1.一種火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其特征在于,包括:
節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),以單節(jié)點(diǎn)的方式采集所處位置的與火災(zāi)相關(guān)的多個(gè)物理量數(shù)據(jù),包括火災(zāi)傳感器模塊、ZigBee模塊以及電源模塊,其中,火災(zāi)傳感器模塊包括與火災(zāi)相關(guān)的多個(gè)物理量的模塊電路,ZigBee模塊采用單芯片集成方案,由片上MCU單元、儲(chǔ)存單元、I/O接口以及RF收發(fā)器組成,電源模塊為整體節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)行提供能量,電源模塊根據(jù)不同節(jié)點(diǎn)能耗采取不同的設(shè)計(jì)方案,分為電池供電和交流供電兩個(gè)方式;
數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸系統(tǒng),基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò),ZigBee網(wǎng)絡(luò)以協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)為中心,其他節(jié)點(diǎn)將處理后的采集數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線的方式傳送到ZigBee網(wǎng)絡(luò),數(shù)據(jù)最終被送至協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn),隨后協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過(guò)ZigBee—WiFi網(wǎng)關(guān)或串口將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)監(jiān)控中心;
數(shù)據(jù)監(jiān)控中心,對(duì)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ),對(duì)建筑內(nèi)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并基于設(shè)定的報(bào)警數(shù)值實(shí)現(xiàn)異常節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)告警,并根據(jù)異常節(jié)點(diǎn)的位置信息,對(duì)隱患區(qū)域進(jìn)行及時(shí)處理;
所述ZigBee—WiFi網(wǎng)關(guān)主要由ZigBee模塊、WiFi模塊、網(wǎng)關(guān)控制器模塊、顯示模塊四部分組成,ZigBee模塊采用ZigBee協(xié)調(diào)器,負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)建立和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的收集;WiFi模塊采用集成芯片方案,主要負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)中;網(wǎng)關(guān)控制器模塊是ZigBee模塊和WiFi模塊的橋梁,主要負(fù)責(zé)將ZigBee模塊傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)中轉(zhuǎn)處理后發(fā)送給WiFi模塊;顯示模塊通過(guò)液晶顯示網(wǎng)關(guān)配置的整個(gè)流程狀態(tài),方便用戶操作;
所述ZigBee模塊以CC2530為核心,在設(shè)計(jì)上分為兩種類型,第一種是不加PA的傳統(tǒng)ZigBee模塊,用于空間相對(duì)空曠,對(duì)傳輸距離要求較低的區(qū)域,第二種是加PA的新型ZigBee模塊,用于需要穿透墻壁或樓層傳輸,以及對(duì)傳輸距離較遠(yuǎn)的區(qū)域;在第一種類型中,CC2530的硬件外圍電路設(shè)計(jì)包括電源濾波電路的設(shè)計(jì),在芯片周圍設(shè)置去耦電容過(guò)濾CC2530供電電源上的高頻干擾和芯片對(duì)外部電路產(chǎn)生的脈沖干擾,并設(shè)置用于濾除低頻干擾的電容,以及解決電源與IC引腳間的EMC問(wèn)題的0Ω電感,同時(shí)在引腳與地之間連接56K的高精度電阻,為CC2530的RF模擬電路提供一個(gè)偏置電流;采用阻抗匹配電路進(jìn)行CC2530兩個(gè)射頻端口與單端口天線的連接,并以電容電感組成巴倫電路以實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)轉(zhuǎn)單端信號(hào),第二種類型是在不加PA模塊的基礎(chǔ)上增加了RFX2401C作為功率放大芯片,通過(guò)CC2530的P1.4口和P1.5口分別來(lái)控制RFX2401C的RXEN和TXEN端口,RFX2401C芯片外接2個(gè)去耦電容,RFX2401C的RF兩端分別設(shè)計(jì)一個(gè)阻抗匹配電路,連接天線部分采用π型匹配電路實(shí)現(xiàn),連接CC2530部分采用了巴倫電路進(jìn)行阻抗匹配,使得RFX2401C兩端阻抗均為50Ω。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其特征在于,所述與火災(zāi)相關(guān)的多個(gè)物理量包括溫度、濕度、煙霧濃度以及火焰,采用溫濕度傳感器、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鲗?shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè),其中溫濕度傳感器選用SHT20,煙霧傳感器包括適用于可燃?xì)怏w探測(cè)的MQ-2傳感器和適用于煙霧顆粒探測(cè)的HIS-07傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其特征在于,所述SHT20的供電范圍為2.1-3.6V,選用電壓為3.3V,電源和接地之間連接一個(gè)100nF的去耦電容,且去耦電容的位置盡可能靠近SHT20,SDA引腳用于傳感器的數(shù)據(jù)輸入和輸出,為避免信號(hào)沖突,微處理器必須只能驅(qū)動(dòng)SDA和SCL在低電平,需各要一個(gè)外部10kΩ的上拉電阻將信號(hào)提拉至高電平,CC2530的P1.0口和P1.1口引腳分別與SHT20的SCL和SDA端口相接;
所述MQ-2的4腳輸出隨煙霧濃度變化的直流信號(hào),4引腳同時(shí)連接到CC2530的I/O引腳和比較器LM393的2腳,R6構(gòu)成比較器的門(mén)檻電壓;當(dāng)煙霧濃度較大、輸出電壓高于門(mén)檻電壓時(shí),比較器輸出低電平,此時(shí)LED2亮報(bào)警;當(dāng)濃度降低傳感器的輸出電壓低于門(mén)檻電壓時(shí),比較器翻轉(zhuǎn)輸出高電平,LED2熄滅;調(diào)節(jié)R6以調(diào)節(jié)比較器的門(mén)檻電壓,從而調(diào)節(jié)報(bào)警輸出的靈敏度,R1串入傳感器的加熱回路以保護(hù)加熱絲免受冷上電時(shí)的沖擊,MQ-2模塊的AC引腳接CC2530的P0.7口,通過(guò)CC2530的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換即可得到需要的模擬信號(hào);
HIS-07模塊和MQ-2模塊原理大致相同,唯一區(qū)別在于HIS-07設(shè)置一個(gè)+9V的電源驅(qū)動(dòng),不需要額外的放大電路,同時(shí)增設(shè)了LM393雙電壓比較器,通過(guò)設(shè)定門(mén)限值的方式進(jìn)行判斷;
所述火焰?zhèn)鞲衅鞯腁C引腳接CC2530的P0.0口,通過(guò)CC2530的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換得到需要的模擬信號(hào),同時(shí)增設(shè)了LM393雙電壓比較器,通過(guò)設(shè)定門(mén)限值的方式進(jìn)行判斷;
所述電源模塊使用正穩(wěn)壓場(chǎng)效應(yīng)管LN317和AMS1117-3.3作為穩(wěn)壓芯片。