基于Zigbee技術的失火公交定位系統(tǒng)

摘要：提出了一種公交火災的快速定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)應用了Zigbee無線網絡技術，在公交車內裝配煙感傳感器和定位芯片，配合起著Zigbee網絡中路由和定位參考節(jié)點作用的Zigbee芯片，將公交車是否發(fā)生火災的狀態(tài)以及公交車的實時位置發(fā)送給上級管理計算機。該系統(tǒng)能夠縮短公交發(fā)生火災后的救援響應時間，減少人民群眾的生命財產損失，在實際應用中有重要意義。
關鍵詞：Zigbee；火災；定位

公交車火災已經成為公交安全的重要隱患，它威脅到人民群眾的生命財產安全，使人們對公交車安全的信任度降低。公交車火災的預防非常重要，而發(fā)生起火后的及時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間，如果能盡可能縮短這段時間，當公交車發(fā)生火災后救援人員能夠在第一時間趕到現(xiàn)場，就會減少很多人員傷亡和財產損失。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無線網絡的公交火災快速定位系統(tǒng)，當位于公交車內的傳感器檢測到火災時，能立即將信號傳給消防中心，同時定位傳感器也將公交車的位置上傳給消防中心，消防中心就能立刻依據定位系統(tǒng)上報的地點安排對發(fā)生火災的公交的消防救護工作，以將人身財產損失降到最低。Zigbee網絡具有靈活簡易的組網能力，成本、功耗較低，能夠滿足在大范圍城市公交線路上組網檢測、定位的要求。

1 系統(tǒng)總體設計
本公交火災快速定位系統(tǒng)由底層數(shù)據采集網絡、網關和上層管理中心組成。底層數(shù)據采集網絡負責火災信號和公交車位置兩種信息的采集。網關負責構建、維護及管理Zigbee網絡，同時將底層數(shù)據傳給上層計算機。
上層的管理計算機位于消防中心，當收到火災報警時控制人員可以立即知曉并派出消防車，同時聯(lián)系醫(yī)護人員進行救護。
網關在此選擇Zigbee芯片CC2430進行設計。CC2430是系統(tǒng)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網絡中的路由器和節(jié)點分配網絡地址，起協(xié)調器的作用。
底層信息采集網絡主要由檢測火災的傳感節(jié)點和定位節(jié)點組成，同時包括協(xié)助定位并充當路由器功能的參考節(jié)點?；馂臋z測節(jié)點由煙感傳感器、基于Zigbee標準的射頻芯片CC2430組成，定位節(jié)點選用CC2431芯片進行設計。CC2431芯片內部具有定位引擎。圖1為公交火災定位系統(tǒng)框架圖。采集到的現(xiàn)場信息由下至上傳至管理中心計算機。

2 Zigbee無線網絡
Zigbee具有簡易靈活的組網能力，而它的功耗、成本與其它無線網絡相比均具有優(yōu)勢，因此本設計中選用Zigbee網絡進行數(shù)據傳輸。Zig bee的無線mesh網絡可以以“多級跳”的方式實現(xiàn)信號傳播，具有自組織和自愈功能。Zigbee網絡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ZigBee的抗干擾性能明顯高于藍牙和WLAN。