韶關(guān)學院物理與機電工程學院　羅　歡　洪遠泉　文昊翔　曾德杰

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基于LabVIEW平臺的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)

韶關(guān)學院物理與機電工程學院羅歡洪遠泉文昊翔曾德杰

【摘要】針對傳統(tǒng)的短距離傳輸和有線傳輸方案的不足，本文提出了一種在LabVIEW平臺上設(shè)計的火災(zāi)報警系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用CC2530和STC12C5A60S2單片機作為核心控制器，使用ZigBee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GSM/GPRS移動通信技術(shù)、LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺與火災(zāi)報警系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，完成系統(tǒng)軟硬件電路設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】LabVIEW；無線；火災(zāi)報警；GSM/GPRS

本論文出自韶關(guān)學院2015年度科研項目（S201501006）。

1　概述

隨著現(xiàn)代社會的高速信息化發(fā)展，智能家居技術(shù)也在迅猛地發(fā)展，火災(zāi)報警系統(tǒng)已經(jīng)在各大領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，火災(zāi)報警系統(tǒng)已經(jīng)漸漸進入每家每戶，成為智能家居實現(xiàn)不可缺少的設(shè)備。相對于傳統(tǒng)的火災(zāi)報警系統(tǒng)來講，新型的火災(zāi)報警系統(tǒng)打破傳統(tǒng)有線傳輸和短距離傳輸?shù)钠款i，這種新型的智能報警系統(tǒng)技術(shù)將帶領(lǐng)社會更好地發(fā)展，在未來的安全管理上占有一席之地[1]。無線火災(zāi)報警系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無線長距離的傳輸，并且傳輸速度快，同時檢測到的數(shù)據(jù)精確度高，實時性好，使得用戶能夠及時、準確地發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并判斷火災(zāi)類型，從而能夠及時的通知工作人員、消防部隊等迅速到達現(xiàn)場，自動火災(zāi)監(jiān)控報警系統(tǒng)在此起到了非常大的作用[2]。

在社會經(jīng)濟和文化的不斷發(fā)展下，火災(zāi)報警系統(tǒng)也在不斷發(fā)展和完善，不僅數(shù)據(jù)準確度提高，傳輸數(shù)據(jù)域數(shù)據(jù)處理技術(shù)也不斷提高，從而使得火災(zāi)報警系統(tǒng)在日常社會生活中的實用性更強，影響力更大[3]。

2　系統(tǒng)總體設(shè)計

本文提出一個由監(jiān)測點、中繼點和上位機組成的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)，使用ZigBee的無線傳輸技術(shù)、GSM/GPRS移動通信技術(shù)、LabVIEW虛擬儀器軟件開發(fā)平臺與火災(zāi)監(jiān)控報警系統(tǒng)相結(jié)合，針對傳統(tǒng)火災(zāi)報警器的不足，設(shè)計出一套集信息采集、傳輸后、處理以及監(jiān)控報警于一體,采用ZigBee無線通信技術(shù),使用2G/3G移動通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的遠程傳輸?shù)囊环N全新的無線火災(zāi)報警管理系統(tǒng)。

圖1　系統(tǒng)總體設(shè)計寬途

火災(zāi)報警系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖1所示，主要由終端采集節(jié)點、系統(tǒng)基站、遠程監(jiān)測主機與計算機組成，在本文中，選用CC2530芯片來實現(xiàn)ZigBee的接收與發(fā)送，選用STC12C5A60S2單片機作為系統(tǒng)基站與遠程監(jiān)測主機的主控芯片。多個終端采集節(jié)點將采集到的溫濕度、煙霧濃度等信息通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到系統(tǒng)基站，系統(tǒng)基站主要是將接受到的信息進行分析處理然后通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至遠程監(jiān)測主機模塊，然后通過串口通信傳輸至計算機，計算機作為上位機通過LabVIEW軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，并且能對接收到的數(shù)據(jù)進行分析處理[4]。

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計

從軟件設(shè)計來看，可以將本系統(tǒng)分為監(jiān)測器、協(xié)調(diào)器與接收器三個部分。其中，監(jiān)測器主要負責數(shù)據(jù)采集，主要包括傳感器電路，ZigBee無線模塊電路；協(xié)調(diào)器主要負責對數(shù)據(jù)進行分析處理，并通過GSM電路發(fā)送，可分為主控電路、ZigBee無線模塊電路、GSM電路；接收器主要負責接收數(shù)據(jù)，并通過PC上位機的LabVIEW平臺對數(shù)據(jù)進行顯示，如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)軟件設(shè)計圖

監(jiān)測器的軟件系統(tǒng)設(shè)計是通過模塊化的設(shè)計思路來進行程序的設(shè)計與開發(fā)的，整個程序設(shè)計采用的是C語言，在IAR Embedded Workbench編譯環(huán)境下對監(jiān)測器程序進行設(shè)計。首先是對監(jiān)測器的功能進行分析考慮，監(jiān)測器要實現(xiàn)的功能是驅(qū)動溫度傳感器、濕度傳感器和煙霧濃度傳感器來測量環(huán)境的溫度、濕度、煙霧濃度等參數(shù)并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到MCU分析處理再通過RF發(fā)送器發(fā)送[5]。工作流程如圖3所示。

圖3　監(jiān)測器程序流程圖

協(xié)調(diào)器的軟件設(shè)計要實現(xiàn)的功能是使CC2530接收到數(shù)據(jù)并判斷無誤后，通過串口發(fā)送到MCU進行數(shù)據(jù)處理，再通過串口驅(qū)動GSM模塊工作發(fā)送采集到的數(shù)據(jù)。接收器的軟件設(shè)計要實現(xiàn)的功能是判斷GSM模塊接收到數(shù)據(jù)是否準確后，然后通過串口發(fā)送到單片機進行數(shù)據(jù)處理然后通過串口發(fā)送到PC機并在上位機上面顯示。

上位機的設(shè)計是在LabVIEW開發(fā)平臺上采用G語言編程實現(xiàn)的，實現(xiàn)的功能是對串口輸入的數(shù)據(jù)進行分析處理，并且可以根據(jù)用戶的喜好，建立自己的虛擬儀器[6]。工作界面如圖4所示。

圖4　上位機初始化畫面

圖5　系統(tǒng)測試圖

圖6　整體系統(tǒng)圖

4　系統(tǒng)測試

檢測火災(zāi)報警系統(tǒng)是否達到預(yù)期效果最直觀的方法就是觀察上位機LabVIEW軟件界面情況，整個界面由三部分構(gòu)成：串口設(shè)置、報警參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)曲線。上圖6所示的是上位機LabVIEW軟件初始化時的界面，在該界面可以設(shè)置串口號、校驗位、數(shù)據(jù)位、波特率等參數(shù)，并且可以設(shè)置溫度、濕度、煙霧濃度的上限值，當監(jiān)測到的數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)的上限，上位機中對應(yīng)的警報燈就會亮起并發(fā)出警報聲。圖5為在煙霧濃度與濕度高的情況下的測試圖，系統(tǒng)整體圖如圖6所示。

5　結(jié)束語

本文提出了一種基于LabVIEW平臺的無線火災(zāi)報警系統(tǒng)，使用ZigBee無線模塊進行數(shù)據(jù)傳輸，并在LabVIEW平臺上進行動態(tài)顯示。經(jīng)測試該系統(tǒng)能達到預(yù)期目標，在實際生活中應(yīng)用價值高，實用性強。

參考文獻

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[3]牛明強.基于物聯(lián)網(wǎng)和LabVIEW的家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)[D].安徽理工大學,2014.

[4]顏學義.基于ZigBee的智能火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計[D].國防科學技術(shù)大學,2008.

[5]岳博棽,龔曉婷,王澤,孫統(tǒng),杜熹,張嘉琪.基于ZigBee通訊技術(shù)的火災(zāi)智能報警系統(tǒng)構(gòu)建[J].天津理工大學學報,2014,05:61-64.

[6]范景祥,趙麟杰,胡學聰.基于Labview平臺的隧道火災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國交通信息化,2010,12:115-118.

羅歡（1992-）， 男，江西進賢人，碩士，韶關(guān)學院助教，主要研究方向：物聯(lián)網(wǎng)，嵌入式技術(shù)。

洪遠泉（1979-），男，碩士，韶關(guān)學院高級實驗師，主要研究方向：嵌入式系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用。

文昊翔（1984-），男，博士，韶關(guān)學院講師，主要研究方向：多媒體信號處理技術(shù)及應(yīng)。

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