基于Zigbee技術(shù)的公交火災快速定位系統設計

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。