基于Zigbee技術(shù)的公交火災(zāi)快速定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本公交火災(zāi)快速定位系統(tǒng)由底層數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)和上層管理中心組成。底層數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)火災(zāi)信號(hào)和公交車位置兩種信息的采集。網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)構(gòu)建、維護(hù)及管理Zigbee網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)將底層數(shù)據(jù)傳給上層計(jì)算機(jī)。
上層的管理計(jì)算機(jī)位于消防中心，當(dāng)收到火災(zāi)報(bào)警時(shí)控制人員可以立即知曉并派出消防車，同時(shí)聯(lián)系醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行救護(hù)。

網(wǎng)關(guān)在此選擇Zigbee芯片CC2430進(jìn)行設(shè)計(jì)。CC2430是系統(tǒng)級芯片(SOC)，內(nèi)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(kuò)頻)射頻收發(fā)器。CC2430為Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的路由器和節(jié)點(diǎn)分配網(wǎng)絡(luò)地址，起協(xié)調(diào)器的作用。

底層信息采集網(wǎng)絡(luò)主要由檢測火災(zāi)的傳感節(jié)點(diǎn)和定位節(jié)點(diǎn)組成，同時(shí)包括協(xié)助定位并充當(dāng)路由器功能的參考節(jié)點(diǎn)。火災(zāi)檢測節(jié)點(diǎn)由煙感傳感器、基于Zigbee標(biāo)準(zhǔn)的射頻芯片CC2430組成，定位節(jié)點(diǎn)選用CC2431芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)。CC2431芯片內(nèi)部具有定位引擎。圖1為公交火災(zāi)定位系統(tǒng)框架圖。采集到的現(xiàn)場信息由下至上傳至管理中心計(jì)算機(jī)。


2 Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)

Zigbee具有簡易靈活的組網(wǎng)能力，而它的功耗、成本與其它無線網(wǎng)絡(luò)相比均具有優(yōu)勢，因此本設(shè)計(jì)中選用Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。Zig bee的無線mesh網(wǎng)絡(luò)可以以“多級跳”的方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(lán)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(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)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(dá)到10-9；達(dá)到同樣誤碼率，藍(lán)牙／802．15．1信噪比要達(dá)16 dB，802．11b要達(dá)10 dB，可見ZigBee的抗干擾性能明顯高于藍(lán)牙和WLAN。