率高，難以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。無(wú)線的方式則比較靈活，避免了重新布線的麻煩，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施不再需要掩埋在地下或隱藏在墻里，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以適應(yīng)移動(dòng)或變化的需要。由于火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的性能直接關(guān)系到人類(lèi)的生命和財(cái)產(chǎn)安全，因此對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)有一些嚴(yán)格的要求。系統(tǒng)需要可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行，一旦發(fā)生火警，應(yīng)能立即上報(bào)，并且應(yīng)盡量減少誤報(bào)和漏報(bào)。根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，火災(zāi)報(bào)警器應(yīng)能實(shí)時(shí)感知環(huán)境的參數(shù)變

35、化并且報(bào)火警的延時(shí)不應(yīng)該超過(guò)10秒，火災(zāi)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有故障修復(fù)功能以保證網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行。對(duì)于大規(guī)模建筑而言，構(gòu)建一個(gè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)有可能需要成千上萬(wàn)個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，而且各個(gè)探測(cè)器節(jié)點(diǎn)通常是由電池供電。因此除了要求系統(tǒng)具有較好的可靠性，穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性外，我們還希望火災(zāi)報(bào)警器的成本較低，方便我們大規(guī)模地在樓宇內(nèi)布置節(jié)點(diǎn)。此外系統(tǒng)應(yīng)做到盡可能的節(jié)能，以便系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，避免頻繁更換電池給用戶(hù)帶來(lái)的麻煩。在選擇組建無(wú)線火災(zāi)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線技術(shù)時(shí)，必須考慮到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的這些需求。主要包括以下幾個(gè)方面:（1）火災(zāi)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制當(dāng)探測(cè)區(qū)域發(fā)生警情時(shí)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)能夠及時(shí)將預(yù)警、火警信號(hào)報(bào)告給中心火警控制器，火災(zāi)控制器

36、收到火警信息后能夠立刻啟動(dòng)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的消防控制設(shè)備，例如。對(duì)其進(jìn)行消防聯(lián)動(dòng)控制。（2）網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)由于回路是一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)有可能出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障問(wèn)題，為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行修復(fù)。（3）節(jié)點(diǎn)信息登記和地理位置關(guān)聯(lián)系統(tǒng)對(duì)節(jié)點(diǎn)的加入和退出進(jìn)行管理。新建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)記錄下網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的類(lèi)型和地址，并對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行地理信息關(guān)聯(lián)，以便系統(tǒng)對(duì)單一節(jié)點(diǎn)進(jìn)行操作，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常時(shí)準(zhǔn)確判斷異常節(jié)點(diǎn)所處的位置。采用無(wú)線傳輸方式構(gòu)建的無(wú)線火災(zāi)傳感器網(wǎng)絡(luò)雖然可以避免現(xiàn)有的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的各種問(wèn)題，但無(wú)線通信技術(shù)在火災(zāi)監(jiān)控領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)還是

37、很少。這主要是因?yàn)橹皼](méi)有一項(xiàng)無(wú)線通信技術(shù)適合在火災(zāi)監(jiān)控領(lǐng)域進(jìn)行廣泛的推廣，而且一些無(wú)線通信產(chǎn)品的價(jià)格偏高，導(dǎo)致無(wú)線通信技術(shù)在火災(zāi)監(jiān)控中的應(yīng)用停滯不前。隨著近年來(lái)人類(lèi)在微電子機(jī)械系統(tǒng)、無(wú)線通信、數(shù)字電子方面取得的巨大成就，使得發(fā)展低成本、低功耗、小體積、短距離通信的多功能傳感器成為可能。zigbee技術(shù)的出現(xiàn)就解決了這些問(wèn)題。使用無(wú)線zigbee傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以大大提高火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的可靠性。正是由于zigbee技術(shù)具有功耗極低、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、組網(wǎng)方式靈活、成本低、等待時(shí)間短等性能，相對(duì)于其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它更適合組建較大范圍的無(wú)線火災(zāi)報(bào)警逃生系統(tǒng)。5.3無(wú)線火災(zāi)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)的總體框圖報(bào)警器和逃生箱無(wú)線

38、傳感器1無(wú)線傳感器nzigbeezigbee數(shù)據(jù)集中器監(jiān)控與指揮平臺(tái) 圖51系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。無(wú)線傳感器將探測(cè)到的火災(zāi)信號(hào)通過(guò)zigbee無(wú)線通信方式發(fā)送至數(shù)據(jù)集中器；數(shù)據(jù)集中器將收集的數(shù)據(jù)送至火災(zāi)監(jiān)控中心，再由火災(zāi)監(jiān)控中心對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理和統(tǒng)計(jì)評(píng)估。火災(zāi)信號(hào)判斷的原則不是簡(jiǎn)單的非準(zhǔn)則，而需要同時(shí)考慮其他多種因素。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的有關(guān)規(guī)則，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)膱?bào)警動(dòng)作指標(biāo)。從網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)上分析，zigbee火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)集中器是zigbee網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；數(shù)據(jù)集中點(diǎn)是路由節(jié)點(diǎn)；無(wú)線傳感器是終端設(shè)備，根據(jù)傳感器安置的位置，也可設(shè)為路由節(jié)點(diǎn)。一個(gè)zigbee網(wǎng)絡(luò)最多支持6

39、5 535個(gè)節(jié)點(diǎn)，完全可以滿(mǎn)足需要。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)接收端構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集端由傳感器、mcu和無(wú)線收發(fā)芯片等組成。mcu與無(wú)線收發(fā)芯片通過(guò)spi總線連接，二者構(gòu)成無(wú)線傳輸模塊。數(shù)據(jù)接收端使用相同的無(wú)線收發(fā)模塊，并利用rs232異步串口與pc機(jī)通信。其功能相當(dāng)于一個(gè)接入點(diǎn)，一方面將主機(jī)向數(shù)據(jù)采集端發(fā)送的控制信號(hào)以無(wú)線的方式發(fā)射出去，另一方面接收采集數(shù)據(jù)并上傳給主機(jī)。5.4無(wú)線火災(zāi)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)stc89le516adcc2500cc2500stc89le516ad傳感器pc逃生箱報(bào)警器rs232romspispi數(shù)據(jù)采集端數(shù)據(jù)接收端監(jiān)控與指揮平臺(tái)圖52系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖主控mc

40、u是stc89le516ad單片機(jī)，為51內(nèi)核增強(qiáng)型8位單片機(jī)，與intel mcs51系列單片機(jī)完全兼容。stc89le516ad有豐富的片上存儲(chǔ)功能，具有64 kb flash和512字節(jié) ram。單片機(jī)自身固化有isp程序，通過(guò)串口下載程序。cc2500是一款低成本、低功耗、高性能的無(wú)線收發(fā)芯片。其工作頻段為2.4 ghz的ism頻段；具有良好的無(wú)線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾能力；在休眠模式時(shí)僅0.9 a的流耗，外部中斷或rtc能喚醒系統(tǒng)；在待機(jī)模式時(shí)少于0.6 a的流耗，外部中斷能喚醒系統(tǒng);硬件支持csma/ca功能；電壓為1.83.6 v；在傳輸模式下，當(dāng)輸出功率為-12 dbm時(shí)，電

41、流消耗為12 ma。cc2500的接收器敏感度為-101 dbm（在10 kbps時(shí)）；數(shù)據(jù)速率可在1.2 kbps500 kbps之間變化；帶有2個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的usart，以及1個(gè)mac計(jì)時(shí)器、1個(gè)常規(guī)的16位計(jì)時(shí)器和2個(gè)8位計(jì)時(shí)器。第六章火災(zāi)監(jiān)控及聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)6.1主機(jī)監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)考慮到商務(wù)大廈的實(shí)際情況，特采用集散型防火防盜監(jiān)控系統(tǒng)，即將整個(gè)監(jiān)控區(qū)域劃分成多個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)控制商業(yè)大廈的一層樓，分別都采用一個(gè)控制器進(jìn)行控制，用以完成本子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)火情探測(cè)、火災(zāi)報(bào)警任務(wù)。在商業(yè)大廈的報(bào)警中心設(shè)置一個(gè)中央控制器，用以完成對(duì)各層控制器之間的協(xié)調(diào)，監(jiān)視和指揮各層控制器的工作

42、情況，根據(jù)實(shí)際情況遠(yuǎn)程控制子系統(tǒng)中的防火防盜報(bào)警器、火災(zāi)逃生設(shè)備及消防設(shè)備。本設(shè)計(jì)中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念即集中管理、分散控制，以下為本設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)的組成框圖61。圖61為了提供可視化的操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，選擇microsoft visual basic6.0設(shè)計(jì)了上位主機(jī)監(jiān)控界面。microsoft visual basic6.0中提供了大量的控制元器件和對(duì)象，對(duì)象的事件處理能力足夠滿(mǎn)足設(shè)備的要求。主機(jī)通過(guò)rs232串口通過(guò)rs232/ttl電瓶轉(zhuǎn)換，與zigbee網(wǎng)絡(luò)master節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，microsoft visual basic6.0中mscomm通信控制元件提供了標(biāo)準(zhǔn)的事件處理函數(shù)和

43、過(guò)程，并可以通過(guò)屬性的設(shè)置或者編程的方法設(shè)置串口的參數(shù)。監(jiān)控主機(jī)界面的主要功能如下。（1）動(dòng)態(tài)的提醒和顯示出現(xiàn)火災(zāi)或者疑似火災(zāi)的地點(diǎn)，并以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式將其發(fā)生時(shí)間日期、地點(diǎn)、處理情況等信息保存下來(lái)。（2）發(fā)送client節(jié)點(diǎn)查詢(xún)命令，以檢查client節(jié)點(diǎn)是否在正常工作；可以根據(jù)需要，在界面里配置各常用串口參數(shù)。(3)顯示和提供人性化的操作方式，提供對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作，包括生成和打印報(bào)表等。6.2火災(zāi)報(bào)警的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)本設(shè)計(jì)中的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)主要指在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由主控制室控制消防設(shè)備實(shí)現(xiàn)其功能，消防設(shè)備主要包括滅火門(mén)、消防廣播、消防泵、噴淋泵等，在報(bào)警中心的控制器與消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備之間加入輸入、輸出模塊

44、，輸出模塊的工作原理是當(dāng)其接到來(lái)自控制器的動(dòng)作指令后，由其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn)來(lái)控制消防設(shè)備，輸入模塊的工作原理是當(dāng)設(shè)備產(chǎn)生報(bào)警動(dòng)作時(shí)，微處理器控制的電子部件把觸點(diǎn)信號(hào)通過(guò)探測(cè)總線傳輸?shù)娇刂破??？刂破鲌?bào)警后，模塊內(nèi)部電子部件中的發(fā)光二極管閃亮以顯示報(bào)警狀態(tài)，再由控制器給出相應(yīng)的信號(hào)去聯(lián)動(dòng)消防設(shè)備。以下為本系統(tǒng)中火災(zāi)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)框圖62。參考文獻(xiàn)姜繼海等主編液壓與氣壓傳動(dòng)北京.高等教育出版社（第二版）2009.5附錄源程序#include hidef.h#include non_bank.sgm#include runtime.sgm#define epage_low_bound 0x400u#

45、define epage_high_bound 0x7ffu#define dpage_low_bound 0x7000u#define dpage_high_bound 0x7fffu#define ppage_low_bound (dpage_high_bound+1)#define ppage_high_bound 0xbfffu#define register_base 0x0u#ifndef dpage_addr#define dpage_addr (0x34u+register_base)#endif#ifndef epage_addr#define epage_addr (0x3

46、6u+register_base)#endif#if defined(_dpage_)#ifdef _cplusplusextern c#endif#pragma no_entry#pragma no_exit#pragma no_framestatic void near _get_page_reg(void) /*lint -esym(528, _get_page_reg) used in asm code */ _asm l_dpage: cpy #dpage_low_bound ;/ test of lower bound of dpage#if defined(_epage_) bl

47、o l_epage ;/ epage accesses are possible#else blo l_nopage ;/ no paged memory below accesses#endif cpy #dpage_high_bound ;/ test of higher bound dpage/lower bound ppage#if defined(_ppage_) bhi l_ppage ;/ epage accesses are possible#else bhi l_nopage ;/ no paged memory above accesses#endiffound_dpage

48、: ldx #dpage_addr ;/ load page register address and clear zero flag rts#if defined(_ppage_)l_ppage: cpy #ppage_high_bound ;/ test of higher bound of ppage bhi l_nopagefound_ppage: ldx #ppage_addr ;/ load page register address and clear zero flag rts#endif#if defined(_epage_)l_epage: cpy #epage_low_b

49、ound ;/ test of lower bound of epage blo l_nopage cpy #epage_high_bound ;/ test of higher bound of epage bhi l_nopagefound_epage: ldx #epage_addr ;/ load page register address and clear zero flag rts#endifl_nopage: orcc #0x04 ;/ sets zero flag rts #else /* !defined(_dpage_) */#if defined( _ppage_ )#

50、ifdef _cplusplusextern c#endif#pragma no_entry#pragma no_exit#pragma no_framestatic void near _get_page_reg(void) /*lint -esym(528, _get_page_reg) used in asm code */ _asm l_ppage: cpy #ppage_low_bound ;/ test of lower bound of ppage#if defined( _epage_ ) blo l_epage#else blo l_nopage ;/ no paged me

51、mory below#endif cpy #ppage_high_bound ;/ test of higher bound ppage bhi l_nopagefound_ppage: ldx #ppage_addr ;/ load page register address and clear zero flag rts#if defined( _epage_ )l_epage: cpy #epage_low_bound ;/ test of lower bound of epage blo l_nopage cpy #epage_high_bound ;/ test of higher bound of epage bhi l_nopagefound_epage: ldx #epage_addr ;/ load page register address and clear zero flag rts#endifl_nopage: ;/ not in any allowed page area ;/ its a far access to a non paged variable orcc #0x04 ;/ sets zero flag rts #else /* !defined(_dpage_ ) & !defined( _ppage_) */#if defi