基于ZigBee技术的图书馆智能消防监控系统

摘要：为加强图书馆消防安全，文章提出基于ZigBee技术的图书馆智能消防监控系统设计方案。该设计由数据采集系统、数据通讯系统、执行机构和后台监控系统等四部分构成。其中数据采集系统采用单片机技术实现对现场环境数据的采集和发送功能；数据通讯系统采用ZigBee组网技术将各个Zigbee节点上传的环境数据进行集中处理，并通过GPRS／GSM无线通讯传送到后台监控系统；后台监控系统采用LabVIEW技
术进行设计，实现了多个现场的环境监控。实验结果表明，该系统具有高性能、安全、便捷、智能的特点，具有广阔的应用前景。
关键词：消防监控系统；ZigBee；智能化；GPRS／GSM

0 引言
图书馆是保存人类文化遗产、收藏古今中外文献资源的宝库，其资源载体大多属于可燃物质，一旦图书馆发生火灾，损失无法估量。例如，2004年9月，被列入世界文化遗产名录的德国安娜·阿玛丽亚公爵夫人图书馆发生火灾，三万册图书被烧毁，有一部分是16至18世纪的珍贵孤本，整个火灾损失高达几千万欧元。同时，火灾会严重威胁到图书馆读者和工作人员的生命安全和财产安全。因此，图书馆属于重点防火单位。而目前国内许多图书馆消防意识淡薄，消防设施不够健全，存在很多消防安全隐患。构建科学合理的智能消防系统，有助于实现图书馆火灾的早期探测、智能化控制，防患于未然。
图书馆消防系统由火灾报警系统和消防联动系统组成。其核心思想是对报警区域中发生的任何火情及时地感知，并根据其报警级别分别在控制中心给予报警或进行相应联动处理。本文在了解国内外图书馆消防监控系统的发展现状和趋势的基础上，结合现在技术成熟的无线通讯和无线组网技术，研制了基于ZigBee技术的智能消防监控系统。ZigBee技术具有低速率、低功耗、低成本、安全性高的特点。采用无线方式构建灵活便捷的安全监控系统，成为当前的研究热点。

1 图书馆智能消防监控系统硬件设计
图书馆智能消防监控的硬件系统主要由数据采集系统、数据通讯系统和执行机构三部分构成。图1为数据采集系统的结构框图，图2为数据传输模块结构框图，图3为系统具体的拓扑结构。其中数据采集模块由单片机、ZigBee模块、温度检测模块和烟雾检测模块等部分组成；数据通讯模块由ZigBee模块、GPRS／GSM模块和单片机组成；执行机构模块由声光报警模块和灭火执行模块等组成。

图书馆智能消防监控系统的各个部分具体功能如下：
(1)电源模块：为单片机以及其它模块供电；
(2)单片机系统：对温度采集模块和烟雾检测模块采集来的数据进行处理，通过ZigBee网络和GSM／GPRS网络实现数据的接收与发送，并控制执行机构及实现声光报警；
(3)温度采集模块：监测图书馆内的温度，将检测结果传送给单片机；
(4)烟雾检测模块：监测图书馆内的烟雾浓度，将检测结果传送给单片机；
(5)执行机构模块：控制相应的灭火设备；
(6)声光报警模块：出现火灾状况时进行声光报警；
(7)ZigBee模块：实现ZigBee网络中各节点间的数据传输；
(8)GSM／GPRS模块：实现数据从现场到后台的无线传输和现场与值班人员手机的通讯。