摘要：火灾自动报警系统能够在检测区域中的烟雾以及热气展开检测，进而确定其中是否存在火灾隐患。基于此，本文将分析ZigBee技术，其中主要包括ZigBee技术的应用标准以及ZigBee技术的特点。并研究ZigBee技术基础上火灾自动报警系统的设计与实现，其中主要包括无线网络通信的设计与实现、火灾自动报警系统硬件的设计与实现以及火灾自动报警系统软件的设计与实现三方面内容。
关键词：ZigBee技术；火灾自动报警系统；无线网络通信
前言：
随着时代的发展，火灾在人们生活中的发生概率逐渐提升，火灾不仅造成了严重的经济损失，甚至还会影响人们的生命安全。火灾自动报警系统的应用能够有效降低火灾带来的危害，在此过程中，火灾自动报系统能够对一定范围内的火灾隐患展开检测，如果该区域中的安全系数低于正常范围，则系统会在第一时间发出警报，降低火灾发生的概率，同时提升系统应用区域中的安全性。
一、ZigBee技术
（一）ZigBee技术的应用标准
ZigBee技术在应用过程中，对网络层以及应用程序接口展开了标准化处理，同时对安全层进行了开发，进而提升了ZigBee技术的应用质量。ZigBee技术中的技术标准为IEEE802.15.4，其中主要包括两种设备，一种为全功能设备、另一种为精简功能设备。全功能设备是ZigBee技术中的主要控制器，负责网络的建立以及网络管理。在ZigBee技术中的物理层包含了3个频带，分别为868MHZ、915HMZ以及2.4GHZ三种，2.4GHz是全球的工业频段，其范围在2450MHZ-2485MHZ之间，最大的数据速率为250kbit/s。
（二）ZigBee技术的特点
ZigBee技术在实际应用中的特点主要包括以下几点；
第一，ZigBee技术的能耗量较低，ZigBee技术在实际应用的过程中，具有多种节电模式，只需要少量电能就能够正常运行，其中的5号电池能够使用6个月到2年左右，由此可以看出ZigBee技术具有较低的能耗量。
第二，ZigBee技术具有较高的可靠性，ZigBee技术中应用了CSMS/CA，这种方式能够避免出现碰撞机制，降低数据传输过程中出现竞争冲突的概率。其中的MAC层使用的是完全确认数据机制，这种传输机制能够保证数据在传输过程中的完整性以及安全性。同时还能够对数据展开完整性以及权限检定，其中主要采用AES-128的加密方式，提升数据传输的安全性。
第三，ZigBee技术的延迟时间短，ZigBee技术在实际应用的过程中，相关设备能够在15ms之间完成激活，由睡眠状态转换到工作状态。网络中的节点能够在1s之内进入网络系统。由此可以看出，ZigBee技术能够在短时间内完成激活启动，进而降低了其中的延迟时间[1]。
二、ZigBee技术基础上火灾自动报警系统的设计与实现
（一）无线网络通信的设计与实现
ZigBee技术属于一种近距离的无线通信技术，其中的传感器包含了许多功能类型的微小传感器，并将以上传感器组成一个网络。该传感器网络在实际运行的过程中需要的能量较少，并将其中的数据在各个节点之间展开传输，因此ZigBee技术在实际应用的过程中，具有较高的通信效率。
火灾自动报警系统中主要包括火灾探测器等，在此过程中，需要将以上设备与ZigBee模块相互连接，这种方式能够保证火灾自动报警系统的灵活性。当出现险情时，ZigBee模块中的传感器会接收相应的火灾信号，同时利用ZigBee中的无线网络将信号传送到ZigBee的主机中，主机会对该信号展开分析。在此过程中，主要对烟感以及温度展开检测，利用相应的传感器对其展开检测，由于在火灾发生的不同阶段，空气中烟雾浓度以及温度不同，因此可以通过这种方式判断火灾处于哪种阶段，同时确定火灾发生的位置。火灾自动报警器主要根据传感器中的反馈信息确定火灾阶段，并控制其中的消火栓、消防卷门以及其他消防装置等。同时切断其中的非消防电源，启动区域中的应急照明装置，保证人们能够安全疏散。火灾自动报警器中的主机能够设置不同的火灾报警模式，例如，在火灾刚刚发生的阶段，会产生大量的烟雾，但是并没有明火，面对这种情况，环境中的烟雾浓度较高，系统传感器在接收到这一信号之后，火灾自动报警器会启动预报警的模式，对火灾展开控制。如果已经出现明火，同时环境中的温度较高，则系统中的温度传感器会向控制中心反馈温度信息，火灾自动报警器在接收到反馈信息之后，会启动火灾报警。由此可以看出，面对不同的火灾阶段，火灾自动报警系统能够采取不同的控制措施，这种方式能够提升火灾自动报警器的精准性[2]。
（二）火灾自动报警系统硬件的设计与实现
火灾自动报警系统中的硬件采用的设计传输模块芯片主要为AT86RF212芯片，控制芯片为ATMEGAL1281，该种芯片在实际应用过程中具有较强的灵敏程，同时传输范围较大，具有较强的实际应用价值。另外，其中的无线收发器需要尽量采用电压低、能耗量小的收发器，通常情况下，其中的设备能够支持速率为20kbit/s以及40ktib/s的数据传输，经过O-QPSK的调试之后，还能够支持100kbit/s以及250kbit/s的速率传输。在硬件设计的过程中，除了天线、晶振和电容之外，系统中所有RF的芯片都需要集中在一个芯片中，这种方式能够提升产品的开发质量。
ZigBee技术在实际应用中具有较强的组网能力，在火灾自动报警器中主要使用网状的拓扑结构，其中应用的设备主要包括网络协调器、路由器以及终端器其中路由器以及网络协调器需要采用FFD，终端器需要采用RFD。在防火区域中，需要将每个节点组成相应的网状结构，主节点中含有一个64位的IEEE地址，能够对一个16位的本地地址数据展开分配。其中的无线网络能够与有线网络相互连接，例如，发生火灾时，GSM网络能够直接产生报警信号，缩短报警时间，提升报警效率。图 1 为火灾控制报警器的示意图
图 1 火灾控制报警器的示意图
（三）火灾自动报警系统软件的设计与实现
在火灾自动报警系软件设计的过程中，网络中的FFD以及RFD需要采用需求时唤醒的工作模式，这种方式能够提升ZigBee中无线网络的容量。这种模式在实际应用的过程中不仅能够节省大量的能耗，同时还能够降低出现信息碰撞的概率，进而提升数据的传输效率。星型拓扑结构在实际应用过程中，只有两种数据传输模式。火灾自动报警软件系统中主要包括初始化系统、通信链建立系统、通信服务系统等，每个系统负责相应的功能。例如，程序控制系统在实际应用过程中，需要在初始化模块中设置相应的ZigBee参数，其中主要包括波特率、端口号等内容。由此可以看出，ZigBee在火灾自报警系统中的应用价值较高，能够帮助火灾自动报警系统提升数据传输的安全性以及信息传输效率，最终达到提升火灾自动报警系统整体运行效率的目的[3]。
结论：
综上所述，随着人们对火灾自动报警系统的关注程度逐渐提升，如何保证火灾自动报警系统的运行质量，成为有关人员关注的重点问题。本文通过研究在ZigBee技术基础上火灾自动报警系统的设计实现方式发现，对其进行研究，能够提升火灾自动报警系统的安全性，同时还能对火灾展开有效预警。由此可以看出，在ZigBee技术基础上研究火灾自动报警系统的设计实现方式，能够为今后ZigBee技术在火灾自动报警系统中的发展提供条件。
参考文献：
[1]陈靖彬，陈鹏.网络化影响下智能建筑火灾自动报警系统的设计与实现分析[J].电子世界，2017（16）：146
[2]梁芝松.浅谈建筑消防中火灾自动报警及联动控制系统的设计以及实现[J].中国建筑金属结构，2016（12）：163-164.
[3]彭侃，官洪运.基于ET44M210的火灾自动报警系统的设计与实现[J].自动化仪表，2017（03）：27-29.
作者简介：
田华（1981-3）男，本科，助理工程师，主要从事电气工程设计工作。
论文作者:田华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/9/17
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