CN103310575A - 一种Zigbee无线组网智能消防监测报警与联动控制*** - Google Patents

一种Zigbee无线组网智能消防监测报警与联动控制*** Download PDF

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张恒
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Abstract

一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，包括若干探测器、若干个探测节点、消防设备、声光报警器，其特征在于：还有ZigBee协调器、消防自动监测报警与联动控制器以及若干个控制节点，由探测器探测到的信号通过若干个探测节点发送到ZigBee协调器，ZigBee协调器接收探测节点的消防信息和所有节点的电能与工作状态信息，经信息处理后通过RS232接口传输给消防自动监测报警与联动控制器，消防自动监测报警与联动控制器传递过来的信息实时地显示在LCD屏上，当取样数值超阀值时，发出声光报警，以及向各控制节点以无线通信方式实时发布控制信号，启动消防设备。本发明设计合理，基于ZigBee技术而设计，扩展性强。

Description

一种Zigbee无线组网智能消防监测报警与联动控制***
技术领域
本发明涉及一种***，特别是一种Zigbee无线组网智能消防监测报警与联动控制*** 
背景技术
传统的消防探测器一般是一个孤立式的节点，即当有火灾或其他灾情发生时只能现场报警，信息不能传送出去，结构和功能比较单一，一旦现场无人看守、外界又无法接收到报警信息，就可能因火灾或其他灾情而造成重大损失。 
有线组网的节点探测器可组成一个自动报警监控网络，采用有线连接的方式把信息传递到远程监控中心，做到了现场和远程都能够及时发现灾情，从而采取相应的措施。然而这种方案的缺点也是很明显的，采取有线连接方式容易造成通信线路安装、维护困难，由于大量的导线预埋到墙体或吊顶，一旦出现线路老化、腐蚀或磨损等问题时无法及时发现，新装和维护还会耗费大量的人力、物力和财力。 
目前市场上出现的以无线通信方式传输信息的消防自动报警***，一般采用的是GSM/GPRS技术，无线射频技术如433MHz频段来传输信号。GPRS网络覆盖范围广，通信质量高，不足之处是硬件成本高，使用费高。无线射频技术成本低，其使用频率在国内属于免费 频段，但是缺点是通信距离短、覆盖范围小、可靠性低等问题比较突出。 
消防自动报警器如发出火灾报警信号后，一般是人为控制消防灭火设备进行灭火，而这很容易造成由于不能及时的消灭火情而造成一定的损失，因此若能在火警信号发出后立即启动消防装置，可在一定程度上减小损失的发生。 
ZigBee技术是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。由其组成的无线传感网络为中短距离、低速率无线传感器网络。射频传输成本低，各节点只需要很少的能量；功耗低，适于电池长期供电；可实现一点对多点，两点间对等通信；具有快速组网自动配置、自动恢复功能；任意个传感器之间可相互协调实现数据通信。可适用于工业控制、安全生产、数字家庭、智能楼宇监控等领域。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种设计合理，基于ZigBee技术而设计，扩展性强，不仅可以实时监测现场环境的消防信息，而且在有灾情信号发出后，自动监测报警主机能够及时做出报警，同时发出消防联动控制信号，启动消防装置动作，及时有效的阻断缓解火灾蔓延的Zigbee无线组网智能消防监测报警与联动控制*** 
本发明的目的可以通过以下措施来达到：一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，包括若干探测器、若干个探测节点、消防设备、声光报警器，其特征在于：还有ZigBee协调器、消 防自动监测报警与联动控制器以及若干个控制节点，由探测器探测到的信号通过若干个探测节点发送到ZigBee协调器，ZigBee协调器接收探测节点的消防信息和所有节点的电能与工作状态信息，经信息处理后通过RS232接口传输给消防自动监测报警与联动控制器，消防自动监测报警与联动控制器传递过来的信息实时地显示在LCD屏上，当取样数值超阀值时，启动声光报警器发出声光报警，以及向各控制节点以无线通信方式实时发布控制信号，启动消防设备。 
本发明的目的还可以通过以下措施来达到：探测节点包括消防信息探测节点、具有路由功能的消防信息探测节点，消防信息探测节点和具有路由功能的消防信息探测节点含有烟雾、温度、燃气、压力探测节点和手动报警按钮节点，这些节点每隔一定的时间采集环境中的烟雾报警和温度值、燃气浓度、压力值和手动按钮状态信息，然后将这些信息和手动按钮状态信息直接或者经过路由节点发送到ZigBee协调器。控制节点包括联动控制节点、具有路由功能的联动控制节点以及仅有路由功能的节点，这些节点含有警铃节点、防火卷帘节点、喷淋装置节点、消防广播节点、消防栓节点、气体灭火装置节点、排烟机节点、送风机节点、电梯迫降节点、疏散通道指示灯节点，，并可无线接收消防自动监测报警与联动控制器发出的控制信号，启动连接的消防设备工作。每个具有路由功能的节点可以组建自己的网络，同时传递其他路由节点的数据，形成多级路由机制，避免了丢包和漏报的发生。消防自动监测报警与联动控制器可以通过GSM/GPRS网络或以太网把实时信息传递到远程监控中心或者移动用户平台上。 ZigBee协调器和消防自动监测报警与联动控制器具有ZigBee网关作用，即ZigBee网络可通过该控制器与GSM/GPRS网、以太网等网络通信，实现远程访问与测控。ZigBee协调器和消防自动监测报警与联动控制器共同实现对ZigBee无线测控网络的组织和管理，实现对消防信息探测节点、联动控制节点和路由节点进行通信。消防自动监测报警与联动控制器包括ARM工控机、主电源、打印机、指示灯、LCD屏。区域内的所有探测节点及控制节点组成ZigBee网络，其网络拓扑结构采用树形和混合型网络结构，可通过路由节点扩展，无线连接若干个节点。整个***具有集散测控功能，即各个节点分散处理本节点的测控信息和控制器集中处理整个***的测控信息功能，即使部分网络或者整个网络被破坏，只要消防信息探测节点正常，仍然可以实现本地消防报警。 
本发明相比现有技术具有如下优点：设计合理，基于ZigBee技术而设计，扩展性强，不仅可以实时监测现场环境的消防信息，而且在有灾情信号发出后，自动监测报警主机能够及时做出报警，同时发出消防联动控制信号，启动消防装置动作，及时有效的阻断缓解火灾蔓延，有效克服了有线火灾消防***连接方式的故障率高、施工维护成本高和通信可靠性低等缺点，可在家庭、工业现场、矿山、商业楼宇等领域发挥重要作用。 
附图说明
图1为本发明的控制原理连线图； 
图2为本发明的电路方框原理图。 
具体实施方式
本发明下面将结合附图（实施例）作进一步详述： 
参照图1，本发明包括若干探测器1、若干个探测节点2、消防设备3、ZigBee协调器4、消防自动监测报警与联动控制器5、若干个控制节点6、声光报警器7、手动报警按钮8、远程监控中心9、移动用户平台10、LCD屏11、打印机14、无线路由器16等。消防设备3包括防火门3-1、消防广播装置3-2、喷淋装置3-3等。 
区域内的所有探测节点2及控制节点6组成ZigBee网络，其网络拓扑结构采用树形和混合型网络结构。可通过路由节点扩展，无线连接若干（可达数万个)个节点。节点分为5种节点，即：消防信息探测节点、具有路由功能的消防信息探测节点、联动控制节点、具有路由功能的联动控制节点和仅有路由功能的节点。每个具有路由功能的节点可以组建自己的网络，同时传递其他路由节点的数据，形成多级路由机制，避免了丢包和漏报的发生。 
消防信息探测节点有烟雾、温度、燃气、压力探测节点和手动报警按钮节点，这些节点每隔一定的时间采集环境中的烟雾报警和温度值、燃气浓度、压力值和手动按钮状态等信息，然后将信息和手动按钮状态信息直接或者经过路由节点发送到ZigBee协调器4。由于ZigBee技术的低功耗特点以及采用休眠唤醒的工作方式，节点的功耗非常低。一节9V的电池能够使用1年以上。当信息探测节点检测到烟雾浓度等数值超标时，就会发出声光报警。 
联动控制节点有警铃节点、防火卷帘节点、喷淋装置节点、消防 广播节点、消防栓节点、气体灭火装置节点、排烟机节点、送风机节点、电梯迫降节点、疏散通道指示灯节点等。这些节点可无线接收消防自动监测报警与联动控制器5发出的控制指令，并启动连接的消防设备3工作。 
所述的ZigBee协调器4和消防自动监测报警与联动控制器5是将目前的自动报警器、联动控制器和网络通信功能集成为一体的控制器。ZigBee协调器4接收信息探测节点的消防信息和所有节点的电能与工作状态信息，经信息处理后通过RS232接口传输给消防自动监测报警与联动控制器5，消防自动监测报警与联动控制器5把传递过来的信息实时地显示在LCD屏11上，这样值班的人可以通过自动监测报警与联动控制器5清楚的看到整个网络中每个区域内各个节点的信息。消防自动监测报警与联动控制器5可以通过GSM/GPRS网络或以太网把实时信息传递到远程监控中心9或者移动用户平台10上。消防自动监测报警与联动控制器5能够实时显示各个节点的消防报警信息与温度值、报警位置、各节点的电能状态和工作状态信息以及发布的控制指令、时间等信息。可记录和浏览1个月的历史信息。所述的显示功能还包括主机上的指示灯15，指示灯15的工作方式、颜色、状态等显示功能按照《火灾自动报警控制器GB4717-2005》规范执行。当烟雾报警或温度值、燃气浓度值、压力值超过阈值时，消防自动监测报警与联动控制器5通过声光报警器7发出声光报警，并向各联动控制节点以无线通信方式实时发布控制指令，以启动警铃、防火卷帘、喷淋装置、消防广播、消防栓、气体灭火装置、排烟 机、送风机、电梯迫降、疏散通道指示灯等消防联动装置动作。 
ZigBee协调器4和消防自动监测报警与联动控制器5具有ZigBee网关作用，即ZigBee网络可通过该控制器5与GSM/GPRS网、以太网等网络通信，实现远程访问与测控。所述的ZigBee协调器4和消防自动监测报警与联动控制器5共同实现对本ZigBee无线测控网络的组织和管理，实现对消防信息探测节点、联动控制节点和路由节点进行通信。 
整个***具有集散测控功能，即各个节点分散处理本节点的测控信息和控制器集中处理整个***的测控信息功能，即使部分网络或者整个网络被破坏，只要消防信息探测节点正常，仍然可以实现本地消防报警。 
图2中，12为ARM工控机、4为ZigBee协调器、13为主电源、14打印机、15指示灯、7为声光报警器、11为LCD屏、9为远程监控中心、10为移动用户平台10、8为手动报警按钮、17为备用电源、18为电压变换模块、19为射频模块。 
消防报警控制主机的电源模块由主电源13、备用电源17和电压变换模块18组成，主电源13采用220V交流电，备用电源17处于在线充电与切换状态。主电源13停电时，备用电源17自动平稳地切换到备用电源供电状态，备用电源使用时间达到24小时。 

Claims (10)

1.一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，包括若干探测器（1）、若干个探测节点（2）、消防设备（3）、声光报警器（7），其特征在于：还有ZigBee协调器（4）、消防自动监测报警与联动控制器（5）以及若干个控制节点（6），由探测器（1）探测到的信号通过若干个探测节点（2）发送到ZigBee协调器（4），ZigBee协调器（4）接收探测节点（2）的消防信息和所有节点的电能与工作状态信息，经信息处理后通过RS232接口传输给消防自动监测报警与联动控制器（5），消防自动监测报警与联动控制器（5）传递过来的信息实时地显示在LCD屏（11）上，当取样数值超阀值时，启动声光报警器（7）发出声光报警，以及向各控制节点（6）以无线通信方式实时发布控制信号，启动消防设备（3）。
2.根据权利要求1所述的一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，其特征在于：探测节点（2）包括消防信息探测节点、具有路由功能的消防信息探测节点，消防信息探测节点和具有路由功能的消防信息探测节点含有烟雾、温度、燃气、压力探测节点和手动报警按钮节点，这些节点每隔一定的时间采集环境中的烟雾报警和温度值、燃气浓度、压力值和手动按钮状态信息，然后将这些信息和手动按钮状态信息直接或者经过路由节点发送到ZigBee协调器（4）。
3.根据权利要求1所述的一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，其特征在于：控制节点（6）包括联动控制节点、具有路由功能的联动控制节点以及仅有路由功能的节点，这些节点含有警铃节点、防火卷帘节点、喷淋装置节点、消防广播节点、消防栓节点、气体灭火装置节点、排烟机节点、送风机节点、电梯迫降节点、疏散通道指示灯节点，，并可无线接收消防自动监测报警与联动控制器（5）发出的控制信号，启动连接的消防设备（3）工作。
4.根据权利要求2或3所述的一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，其特征在于：每个具有路由功能的节点可以组建自己的网络，同时传递其他路由节点的数据，形成多级路由机制，避免了丢包和漏报的发生。
5.根据权利要求1所述的一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，其特征在于：消防自动监测报警与联动控制器（5）可以通过GSM/GPRS网络或以太网把实时信息传递到远程监控中心（9）或者移动用户平台（10）上。
6.根据权利要求1所述的一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，其特征在于：ZigBee协调器（4）和消防自动监测报警与联动控制器（5）具有ZigBee网关作用，即ZigBee网络可通过该控制器与GSM/GPRS网、以太网等网络通信，实现远程访问与测控。
7.根据权利要求1所述的一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，其特征在于：ZigBee协调器（4）和消防自动监测报警与联动控制器（5）共同实现对ZigBee无线测控网络的组织和管理，实现对消防信息探测节点、联动控制节点和路由节点进行通信。
8.根据权利要求1所述的一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，其特征在于：消防自动监测报警与联动控制器（5）包括ARM工控机（12）、主电源（13）、打印机（14）、指示灯（15）、LCD屏（11）。
9.根据权利要求1所述的一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，其特征在于：区域内的所有探测节点（2）及控制节点（6）组成ZigBee网络，其网络拓扑结构采用树形和混合型网络结构，可通过路由节点扩展，无线连接若干个节点。
10.根据权利要求1所述的一种ZigBee无线组网智能消防监测报警与联动控制***，其特征在于：整个***具有集散测控功能，即各个节点分散处理本节点的测控信息和控制器集中处理整个***的测控信息功能，即使部分网络或者整个网络被破坏，只要消防信息探测节点正常，仍然可以实现本地消防报警。
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