浅谈基于ZigBee技术的楼宇电气火灾定位技术

◆徐亚光

浅谈基于ZigBee技术的楼宇电气火灾定位技术

◆徐亚光

（邢台技师学院 河北 054000）

随着现代建筑结构越来越复杂，建筑中所搭载的设备越来越多，导致发生火灾的概率越来越高。而一旦发生火灾，如若无法对着火进行定位以及灭除，势必会造成严重的后果。ZigBee技术的楼宇电气火灾定位技术大大提升了对楼宇火点定位以及消除效率，故本文就该方面展开讨论，以期对相关部门有所帮助。

楼宇火灾；定位；ZigBee

近年来，随着人们生活水平的不断提升，新型智能家电设备等在人们日常说中的应用越来越普遍。而为了满足大众不同的用电需求，楼宇的电力布线网络以及供电负荷越来越高。仅就2015年相关统计结果显示，电气火灾占比总的火灾事件高达三成左右，这也同时导致了许多人员以及财产的损失。如若可以及时发现火情并迅速定位实施扑救，势必可以有效降低电气火灾发生概率，从而为人们生活等提供更可靠的保障。因此有必要就火灾定位技术展开讨论，从而为现代社会发展贡献自己的一份力量。

1 ZigBee定位技术分析

包括RSSI、AOA以及TDOA技术等均是ZigBee常见的定位技术形式。由于传感器设备自身存在通信作用，且芯片搭载测量RSSI结果的功效，因此RSSI技术和其他测距技术对比，在功耗以及成本等方面势必更低。因此此次系统主要基于RSSI技术实现火灾点的定位。

通过对方程求解即可得到具体的x以及y值。

2 系统结构及其功能

在ZigBee系统网络内需要用到两个不同的设备即FFD以及RFD，这两个不同的设备需要用到下述三个不同的节点类型，协调器、终端节点以及路由器。而这之中协调器主要基于一个FFD构成，是整个网络的根基，负责网络的构建和地址的派发，从而实现以ZigBee规范为基础的大量服务。路由器也是一个简单的全功能设备，主要用于对网络的发现，对一些新进路由的终端点位，为其派发具体地址信息。终端点位则是ZigBee网络中最为基础的节点，可以使全功能设备或者半功能设备等。该系统主要使用在楼宇智能房间以及过道走量等现场环境较为复杂的情况下，因此ZigBee网络使用的成本相对较低以及可应用面积更广的树形网络拓扑结构中。终端节点基于RFD只可以和从属于自己的副节点实现互联。系统主要分为三个不同的构成部分，分别是通信组件、控制组件以及ZigBee无线传感网络组件。而其中的ZigBee无线传感网络组件则是此次研究的重点，主要用于对具体火灾位置的监控定位，主要由参考节点、盲节点、网关节点以及协调器单元组成。如前文所述，定位过程中最后盲节点需要将自己的具体坐标信息等传递至无线网关单元，随后网关利用GPRS通信网络与外网实现互联与控制，这样相关人员利用网络即可及时了解到火灾点位等情况。除此之外，我们还可以基于无线传感器网络将现场的火情、温湿度情况以及有害物质含量等传递至数据中心，帮助扑救人员等对火灾现场有更为全面的了解。

3 系统构成分析

整个系统主要由四个不同的组件构成，分别为传感器单元、电源单元、MCU单元以及无线通信单元。其中传感器单元主要用于对实际监测区域的信息以及数据进行及时转化、MCU单元则主要用于处理数据、控制并存储相关信息、无线通信单元则主要用于和其他节点之间的无线通信，电源模块单元则主要为其他三个单元提供必要的能源基础，以供整个系统的可靠运行。无线通信单元主要采用2.4GHz的射频发射装置CC2420芯片，其工作性能稳定且能耗要求不高。整个芯片中共包含四个SPI通讯接口，依次为CSn、SO、SCLK以及SI。

ZigBee传感器网络设计，针对无线传感器网络单元，首先应当对其开展初始化作业，包括CC2420以及Z-Stack规范等进行全部的初始化操作。随后借助协调器对信道实施扫描并构建新的网络系统，以及新的网络中的ID编号与频道号，之后协调器便进入了监控工作模式。当接收到有关节点需要入网的申请时，则对其进行必要的处理以及添加设置。RFD节点通电以及初始化之后，主要用于对整个大楼中的电气部分，包括线路的温度、电压、电流等各个参数进行动态监控，并连续不间断的开展扫描，搜索周边的网络信息，加入其中一个网络之中。此时协调器以及路由器等终端则作为父节点，并加入休眠工作模式。当接受到来自路由器以及协调器等等指令时，会被再度唤醒，从而进入无线收发工作状态。在实际程序的实现过程中，需要对Z-Stack规范上实现定位算法的代码嵌入。Z-Stack则是ZigBee核心协议程序，是以ZigBee技术为基础的火灾定位系统软件程序的关键构成一部分。针对数据中心的管理程序设计时主要采用VC++进行开发，前端是与用户交互的主界面，后台则是对数据库的具体管理。相关管理人员依据用户界面可以观察到的各个点的相关信息，当观察结果符合超过规定的界限值以及达到触发时间两个基本条件的情况下，系统随即会发出相关告警信息，告警指示灯点亮，并标明具体的报警点位，通知有关消防人员开展火灾扑救活动。全部的监测点的数据讯息和分析结果均会存储至系统后台被妥善管理，以便用户可以随时依据自身需要进行相关数据的调取。

4 结束语

与传统的建筑形式有所不同，现代楼宇建筑其内部结构尤为复杂，光是电气线路布置以及线路搭载的用电负荷就远远超出以往许多。加上现代用电环境越来越复杂，因此楼宇火灾发生概率大大增加，尤其是基于电气原因导致的火灾事件越来越频繁。如若不能有效解决该问题，降低火灾发生率势必会给当地社会等造成严重的影响。基于ZigBee技术的楼宇电气火灾定位技术相较于其他形式的火灾定位技术可靠性以及准确性等各个方面均有了较大的提升，因此适用于现代楼宇建筑中，能够及时地扑救火灾，降低火势恶化概率，减少火情造成的后果。未来随着物联网理念的不断普及，相信越来越多的家庭用户会充斥着大量的现代化智能家电设备或者企业中有大量的智能设备，这也大大增加了电气火灾的隐患，尤其是老式建筑的电气火灾隐患，故而针对楼宇电气火灾的智能化定位技术势必在未来有着非常广阔的应用前景，相关部门应当引起关注并积极探索更优于ZigBee的定位技术，进一步提升对火灾等的扑救效力，降低火灾带来的负面影响。

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