一种基于ZigBee的高铁火灾探测报警装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于ZigBee的高铁火灾探测报警装置，属于监测报警技术领域。

背景技术：

高铁列车空间狭窄，人员密集，发生火灾时如不能快速疏散，势必造成重大人员伤亡。因此对火灾的早期探测，将火灾遏制在萌芽状态显得异常重要。传统的有线火灾报警系统，不仅耗材多，施工与维护复杂，而且采用硬线连接，线路容易老化，故障率高，随着无线技术的发展，无线火灾报警系统将会成为一种趋势。

由于无线GPRS通信技术、红外检测技术、无线射频识别技术等单一技术都存在缺陷：GPRS通信技术需要向运营商缴纳额外网络使用费，在网络繁忙时通信时延较大；红外检测通信距离较短，容易受到列车的热辐射干扰；无源RFID技术虽然抗干扰性能较为理想，但无源RFID只能支持星状网，能传输的数据量与通信距离非常有限，故不便于大规模部署，应用难以推广。而以ZigBee技术为核心的高铁火灾探测报警系统组网方式灵活(支持星状、树状、网状3拓扑)、可承载较大的数据量、并容易大规模部署，可以实现系统操作透明化以及火灾报警信息精确化。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于ZigBee的高铁火灾探测报警装置，本实用新型采用ZigBee技术对信号进行采集分析。

本实用新型的技术方案是：一种基于ZigBee的高铁火灾探测报警装置，包括一个以上的烟雾探测器、一个以上的温度传感器、微处理器、一个以上的视频采集模块、一个以上的无线传输模块、一个以上的ZigBee数据收集节点、一个以上的ZigBee监测节点、ZigBee网络协调器；

每节车厢的顶部分别安装一个烟雾探测器、一个视频采集模块、一个无线传输模块、一个ZigBee数据收集节点、一个ZigBee监测节点，每节车厢的内壁上安装一个温度传感器，且每节车厢的ZigBee数据收集节点分别与该车厢的烟雾探测器、温度传感器连接，每节车厢的ZigBee监测节点分别与该车厢的视频采集模块连接，所述微处理器安装在控制室内，所述微处理器内设有存储单元，每个车厢内的ZigBee数据收集节点、ZigBee监测节点均通过该车厢内的无线传输模块与ZigBee网络协调器的输入端连接，ZigBee网络协调器安装在高铁车厢的中部，ZigBee网络协调器的输出端通过串行接口与微处理器相连。

所述温度传感器的型号为单总线数字式的DS18B20，测温范围可达-55～125℃，精度±0.5℃，工作电压为3.3V。

所述烟雾探测器的型号为MQ-2半导体烟雾传感器，对液化气、丙烷、氢气、天然气和其他可燃气体灵敏度高，当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。

所述ZigBee网络协调器内设有芯片，芯片的型号为CC2530，具备一个2.4G射频收发器，该芯片工作频率范围是2400～2483.6MHz，支持数据传输率高达250Kbit/s，工作电压为2.0-3.6V，通信范围：300米～450米，具有极高的接收灵敏度（-97dBm）和抗干扰性能。

所述串行接口为RS232，通常RS-232接口以9个引脚(DB-9)或是25个引脚(DB-25)的型态出现，适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信。

所述无线传输模块采用基于2.4G频段的WI-FI无线通信。

本实用新型的工作原理如下：

利用ZigBee网络协调器9通过无线传输模块6向Zigbee数据收集节点7和ZigBee监测节点8发出指令，ZigBee数据收集节点7通过连接安装于每节车厢中的烟雾探测器1和温度传感器2采集空气中的温度数据和烟雾浓度数据，ZigBee监测节点8通过连接视频采集模块4对当前车厢中的图像进行监控，并将采集的数据和监控画面通过ZigBee网络协调器9传回微处理器3并在存储单元5中存储下当前的车厢状况，以便工作人员实现对高铁各个车厢中的火灾监测。

本实用新型的有益效果是：本实用新型具有安全性高，传输性能好，速度快，操作简便，适应性强的优点。

附图说明

图1为本实用新型的组成结构示意图；

图中各标号：1-烟雾探测器、2-温度传感器、3-微处理器、4-视频采集模块、5-存储单元、6-无线传输模块、7-ZigBee数据收集节点、8-ZigBee监测节点、9-ZigBee网络协调器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1所示，一种基于ZigBee的高铁火灾探测报警装置，包括30个烟雾探测器1、30个温度传感器2、微处理器3、30个视频采集模块4、30个无线传输模块6、30个ZigBee数据收集节点7、30个ZigBee监测节点8、ZigBee网络协调器9；

每节车厢的顶部分别安装一个烟雾探测器1、一个视频采集模块4、一个无线传输模块6、一个ZigBee数据收集节点7、一个ZigBee监测节点8，每节车厢的内壁上安装一个温度传感器2，且每节车厢的ZigBee数据收集节点7分别与该车厢的烟雾探测器1、温度传感器2连接，每节车厢的ZigBee监测节点8分别与该车厢的视频采集模块4连接，所述微处理器3安装在控制室内，所述微处理器3内设有存储单元5，每个车厢内的ZigBee数据收集节点7、ZigBee监测节点8均通过该车厢内的无线传输模块6与ZigBee网络协调器9的输入端连接，ZigBee网络协调器9安装在高铁车厢的中部，ZigBee网络协调器9的输出端通过串行接口与微处理器3相连。

所述温度传感器2的型号为单总线数字式的DS18B20，测温范围可达-55～125℃，精度±0.5℃，工作电压为3.3V。

所述烟雾探测器1的型号为MQ-2半导体烟雾传感器，对液化气、丙烷、氢气、天然气和其他可燃气体灵敏度高，当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。

所述ZigBee网络协调器9内设有芯片，芯片的型号为CC2530，具备一个2.4G射频收发器，该芯片工作频率范围是2400～2483.6MHz，支持数据传输率高达250Kbit/s，工作电压为2.0-3.6V，通信范围：300米～450米，具有极高的接收灵敏度（-97dBm）和抗干扰性能。

所述串行接口为RS232，通常RS-232接口以9个引脚(DB-9)或是25个引脚(DB-25)的型态出现，适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信。

所述无线传输模块6采用基于2.4G频段的WI-FI无线通信。

本实施例的工作过程如下：

DS18B20和MQ-2半导体烟雾传感器分别初始化配置后，DS18B20开始进行温度转换操作并把转化后的结果放到16位暂存寄存器中的温度寄存器内，MQ-2半导体烟雾传感器与烟雾接触时，晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至发生变化，就会引起表面导电率的变化；微处理器3通过接口RS232向Zigbee网络协调器9发送命令，协调器9通过判断命令内容，通过广播的方式通知网络中各个节点进行数据采集或者停止数据的采集，当协调器9接收到“周期采集”命令时，协调器9通过广播让网络中各个节点每隔2s采集一次数据并发送数据，之后节点进入休眠状态；当协调器9接收到“停止采集”的命令时，网络中各个节点停止数据的采集，直到下次接收到周期采集命令才开始周期性采集。

ZigBee网络协调器9通过串行接口RS232与微处理器3相连，并每隔1s以单通道的形式采样一次温度传感器2和烟雾探测器1的数据上传至微处理器3，采集的数据通过Labview软件在微处理器3上显示，若有火灾隐患则通过界面报警指示灯通知工作人员，并将发生故障的车厢、时间通过视频采集模块4拍摄下来存储于存储单元5中，以便工作人员实现对高铁各个车厢中的火灾监测。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。