基于SimpliciTI无线链式火灾报警系统设计概要
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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(201004-117-02Design of Wireless C hained-alarm System Based on SimpliciTIL I L ili1,ZH AO H eming1,2,YA N G G uo ping1,Q IN Jianbin3(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,ChinaAbstract: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 sand office buildings hav e been co nstr uct.It can timely and widely prov ide accidentinfor 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:2009-10-080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]。
1.4SimpliciTI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。
参考文献[1]林三洲.数字化校园建设漫谈[J].湖北经济学院学报:人文社会科学版,2007,4(3:153-154.[2]沈煜,裴艳慧.信息时代高校图书馆的作用和发展[J].晋图学刊,2007(3:57-59.[3]贺超波,陈启买,欧阳辉.数字化校园门户平台统一身份认证的实现[J].现代计算机,2008(12:25-28.[4]孙月洪.数据交换在数字化校园中的作用与实现[J].办公自动化,2009(1:35-37.[5]邓英.数字化校园建设中公共数据整合方案研究[J].电脑知识与技术,2008(2:589-591.[6]宫卫涛,马自卫.数字图书馆门户集成技术及其实现[J].现代图书情报技术,2007(11:23-27.[7]张冲,武超,杨要科.校园网统身份认证系统的设计与实现[J].中原工学院学报,2008,19(4:68-71.[8]张志美.数字图书馆数据集成研究[J].现代情报,2007,27(9:88-90.[9]黄淑敏.数字图书馆远程访问技术研究综述[J].情报探索,2009(4:83-84.[10]彭海涛,罗平.代理服务器技术在高校图书馆远程访问中的应用研究[J].情报探索,2009(3:93-95.作者简介戴莹女,1968年出生,浙江温州人,实验师。
