基于Zigbee技术的公交火灾快速定位系统设计

1 系统总体设计

本公交火灾快速定位系统由底层数据采集网络、网关和上层管理中心组成。底层数据采集网络负责火灾信号和公交车位置两种信息的采集。网关负责构建、维护及管理Zigbee网络，同时将底层数据传给上层计算机。
上层的管理计算机位于消防中心，当收到火灾报警时控制人员可以立即知晓并派出消防车，同时联系医护人员进行救护。

网关在此选择Zigbee芯片CC2430进行设计。CC2430是系统级芯片(SOC)，内部集成了工业级小巧高效的8051控制器。CC2430的核心是高性能的2．4 GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器。CC2430为Zigbee网络中的路由器和节点分配网络地址，起协调器的作用。

底层信息采集网络主要由检测火灾的传感节点和定位节点组成，同时包括协助定位并充当路由器功能的参考节点。火灾检测节点由烟感传感器、基于Zigbee标准的射频芯片CC2430组成，定位节点选用CC2431芯片进行设计。CC2431芯片内部具有定位引擎。图1为公交火灾定位系统框架图。采集到的现场信息由下至上传至管理中心计算机。


2 Zigbee无线网络

Zigbee具有简易灵活的组网能力，而它的功耗、成本与其它无线网络相比均具有优势，因此本设计中选用Zigbee网络进行数据传输。Zig bee的无线mesh网络可以以“多级跳”的方式实现信号传播，具有自组织和自愈功能。Zigbee网络的抗干扰性和可靠性均符合要求，其抗干扰性与蓝牙、WLAN在相同的情况下相比有明显优势。Zigbee技术在抗干扰能力和通信可靠性上的优势得益于RF物理层和通信协议上的设计。实验证明IEEE 802．15．4／ZigBee的误码率，特别是在信噪比为4 dB的情况下可达到10-9；达到同样误码率，蓝牙／802．15．1信噪比要达16 dB，802．11b要达10 dB，可见ZigBee的抗干扰性能明显高于蓝牙和WLAN。