摘要：設計了一種基于物聯網架構的智能火災預警系統，以ZigBee無線傳感器網絡為底層的數據采集和傳輸網絡，完成對火災信息的準確感知。WSN節點以CC2530和CC2591為處理和無線收發單元，以DHT21和MQ傳感器為數據采集單元，實現了多傳感器數據采集。采用Qt技術設計了系統GUI，基于qextserialport類和SQLite數據庫實現了系統的串口通信和數據庫操作。測試表明，系統準確可靠，GUI界面友好，易于操作。
關鍵詞：物聯網；火災預警；ZigBee；Qt

引言
物聯網(Internet Of Things，IOT)技術的提出和快速發展為火災預警技術的發展提供了新的思路和解決方案。當前，火災預警系統作為智能家居、樓宇自動化的重要組成部分，已經得到廣泛應用和普及。但是，系統的實時性和準確性一直有待提高，傳統的總線制火災系統在使用中已經暴露出了很多問題，包括布線的種種弊端以及高虛警率和漏警率等。鑒于此，本文設計了一種基于物聯網架構的智能火災預警系統。

1 系統概述
系統采用物聯網架構設計，按照其四層結構模型，以ZigBee無線傳感器網絡(ZigBee—WSN)為底層的感知識別層，以GSM／GPRS或Inter net為網絡構建層，管理層和應用層則采用PC和智能手機相結合的方式。系統的整體結構如圖1所示。

底層數據采集網絡采用ZigBee樹簇狀網絡，由傳感節點、匯聚節點和管理節點組成。部署系統時，首先在待監測區域固定若干匯聚節點，作為單位區域內的路由器，匯聚網絡信息。匯聚節點采用消防電源長期供電，確保網絡的穩定。傳感節點則可以根據實際需要隨機布置，具有可任意“播撒”的特點。這樣，若干傳感節點通過2．4 GHzISM信道不斷地將環境感知數據發送給匯聚節點，再由其匯聚給管理節點。管理節點作為ZigBee網絡的協調器，負責整個網絡的建立、信道選擇、地址分配以及節點的加入和退出等，并通過RS232與控制管理中心PC通信。控制管理中心應提供良好的人機交互環境，實時顯示網絡的狀態，存儲網絡上傳的數據。同時，還可以對多傳感器采集數據進行信息融合，達到對火災的智能判別。在確定存在火情的情況下，能夠進行聲光、短信報警，并啟動自動消防設備。

2 系統硬件設計
2．1 處理器單元設計
感知識別層采用ZigBee—WSN技術，負責完成復雜環境下的火災信息感知。系統中，各傳感節點的處理器單元和無線收發單元分別選擇TI公司的CC2530芯片和CC2591芯片。CC2530內部集成了工業標準的增強型8051內核、符合2．4 GHz IEEE 802．15．4的RF收發器、21個可編程邏輯的GPIO、5通道的DMA、8通道可配置分辨率的ADC、看門狗定時器以及AES安全協處理器等。因此，CC2530以其較高的性價比成為高校開展科研、企業進行產品研發的重要選項，已經具有了較高的市場占有率。同時，系統還增加了射頻放大芯片CC2591，其目的就是保證網絡的傳輸距離和復雜室內環境中的穿透能力，確保網絡數據的可靠傳輸。經測試，采用了CC2591的WSN節點的傳輸能力可達500～1000 m，且穿透能力得到了較大的提升。
系統WSN節點的硬件電路如圖2所示。