基于微波技术的建筑火灾探测系统设计

摘要

随着我国经济以及城市化的发展，越来越多的人往城市迁移，人口越来越密集，导致城市中的公共建筑、民用建筑等各种高层建筑以及物资堆积较多的仓库的数量不断增加。这些建筑物的存在虽然解决了当前的城市化所带来的问题，但同时也造成了极大的安全隐患，例如2010年上海高层住宅火灾事件等。一旦发生火灾很容易造成火势的快速蔓延，也会对火灾救援行动造成极大的阻碍，这对人民的财产及生命安全造成了极大的威胁，容易造成严重后果。因此，安装性能良好的火灾探测装置是非常重要的。　　目前大部分安装的火灾探测器主要针对某几种火灾参量进行探测，在火灾探测器发出警报时，火灾的情况已经达到了一定的程度。而探测报警较为灵敏的红外火灾探测，探测目标的火焰往往容易被杂乱的室内物品所阻挡，导致红外火灾探测器无法正常工作。在此背景下寻求一种可以穿透障碍物的火灾探测技术对于障碍物较多的室内环境是当前火灾探测技术迫切需要解决的问题，本课题为此做了一些关于微波火灾探测技术的研究以及基础性的验证实验。　　本课题综合考虑了火灾微波辐射的特性以及环境因素，设计了一个在物联网传输平台下的微波火灾探测系统。这种系统的硬件主要有这些部分：微波火灾探测系统、协调节点、路由节点以及传感器终端节点。其中微波火灾探测系统包括探测天线和接收机。该物联网平台在接收传输微波火灾探测系统发来的信号的同时，也可以在此基础上传输其他探测器的信号。　　本课题完成的主要工作有：　　第一、针对以物联网为基础的微波火灾探测系统的总体方案进行设计。微波火灾探测系统在接收机处理后，由检波器输出模拟电压信号，将此信号接入ZigBee模块的P0口，利用CC2530内部的ADC模块进行模数处理，之后在ZigBee网络中进行传输。　　第二、设计探测天线。根据火灾发生后所释放出的火灾微波辐射，选定KU波段为探测天线的频率，设计了一款高增益的阵列天线。　　第三、设计接收机处理方案。本文针对火灾微波辐射功率较小的问题，设计了一种灵敏度较高的接收机处理方案。　　第四、构建ZigBee网络。根据系统的要求，设计了各个节点的程序，组建了一个小型的ZigBee网络，并且将微波火灾探测系统接入ZigBee网络中进行运行测试。

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