无线通信技术在火灾自动报警系统中的应用

1、产品技术无线通信技术在火灾自动报警系统中的应用裴丽群（城优信息技术（上海）有限公司，上海市201206）ApplicationofWirelessCommunicationTechnologyinAutomaticFireAlarmSystemPeiLiqun（VersalinksTechnologies（Shanghai）Co.,Ltd.,Shanghai201206，China）AbstractDevelopmentofwirelessfirealarm无线通信技术。systemissimplyreviewed.ThetechnicalfeaturesandapplicationofZig

2、Bee,anewwirelesscommunicationtechnologyforfirealarmsystempopulatedduringrecentyearsarepresented.KeywordsWirelesscommunicationtechnologyZigBeeDirectsequenceAutomaticfirealarmsystem2008年，美国消防协会和日本消防厅分别在其有关的条例中增加了无线火灾报警系统的标准。美国消防协会国家火灾报警规范NFPA72-2007第8章制定了监测站和监测点之间的通信方式及其基本要求。NFPA72-2007列举了以下5种类型的无线通信方

3、式：数字报警通信系统；数字报警无线电系统；频分双向无线电系统；单向个人无线电报警系统；个人微波无线电系统。数字报警通信系统是目前美国最常见的火灾报警通信方式。为了确保信息的传输，通常要求有两路独立的电话线路。其中一路必须是有线网络，如果监测点和监测站都能可靠地接收到手机信号，另一路可以使用手机网络。除数字报警通信系统以外的其余4种通信方式都是纯无线通信。和有线通信技术相比，无线系统不受网络的影响，易于安装，不会破坏建筑物的原貌，特别适用于历史文物保护建筑。在上述5种无线通信方式中，有的可以用多个路径将监测点的信号送至监测站，从而具有更高的可靠性；微波无线电传输距离远，但是成本昂贵，军事上用得较

4、多。总之，各种通信方式都有其优缺点，所以spreadspectrummechanismCSMA/CAanti-collision摘要回顾无线火灾报警系统的发展，介绍近年里推出的适用于火灾自动报警系统的一种新的无线通信技术ZigBee的技术特点和技术应用。关键词无线通信技术火灾自动报警系统%ZigBee直序扩频技术CSMA/CA防碰撞机制1无线火灾报警系统简介1851年波士顿市政府启动了人类历史上第一个火灾报警系统项目，这套如今看来已十分原始的火灾报警系统的基本原则和要求沿用至今。1987美国消防协会NFPA通过了无线火灾报警系统的提案。然而，有线电话网络四通八达，通常比无线解决方案可靠而且成本

5、低。所以火灾报警系统中的通讯方式仍然以有线电话网络为主。但是，后来的两场大火改变了人们的思维，促使人们重新评估无线解决方案。1988年伊利诺州Hinsdale市电话局发生大火，大火顷刻就将交换机烧毁，火警无法送出，和消防部门的联系中断，等消防车赶到现场，市电话局已经被熊熊烈火所吞没；另一起事故发生在NFPA72-2007对通信方式没有特别的规定。无论采用何种通信手段，都必须保证90s内接收到火警信号。系统要具备自动测试功能。失火后通信系统必须还能在规定的时间内继续正常工作。无线通信技术在火灾自动报警系统中的应用（裴丽群）1991年泛美贝尔电话公司，由于软件的原因整个西海岸的电话中断，导致大范围

6、的火灾报警系统失灵。为了降低对有线网络的依赖，消防部门重新审视了57誖2009年第12BUILDING期ELECTRICITY下面介绍一种近几年推出的，适用于火灾报警的无线通信新技术ZigBee。3ZigBee技术特点312.4GHz免费频段ZigBeeISM（工业、科学、医学）频段分三种：868/915MHz、2.4GHz。868/915MHz是欧美频段，2.4GHz是全球免费开放的,多种无线通信技术都在使用。传统数据传输领域大多采用433MHz频段。2ZigBee技术简介433MHz是数据传输领域的老产品，用来做数据传输存在巨大隐患：系统安全保密性差，很容易被攻击，被破译；系统通信技术采用

7、落后的窄带调幅技术，一般在525kHz；采用单频点工作，不能有效抵抗因遮挡而产生的多径效应，造成通信不可靠，系统不稳定；频道非常拥挤，对讲机、车载通信设备、业余通信设备等都集中在这个频段，因而环境干扰非常大；频点飘移问题严重；功耗大，发射机和天线体积庞大，大量使用会给人员健康带来影响。32直序扩频技术扩频技术在正常通信时信噪比可以很低，即在干扰很强的情况下，它仍然能够正常工作。根据计算和实验，相当于接收灵敏度提高了7dbm，换句话，它可以使用较低的功率传输更远的距离。33CSMA/CA防碰撞机制ZigBee网络工作方式采用非时隙CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）信道接入机制，采用该机

8、制的设备，在每次发送数据帧或MAC层命令时，要等待一个时长，如果设备发现信道空闲，就会发送数据帧和MAC层命令；反之，如果设备发现信道正忙，将在等待一个时长以后，再次尝试接入信道。而对于确认帧，在发送时，不采用CSMA/CA机制，即在接收到数据帧后，接收设备直接发送确认帧，而不管当前信道是否存在冲突，发送设备根据是否接收产品技术到正确的确认帧来判断数据是否发送成功。如果在发送设备发送数据之后没有在规定时间内接收到确认帧，MAC硬件层将自动重新再次发送，重发次数可以设定。这样可以大大减轻软件的负担，保证数据发送的正确率。ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单（ACL）防

9、止非法获取数据,以及采用高级加密标准（AES128）的对称密码,以灵活确定其安全属性。34组网能力强4ZigBee技术应用尽管ZigBee无线系统有着一些自身的优势，但是设计一套安全、可靠的无线火灾报警系统并不是一件容易的事情。无线火灾系统必须满足系统稳定、数据传输安全可靠、数据时延小等要求。无线火灾报警系统在满足原有有线系统的通用要求的基础上，还应满足以下几条要求：必须具备交直流两种供电的机制，确保报警系统在火灾发生后的一定时间内继续正常工作。具备便捷的测试程序，以便定期检查备用电池及系统工作状态。在限定的区域内要保证大量的无线发射器能同时、稳定地和主机通信。簇状结构和网状结构都是属于点对点的拓扑结构（Peer-to-Peer），是该拓扑结构的复杂化形式。35数据安全性高无线发射和接收装置间必须要有应答机制，发射端可以反复发送来自传感器的信号，直到接收端确认信号收到为止。在多级的无线传输结构中，从发射端到终端必须要有多个路径。一个路径破坏后，终端应该能从其他备用路径继续接收到发射端的信息。5结束语无线火灾报警系统