基于zigbee的远程火灾监测系统研究

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1、基于ZigBee的远程火灾监测系统研究摘要：针对传统火灾监测系统准确性差、灵活度低和远程传输等问题，文章设计了一种基于ZigBee传感器网络的火灾监测系统，通过多个ZigBee节点采集烟雾、温度和CO气体数据并发送给协调器。处理控制中心以STM32F103为核心负责数据接收处理，将数据通过以太网传输至yeelink网络平台，便于随时查看监测和长期数据分析关键词：ZigBee；D-S融合；远程监测火灾监测是人们长期以来都在研宄的重大课题，它关乎着人民生命财产安全。火灾发生的不同阶段会产生不同的特征信号，因此文章设计了一种多

2、传感器检测综合判断的远程火灾监测预警系统，测试结果表明本系统可靠性高，可行性强。1系统总体设计系统总体如图1所示，主要包括数据采集节点、处理控制中心、yeelink网络平台3部分。数据采集节点和协调器组成ZigBee星型拓扑结构网络，数据采集节点将各传感器数据上传到处理控制中心，处理控制中心通过前端的协调器将数据接收同时通过串口与STM32进行传输通信，STM32运行uc/os-ii实时操作系统，一方面通过数据融合处理判断是否发生火灾，另一方面结合LWIP协议和ENC28J60组成以太网网关，网关接网线到路由器将数据上传

3、至yeelink网络平台实现远程监测。2系统硬件设计2.1处理控制中心设计在保证运行速度和移植可行性的前提下，设计选用STM32F103R8作为处理控制中心主控芯片，它是意法半导体公司生产的32位嵌入式微控制器，具有丰富的外围设备接口，内置512KB闪存和64KB的SRAM,最大运行速度72MHz，能够满足在运行Uc/oslii和lwip协议栈的情况下进行外围设备通信和多任务处理要求。ZigBee协调器和GSM短信模块通过串口与主控芯片通信，ENC28J60网络模块通过SPI与主控芯片通信。2.1.1ZigBee模块zi

4、gBee模块采用TI公司的CC2530芯片，该芯片是2.4GHzIEEE802.15.4和ZigBee应用的片上系统解决方案，集成了2.4G射频收发器和51控制器，8KBRAM和256KBROM。由于协调器与数据采集节点设计完成的功能要求不同，故硬件设计各有不同。2.1.1ENC28J60模块本设计采用软件协议栈的方式实现以太网接入。ENC28J60网络芯片结构简单，内置MAC+PHY，提供了物理层和MAC层的网络协议，通过与RJ45网口相连进而连接以太网。2.2数据采集节点设计在火灾发生的过程中，其周围烟雾、温度和CO

5、等特征数值会发生变化，设计选用烟雾传感器MQ-2、温度传感器DS18820和CO气体传感器MQ-7进行数据采集。烟雾传感器MO-2与CC2530的P0.4口连接，DS18820与P0.6口连接，MQ-7与P0.1口连接。3系统软件设计系统软件设计主要包括数据采集处理、Yeelink云平台搭建两个部分。3.1数据采集处理节点数据采集分别由烟雾传感器MQ-2,温度传感器DS18820和CO气体传感器MQ-7完成。在ZigBee协议栈体系中，由于系统采用了轮询任务调度队列的方式进行任务调度管理。图2为采集节点程序流程。ZigB

6、ee协调器接收到节点数据后与STM32进行串口通信，STM32处理后将数据通过以太网发送到yeelink平台处理控制中心程序流程如图3所示。3.2Internet网络通信及云平台搭建yeelink平台实现设计功能既降低了本次设计的成本，又缩短了开发周期。通过注册Yeelink平台账号，创建设备，申请APIkey，在源程序中对传感器个数和对应的ID进行配置实现STM32与yeelink的数据对接与传递。4系统测试将ZigBee数据采集节点放置于实验室内，测试中采集节点数为2,每个采集节点均可获得温度、烟雾、CO气体的具体数

7、值，因此Yeelink平台注册传感器设备个数为6。图4给出了自2015年5月21日起两周内测试过程中节点1的温度变化情况。