基于Zigbee技術(shù)的公交火災(zāi)快速定位系統(tǒng)設(shè)計
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
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)負責(zé)火災(zāi)信號和公交車位置兩種信息的采集。網(wǎng)關(guān)負責(zé)構(gòu)建、維護及管理Zigbee網(wǎng)絡(luò),同時將底層數(shù)據(jù)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(zāi)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(wǎng)關(guān)在此選擇Zigbee芯片CC2430進行設(shè)計。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(直接序列擴頻)射頻收發(fā)器。CC2430為Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的路由器和節(jié)點分配網(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?zāi)檢測節(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(shè)計。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算機。
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)計中選用Zigbee網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。Zig bee的無線mesh網(wǎng)絡(luò)可以以“多級跳”的方式實現(xiàn)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(shè)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。
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