基于物联网技术的无线消防系统设计与研究

摘要

在我国城市建设步伐不断加速的过程中，很多现代化高层建筑以及具有民族风格的建筑不断涌现出来，相继成为重要的城市现代化标志。不断增加的高层建筑带来了一系列的问题，比如，火势蔓延速度快、疏散人员困难，实施救援难度高等，一旦发生火灾将会带来严重的后果。因此，高层建筑内具备较好性能的消防系统就特别关键和重要。此前的消防系统更多采用的是电气连接线的拓扑结构，受这些因素的限制，已经完全不能和现代化的消防监测系统相适应。在这样的背景下，以物联网技术为基础的无线消防监测系统得以研究，对提高消防灾害应对效率有着实际的应用价值。
　　本文首先通过分析ZigBee无线通信技术的性能和原理结构，给出了以物联网技术作为基础的无线消防系统的总体方案。接着将TI公司所生产的SOC射频芯片CC2530当作核心，对协调器、传感器终端、路由器的节点进行硬件设计。然后以Z-Stack这一协议为基础对协调器、传感器终端、路由器的节点进行软件设计。同时对Matlab GUI监测无线消防系统的软件也进行设计。最后现场对以物联网为基础的无线消防系统进行测试，其中包含测试通信距离、网络通信、上级检查软件等。
　　通过测试发现，所设计的系统能够实现设计目标，满足功能上提出的需求，但是在实际应用这一方面还有着一定差距，需要更深入的研究和完善。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 研究的意义

1．4 本文研究的内容

第二章 无线消防系统总体设计

2．1 无线消防系统功能的设计

2．2 ZigBee无线通信技术性能的分析

2．2．1 ZigBee无线通信技术性能分析

2．2．2 ZigBee和其他的短范围内无线通信技术之间相比

2．3 ZigBee网络协议的基本原理与结构

2．3．1 ZigBee的节点分类

2．3．2 ZigBee网络的拓扑结构

2．3．3 ZigBee协议分类

2．3．4 ZigBee类型中的帧结构

2．4 基于物联网技术无线消防系统总体方案设计

第三章 无线消防系统硬件与软件设计

3．1 无线消防系统硬件设计

3．1．1 CC2530核心模块设计

3．1．2 外围电路

3．1．3 协调器节点设计

3．1．4 传感器终端节点设计

3．1．5 路由器节点设计

3．2 无线消防系统软件设计

3．2．1 Z-Stack软件与架构

3．2．2 系统初始化

3．2．3 操作系统的执行

3．2．4 Z-Stack目录结构

3．3 协调器节点软件的设计

3．3．1 节点类型设置

3．3．2 网络类型设置

3．4 传感器终端节点软件的设计

3．5 路由器节点软件的设计

第四章 无线防火设备中机器监控软件设计

4．1 Matlab GUI程序的简单介绍

4．2 设计无线消防监测系统的上位机监测软件

4．2．1 设计软件的登录界面

4．2．2 设计用户的管理界面

4．2．3 设计图形的显示界面

4．2．4 设计处理数据与处理火警软件

第五章 无线防火系统整体测试

5．1 对于通讯路程的测试

5．1．1 理想无障碍条件的测试

5．1．2 实际存在障碍时的测试过程

5．2 对于体系网络的测试

5．3 对于上位机中的监测软件进行测试

第六章 总结和展望

参考文献

致谢