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1、东北大学秦皇岛分校大学生科技创新基金项目申请表项 目 名 称 ：基于无线传感器网络（WSN）的火灾自动报警系统项 目 负 责 人： 段飞 系 年 级 专 业： 电子信息 08届 通信工程 联 系 电 话 ： 电 子 信 箱 ： duanfei12340 指 导 教 师 ： 高军 指导教师所在系： 电子信息 指导教师联系电话： 填表日期：2010 年9 月8 日项目名称基于无线传感器网络（WSN）的火灾自动报警系统申请经费5000起止时间 2010.10 2011.8申请团队情况核心成员姓名年级所在系专业联系电话E-MALL段 飞08届电子信息 通信工程duanfei12340柏森森08届电子信
2、息 通信工程黄 菲08届电子信息 通信工程预备成员唐 汨08届电子信息 通信工程tangmitt指导教师情况姓名高 军职务职称讲师电话E-MALLgaojunq一、申请理由 我们的项目是基于无线传感网络（WSN）的新型火灾报警系统，因其项目的对各种相关硬件的要求，所以需要一定的资金支持，特此向东北大学秦皇岛分校大学生科技创新中心提出科技创新基金的申请。火灾造成的损失是无法估计的，特别是在科技高速发展的今天，人类一直尝试着用各种科学合理的方法来预防火灾。传统的火灾报警系统因其存在的各种局限导致各方面的问题，例如：线路易损， 故障发生率高，误报率和漏报率高，耗材多，前期施工与后期维护复杂。现在的无
3、线通信技术处于飞速发展中，于是我们想到了无线传感与传统火灾报警结合的方法。在各类短距离无线通信技术中，ZigBee拥有相当大的优势。其价格低廉，低功耗，采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码而具有高安全性，受到业内的欢迎。现已有TI公司的CC2430等芯片整合了业界领先的2.4G ZigBee RF收发机CC2420以及工业标准的增强型8051MCU的卓越性能。CC2430芯片上系统（SoC）是高度集成的解决方案，仅需很少的外置元件，且所选用元件均为低成本型，可支持快速、廉价的ZigBee节点的构建。这使融入了ZigBee新技术的火灾报警系统，在实现传统系统功能的基础上解决了上述缺陷，
4、同时增加了许多新的功能。例如：实现救援人员及被困人员定位。我们的系统不仅可以替代现有传统的火灾报警系统，而且可以在特殊的场下合应用，具有广阔的市场和强大的生命力。中国是一个历史文化古国，历史的积淀留下了很多的宝贵的文化遗产，古建筑就是其中重要的一个部分。然而，这些珍贵的建筑都是以木质结构为主，它的“防火”保护受到了极大地挑战。然而传统的火灾报警系统需要穿墙布线，无法适用于古代建筑。随着社会的发展，人们的安全意识逐步提高及火灾的标准提高，很多的装修完善的建筑存在着严重的安全隐患，因此构建一个合格的火灾报警系统是迫在眉睫的；还有很多需要临时性的火灾监控的场合，方便简单的火警系统的构建将会非常重要鉴
5、于此，我们需要提供一种安全、准确的火灾报警系统。我们的项目完全可以胜任以上的特殊场合火灾的预防与监测。因此，我们的项目具有绝对的优势。项目目前还处于初期阶段，我们需要硬件模块来学习和调试，并尽快开始下一阶段的深入学习。而我们的队员，都曾经在创新实验室学习过一段时间，当时虽然主要学习单片机，但此段经历使我们对今后的学习打下了基础，面对问题更加胸有成竹。我们对此项目充满了信心。下面简单介绍一下各队员的情况，段飞同学对无线网络一直非常感兴趣，精通C#编程并且制作了上位机软件。有着扎实的单片机基础，运用单片机结合无线收发模块制作了无线测距系统。黄菲同学是一个很容易交流和协同的队员，英语阅读能力很强，而
6、且具有扎实的理论基础可以使我们避免很多不必要的错误。柏森森同学精通C语言编程，对无线通信、数字信号处理、图像处理等方面兴趣浓厚，平时爱好读书、研究先进技术，有着很强的学习能力和创新精神。唐汨同学思维活跃，擅于收集及整理各方面资料，曾做过远距离红外探测系统方面的研究。能很好地发现并解决问题，能够有效地提高整个团队的合作效率。二、立项背景 火灾是一种受到国内外普遍关注且发生频率较高的灾害，随着我国社会经济的快速发展，建筑物内的用电设备、煤气设备等火灾隐患越来越多。加之人口密度的越来越大，近来重大火灾事故有多发频发的迹象，几乎每次火灾都带来严重的人员和财产损失。因此，有关火灾的预防、监测工作也越来越
7、受到了人们的关注。火灾自动探测报警系统是建筑自动化系统中重要的组成部分，它利用各种探测器来检测火情，对火灾的发生进行及时准确的报警，并控制各种灭火设备进行自动灭火和相关设备进行联动控制。是将火灾遏制在萌芽状态的重要设备，是实现消防结合，预防为主的消防重要手段。传统的火灾自动报警系统虽然已经遍布于全国各地，但其缺点亦不容小觑。传统的火灾自动报警系统存在的缺陷：1、施工周期长、耗材多，投资高、后期维护保养困难。2、故障发生率高、误报率和漏报率高。3、各传感器串联在一条线上，当发生火灾时，线路会成为最薄弱的环节。一旦线路出现故障，这一线路上的传感器将无法工作，失去火灾监测能力。4、不能在火灾发生过程
8、中对现场进行监测5、特殊场合无法使用（故宫博物院）随着电子技术的飞速发展，新一代的火灾自动报警系统的实现成为可能。ZigBee作为当今的无线传感器网络（WSN）的一部分，以其低功耗，低成本，低复杂度等特有的优势改变着整个无线传感器网络（WSN）。ZigBee与单片机完美结合可以构建新一代的火灾自动消防系统，解决了传统火灾自动报警系统中的各种问题，并且存在以下诸多优点：1、 不需要与建筑施工同步，使施工周期缩短，后期维护等也变得更为简单。2、 无需布线，运用ZigBee组成的无线网络，数据可以进行多路传输，同时信号的路径探测功能使信道在部分受损的情况下，系统仍维持工作。3、 利用ZigBee定位
9、功能，可以完成现场搜救人员跟踪、被困人员定位功能。从而实现在火灾发生过程中对现场监测。4、 很容易运用在上述传统系统不便的场合。 此火灾自动报警系统是一项很有发展前景的项目。三、项目的特色与创新之处该项目将现在电子技术完美结合，利用ZigBee和单片机组成的新一代火灾自动报警系统，不仅可以实现原有传统火灾自动报警系统的功能，解决了原来系统安装使用过程中的诸多问题，而且在原有的基础之上增加了实用的新功能。1 、传统火灾自动报警系统由于是多个传感器串联在一条线路上，当线路某一点出现故障时，整个线路上的传感器将失去检测信号的能力。而基于ZigBee的新一代火灾自动报警系统，由于是它是一个网络系统，可
10、以有多条链路传输数据，当某一条链路出现故障时，ZigBee可以选择一条完好的链路传输信号，而不至于由于某一条或某几条线路出现故障而导致整个网络的瘫痪失效，从而极大的减少了系统的误报和漏报。2、由于传统火灾自动报警系统前期施工时往往需要在墙壁上穿孔布线，然而在一些特殊场合（例如古建筑等）穿孔布线往往是不被允许的。基于ZigBee的新一代火灾自动报警系统是基于新一代无线通信的基础之上的火灾自动报警系统，无需穿孔布线，解决了这些特殊场合的火灾防御问题。3、基于ZigBee的新一代火灾自动报警系统不仅可以实现传感器的定位，而且可以实现救援人员的定位，当发生火灾时，救援人员携带含有传感器的终端进入火灾现
11、场，利用RISS定位救援人员的位置，方便救援管理，有利于救援的开展，最大限度的减小火灾带来的损失。这是传统火灾自动报警系统无法企及的。4、由于基于ZigBee的新一代自动报警系统不需要与建筑施工同时进行，并且后期的维护相对于传统的报警系统更为简单，这样能缩短施工周期并大大降低成本。四、实施方案本项目预计共需要240天完成，以下为具体实施计划：第一阶段 30天 资料收集与项目论证。第二阶段 60天 充分利用学校各种资源，深入学习ZigBee协议，掌握其组网知识，得出组网的整体框架结构。第三阶段 30天 硬件组网与网络的优化。第四阶段 60天 软件的编写，包括ZigBee项目程序和系统上位机程序。
12、第五阶段 60天 系统综合测试。第六阶段 - 项目验收。 五、项目研究预期成果 项目的最终成果包括以下几个部分： 1、网络系统，组建一个ZigBee火灾自动报警网络系统，该网络系统是由PC机、协调器、路由器、含有传感器和报警器的无线终端及含有可定位的手动报警器构成。终端传感器为温度传感器、CO传感器及烟雾传感器等，该网络系统可以将终端传感器采集到的数据实时发送到控制台系统。 2、控制台系统，编写一控制台系统，该控制台可以实现对整个网络系统进行实时监控，可以显示各个终端传感器采集到的数据及终端的位置，当某一监控数据超出阀值时可以发出报警信号，并可以高亮显示传出该数据的终端。可以设定终端传感器触发
13、报警的阀值，并且可以将采集到的数据存入数据库中，能够实现后期的数据调用。 3、定位系统，通过ZigBee火灾自动报警系统网络实现对含有传感器的终端及进入网络覆盖范围的携带终端设备的移动设备进行实时定位，并通过网络系统将数据传输到控制台系统。4、其他：1）当某一项指标超过设定的阀值时可以触发终端报警器报警并启动继电器；2）模拟网络系统中某一条链路出现故障时传感器数据的传输；3）当按下手动报警器时可以通过网络系统将报警信号传输到控制台系统触发报警并高亮显示该手动报警器终端。六、指导教师意见 签名： 年 月 日七、系意见 签名盖章： 年 月 日八、专家委员会意见 签名盖章： 年 月 日九、学校意见 签名盖章： 年 月 日