基于物联网的无线消防系统的研究与应用

摘要

随着我国城市化建设步伐的加快，一大批现代高层建筑和具有民族风格建筑竞相出现，成为城市现代化的重要标志。高层建筑的增多带来一系列问题，如火灾隐患多、火势蔓延快、人员疏散困难、人员救援难度大等，一旦火灾发生，后果就比较严重。因此，在高层建筑内安装性能良好的消防监测报警装置就显得非常重要。传统的消防报警系统由于电气连接线及其系统拓扑结构的局限，已经不能适应现代消防监控的要求。在此背景下，研究与设计基于物联网技术的无线消防监测系统，对于建筑消防具有重要的实际应用价值。
　　本文首先进行了无线消防系统的功能设计，通过ZigBee无线通信技术的性能分析，给出了基于物联网技术的无线消防系统的总体设计方案。其次，以TI公司的SOC射频芯片CC2530为核心设计了协调器节点、路由器节点和传感器终端节点的硬件电路。然后，在深入分析与研究Z-Stack协议栈基础上，完成了协调器节点、传感器终端节点和路由器节点的软件设计;利用MatlabGUI设计了无线消防系统上位机监测软件。最后，对基于物联网的无线消防系统进行了相关现场测试，测试包括通信距离测试、网络通信测试和上位机监测软件测试，测试结果表明所完成的无线消防监测系统达到了预期的功能要求和设计目标，但离实际应用还有一定差距，还需要对该系统进行其他更加深入的研究。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 国外研究动态

1．2．2 国内研究动态

1．3 论文的主要工作

第2章 无线消防监测系统的总体设计

2．1 无线消防监测系统的功能设计

2．2 ZigBee无线通信技术的性能分析

2．2．1 ZigBee无线通信技术的性能分析

2．2．2 ZigBee与其他短距离无线通信技术的比较

2．3 ZigBee协议结构和原理分析

2．3．1 ZigBee节点类型

2．3．2 ZigBee网络拓扑结构

2．3．3 ZigBee协议分层结构

2．3．4 ZigBee协议帧结构

2．4 基于物联网技术的无线消防监测系统的总体方案设计

2．5 本章小结

第3章 无线消防监测系统的硬件设计

3．1 CC2530核心模块的设计

3．1．1 CC2530的功能、结构和特点

3．1．2 CC2530典型应用电路的设计

3．2 协调器节点的设计

3．3 传感器终端节点的设计

3．4 路由器节点的设计

3．5 本章小结

第4章 无线消防监测系统节点的软件设计

4．1 Z-Stack软件及其架构

4．1．1 系统初始化

4．1．2 操作系统的执行

4．1．3 Z-Stack目录结构

4．2 协调器节点的软件设计

4．3 传感器终端节点的软件设计

4．4 路由器节点的软件设计

4．5 本章小结

第5章 无线消防监测系统上位机监测软件的设计

5．1 Matlab GUI程序设计概述

5．2 无线消防监测系统上位机监测软件的设计

5．2．1 软件登陆界面的设计

5．2．2 用户管理界面的设计

5．2．3 图形显示界面的设计

5．2．4 数据处理及火警处理的软件设计

5．3 本章小结

第6章 无线消防监测系统的软硬件联合调试

6．1 通信距离测试

6．1．1 空旷无障碍测试试验

6．1．2 实验室有障碍测试试验

6．2 系统网络测试

6．3 上位机监测软件测试

6．4 本章小结

第7章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它科研成果

致谢