基于Zigbee技術(shù)的失火公交定位系統

摘要：提出了一種公交火災的快速定位系統。該系統應用了Zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，在公交車(chē)內裝配煙感傳感器和定位芯片，配合起著(zhù)Zigbee網(wǎng)絡(luò )中路由和定位參考節點(diǎn)作用的Zigbee芯片，將公交車(chē)是否發(fā)生火災的狀態(tài)以及公交車(chē)的實(shí)時(shí)位置發(fā)送給上級管理計算機。該系統能夠縮短公交發(fā)生火災后的救援響應時(shí)間，減少人民群眾的生命財產(chǎn)損失，在實(shí)際應用中有重要意義。
關(guān)鍵詞：Zigbee；火災；定位

公交車(chē)火災已經(jīng)成為公交安全的重要隱患，它威脅到人民群眾的生命財產(chǎn)安全，使人們對公交車(chē)安全的信任度降低。公交車(chē)火災的預防非常重要，而發(fā)生起火后的及時(shí)救援也同樣極為重要。從發(fā)生火災到聯(lián)系人員救護需要一段時(shí)間，如果能盡可能縮短這段時(shí)間，當公交車(chē)發(fā)生火災后救援人員能夠在第一時(shí)間趕到現場(chǎng)，就會(huì )減少很多人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，公交起火后的快速定位和快速報警顯得尤為重要。基于這種需要，本文提出了一種基于Zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的公交火災快速定位系統，當位于公交車(chē)內的傳感器檢測到火災時(shí)，能立即將信號傳給消防中心，同時(shí)定位傳感器也將公交車(chē)的位置上傳給消防中心，消防中心就能立刻依據定位系統上報的地點(diǎn)安排對發(fā)生火災的公交的消防救護工作，以將人身財產(chǎn)損失降到最低。Zigbee網(wǎng)絡(luò )具有靈活簡(jiǎn)易的組網(wǎng)能力，成本、功耗較低，能夠滿(mǎn)足在大范圍城市公交線(xiàn)路上組網(wǎng)檢測、定位的要求。

1 系統總體設計
本公交火災快速定位系統由底層數據采集網(wǎng)絡(luò )、網(wǎng)關(guān)和上層管理中心組成。底層數據采集網(wǎng)絡(luò )負責火災信號和公交車(chē)位置兩種信息的采集。網(wǎng)關(guān)負責構建、維護及管理Zigbee網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)將底層數據傳給上層計算機。
上層的管理計算機位于消防中心，當收到火災報警時(shí)控制人員可以立即知曉并派出消防車(chē)，同時(shí)聯(lián)系醫護人員進(jìn)行救護。
網(wǎng)關(guān)在此選擇Zigbee芯片CC2430進(jìn)行設計。CC2430是系統級芯片(SOC)，內部集成了工業(yè)級小巧高效的8051控制器。CC2430的核心是高性能的2．4 GHz DSSS(直接序列擴頻)射頻收發(fā)器。CC2430為Zigbee網(wǎng)絡(luò )中的路由器和節點(diǎn)分配網(wǎng)絡(luò )地址，起協(xié)調器的作用。
底層信息采集網(wǎng)絡(luò )主要由檢測火災的傳感節點(diǎn)和定位節點(diǎn)組成，同時(shí)包括協(xié)助定位并充當路由器功能的參考節點(diǎn)?；馂臋z測節點(diǎn)由煙感傳感器、基于Zigbee標準的射頻芯片CC2430組成，定位節點(diǎn)選用CC2431芯片進(jìn)行設計。CC2431芯片內部具有定位引擎。圖1為公交火災定位系統框架圖。采集到的現場(chǎng)信息由下至上傳至管理中心計算機。

2 Zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )
Zigbee具有簡(jiǎn)易靈活的組網(wǎng)能力，而它的功耗、成本與其它無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相比均具有優(yōu)勢，因此本設計中選用Zigbee網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸。Zig bee的無(wú)線(xiàn)mesh網(wǎng)絡(luò )可以以“多級跳”的方式實(shí)現信號傳播，具有自組織和自愈功能。Zigbee網(wǎng)絡(luò )的抗干擾性和可靠性均符合要求，其抗干擾性與藍牙、WLAN在相同的情況下相比有明顯優(yōu)勢。Zigbee技術(shù)在抗干擾能力和通信可靠性上的優(yōu)勢得益于RF物理層和通信協(xié)議上的設計。實(shí)驗證明IEEE 802．15．4／ZigBee的誤碼率，特別是在信噪比為4 dB的情況下可達到10-9；達到同樣誤碼率，藍牙／802．15．1信噪比要達16 dB，802．11b要達10 dB，可見(jiàn)ZigBee的抗干擾性能明顯高于藍牙和WLAN。