CN106597918A - 一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统 - Google Patents

一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统 Download PDF

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贡伟东
胡红兰
李文涛
陆辰钊
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Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统，包含监控中心、汇聚节点以及由多个用于火灾烟雾检测的传感器节点组成的无线传感器网路；所述传感器节点包含火灾烟感传感器、模数转换电路、放大电路、定位模块、微控制器模块、无线通信模块和电源模块，本发明采用无线传感器网络对建筑物多个角落的烟雾参数进行实时监控，其具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点，将无线传感器网络引入安全保护系统，充分发挥无线传感器网络的优点，以提高建筑消防安全保护系统的整体性能；一旦发生火灾，监控中心立即进行有效措施，对安全事故进行紧急处理，避免人员财产损失。

Description

一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统
技术领域
本发明属于智能监控领域，尤其涉及一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统。
背景技术
随着传感器技术、嵌入式计算技术、通信技术和半导体与微机电系统制造技术的飞速发展，具有感知、计算存储和通信能力的微型传感器应用于军事、工业、农业和宇航各领域。无线网络传感器是集传感器执行器、控制器和通信装置于一体。集传感与驱动控制能力、计算能力、通信能力于一身的资源(计算、存储和能源)受限的嵌入式设备。由这些微型传感器构成的无线传感器网络能够实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象信息，并对这些信息进行处理，传送给需要这些信息的用户。无线传感器网络具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点。这里将无线传感器网络引入安全保护系统，充分发挥无线传感器网络的优点，以提高智能仓库安全保护系统的整体性能。智能仓库安全保护系统具有自身的特点。其传感器节点可以有针对性的预先布置，因而具有相对固定的网络拓扑结构，网络通信和路由协议等也具有其特点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统，包含监控中心、汇聚节点以及由多个用于火灾烟雾检测的传感器节点组成的无线传感器网路，所述传感器节点的输出端经过汇聚节点连接监控中心的输入端；所述传感器节点包含火灾烟感传感器、模数转换电路、放大电路、定位模块、微控制器模块、无线通信模块和电源模块，所述每个火灾烟感传感器的输出端依次经过模数转换电路、放大电路连接微控制器模的输入端，所述定位模块、无线通信模块和电源模块分别与微控制器模块连接，所述无线通信模块包含控制器模块以及与其连接的无线射频发射器。
作为本发明一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统的进一步优选方案，所述监控中心包含处理器模块以及分别与其连接的显示模块、报警模块、无线射频接收器、存储器模块、时钟模块。
作为本发明一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统的进一步优选方案，所述火灾烟感传感器采用芯片型号为HIS-07的烟雾传感器。
作为本发明一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统的进一步优选方案，所述控制器模块采用芯片型号为SPCE061A的微处理器。
作为本发明一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统的进一步优选方案，所述放大电路包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，模数转换电路的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端。
作为本发明一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统的进一步优选方案，所述监控中心还包含一GSM模块，所述GSM模块与处理器模块连接，用于发送信息至监管人员的手机。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明采用无线传感器网络对建筑物多个角落的烟雾参数进行实时监控，其具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点，将无线传感器网络引入安全保护系统，充分发挥无线传感器网络的优点，以提高建筑消防安全保护系统的整体性能；一旦发生火灾，监控中心立即进行有效措施，对安全事故进行紧急处理，避免人员财产损失；
2、本发明采用了高性能的微处理器SPCE061A为核心实现了一种智能建筑的网络化消防报警监控系统，经过实际测试，该系统具有较强的网络通信能力、高实时性、通信快速可靠的特点，具有很高的实用价值；
3、本发明的监控中心还设有一GSM模块，可以及时发送短信至监管人员，便于监管人员及时规避损失。
附图说明
图1是本发明的系统结构原理图；
图2是本发明传感器节点的结构原理图；
图3是本发明监控中心的结构原理图；
图4是本发明传感器节点的放大电路电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1所示，一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统，包含监控中心、汇聚节点以及由多个用于火灾烟雾检测的传感器节点组成的无线传感器网路，所述传感器节点的输出端经过汇聚节点连接监控中心的输入端；所述传感器节点采用HIS-07的烟雾传感器用于火灾烟雾的检测，当建筑物出现火灾时监控中心立即进行有效措施，对安全事故进行紧急处理，避免人员财产损失，本发明采用无线传感器网络对建筑物多个角落的烟雾参数进行实时监控，其具有价格低廉、体积小、组网方便、灵活等特点，将无线传感器网络引入安全保护系统，充分发挥无线传感器网络的优点，以提高建筑消防安全保护系统的整体性能；一旦发生火灾，监控中心立即进行有效措施，对安全事故进行紧急处理，避免人员财产损失。
如图2所示，所述传感器节点的输出端经过汇聚节点连接监控中心的输入端；所述传感器节点包含火灾烟感传感器、模数转换电路、放大电路、定位模块、微控制器模块、无线通信模块和电源模块，所述每个火灾烟感传感器的输出端依次经过模数转换电路、放大电路连接微控制器模的输入端，所述定位模块、无线通信模块和电源模块分别与微控制器模块连接，所述无线通信模块包含控制器模块以及与其连接的无线射频发射器。所述火灾烟感传感器用于实时采集建筑物角落的烟雾参数，然后经过模数转换电路和放大电路的模数转换及放大处理后，进而传输至微控制器模块进行预处理，进而传输至控制器模块，所述汇聚节点用于汇总传感器节点采集的所有建筑物的烟雾参数，进而上传至监控中心。
如图4所示，所述放大电路包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，模数转换电路的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端。
其中，所述微控制器模块采用芯片型号为SPCE061A的微处理器， 本发明采用了高性能的微处理器SPCE061A为核心实现了一种智能建筑的网络化消防报警监控系统，经过实际测试，该系统具有较强的网络通信能力、高实时性、通信快速可靠的特点，具有很高的实用价值。
SPCE061A微处理器是凌阳科技公司所生产的16位μ'nSPTM微处理器，内部采用总线结构。主要参数有：工作电压(CPU)VDD为2．4～3．6 V，(I／O)VDDH为2．4～5．5 V；时钟：0．32～49．152 MHz；内置2 KBSRAM和32 KB FLASH；2个16位可编程定时器／计数器(可自动预置初始计数值)；2个10位DAC(数／模转换)输出通道；32位I／O位通用可编程输入／输出端口；14个中断源可来自定时器A／B时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；中断系统支持10个中断向量及10余个中断源，具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能，内置在线仿真电路ICE接口，具有保密能力，具有Watch Dog功能，μ'nSPTM的指令系统提供具有较高运算速度的16位×16位乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能。
SPCE061A具有很高的计算速度，这对于实时操作系统是极为重要的。对于SPCE061A，传统的微处理器硬件和软件的开发已被简化，不再需要在线仿真。其SPCE061A大容量FLASH及SRAM，内建以太网接口，可直接通过网络实现监控；具备UART接口，可使各种串行设备快速进行网络连接。SPCE061A微处理器的软件开发平台ICE集编程、编译、链接、调试、下载于一体，并有完善的TCP／IP协议栈，支持全功能UART通信，配备各种I／O驱动函数库。
如图3所示，所述监控中心包含处理器模块以及分别与其连接的显示模块、无线射频接收器、存储器模块、报警模块、时钟模块和GSM模块。所述无线射频接收器用于接收传感器节点采集的烟雾浓度参数，所述存储器模块用于根据时钟模块记录的时间实时存储接收的烟雾浓度参数。
其中，无线通信模块采用CC2420型无线收发器。CC2420是Chipcon公司推出的一款兼容2．4 Hz IEEE 802．15．4的无线收发器。CC2420基于的SmartRF03技术，采用0．18μmCMOS工艺生产，集成度高。CC2420是首款符合ZigBee技术的高集成度工业型射频收发器，其MAC层和PHY层协议符合IEEE 802．15．4规范，工作于免授权的2．4 GHz频段。利用此器件开发的短距离射频传输系统成本低、功耗小，适于电池长期供电；并具有硬件加密、安全可靠、组网灵活、抗毁性强等特点，可为传感器网络节点提供理想的解决方案。
烟感传感器HIS-07：物质燃烧过程中，一般都有热(温度)、气体与烟雾、火焰等现象产生，针对不同现象有不同火灾信号检测方法。离子感烟传感器利用放射性元素产生的射线，并检测空气电离产生的微电流。
目前大部分离子感烟传感器采用单源双室丁作，即采用1个放射源，2个工作室，分别为参考室和探测室。没有烟雾进入探测室时，两室的微电流保持平衡：当烟雾进入探测室时，探测室电流发生变化。平衡被破坏，传感器将检测到的信号送到一个正反馈电路，产生报警。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统，其特征在于：包含监控中心、汇聚节点以及由多个用于火灾烟雾检测的传感器节点组成的无线传感器网路，所述传感器节点的输出端经过汇聚节点连接监控中心的输入端；所述传感器节点包含火灾烟感传感器、模数转换电路、放大电路、定位模块、微控制器模块、无线通信模块和电源模块，所述每个火灾烟感传感器的输出端依次经过模数转换电路、放大电路连接微控制器模的输入端，所述定位模块、无线通信模块和电源模块分别与微控制器模块连接，所述无线通信模块包含控制器模块以及与其连接的无线射频发射器。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统，其特征在于：所述监控中心包含处理器模块以及分别与其连接的显示模块、报警模块、无线射频接收器、存储器模块、时钟模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统，其特征在于：所述火灾烟感传感器采用芯片型号为HIS-07的烟雾传感器。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统，其特征在于：所述控制器模块采用芯片型号为SPCE061A的微处理器。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统，其特征在于：所述放大电路包含放大器芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻，模数转换电路的输出端分别连接第一电阻和第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接放大器芯片的正极，放大器芯片的负极与第三电阻串联后与第一电阻的另一端接地，放大器芯片的电压输出端连接微控制器模块的输入端。
6.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网路的智能建筑消防监控系统，其特征在于：所述监控中心还包含一GSM模块，所述GSM模块与处理器模块连接，用于发送信息至监管人员的手机。
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