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，而發生起火后的及時救援也同樣極為重要。從發生火災到聯系人員救護需要一段時間，如果能盡可能縮短這段時間，當公交車發生火災后救援人員能夠在第一時間趕到現場，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，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上報的地點安排對發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 、系統總體設計

本公交火災快速定位系統由底層數據采集網絡、網關和上層管理中心組成。底層數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，同時聯系醫護人員進行救護。

網關在此選擇Zigbee芯片CC2430進行設計。CC2430是系統級芯片(SOC)，內部集成了工業級小巧高效的8051控制器。CC2430的核心是高性能的2.4 GHz DSSS(直接序列擴頻)射頻收發器。CC2430為Zigbee網絡中的路由器和節點分配網絡地址，起協調器的作用。

底層信息采集網絡主要由檢測火災的傳感節點和定位節點組成，同時包括協助定位并充當路由器功能的參考節點。火災檢測節點由煙感傳感器、基于Zigbee標準的射頻芯片CC2430組成，定位節點選用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框架圖。采集到的現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勢，因此本設計中選用Zigbee網絡進行數據傳輸。Zig bee的無線mesh網絡可以以"多級跳"的方式實現信號傳播，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勢。Zigbee技術在抗干擾能力和通信可靠性上的優勢得益于RF物理層和通信協議上的設計。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.

3 、定位原理

Zigbee芯片CC2431內部設計了定位引擎。定位系統中的參考節點選用CC2430進行設計。CC2431芯片使能后，將收集與多個參考節點通信時的信號強度值，利用三個參數(A值、N值、RSSI值)值，結合相應參考節點的坐標進行定位計算。三個參數中A值為距離發射機(CC2430/CC 2431)1 m遠的RSSI絕對值;N值為距離發射機每增加1 m衰減的RSSI絕對值;RSSI為CC2430/CC2431信號強度，單位為dBm.計算中用到三角(三邊)測量法。

三角(三邊)測量的原理是，在地面選一系列控制點，相互連接成若干個三角形，構成各種網(鎖)狀圖形。通過觀測三角形的內角(或邊長)，再根據已知控制點的坐標、起始邊的邊長和坐標方位角，經解算三角形和坐標方位角推算可得到三角形各邊的邊長和坐標方位角，進而由直角坐標正算公式計算待定點的平面坐標。

該計算由硬件執行，占用很少的CPU資源，計算速度快，定位響應時間少于40μs.為了確保公交定位的準確性，沿途的參考點應保證一定數量，一次定位至少需要三個參考節點。

4 、系統控制流程

系統的軟件控制流程如圖2所示。當系統初始化完成后，系統將不斷掃描各個公交車火災信號的狀態值，當狀態為發生火災時，系統將立即發出聲音警報。在覆蓋公交行徑整個區域的電子地圖上，將以火焰的符號顯示公交所在地點。同時，系統將發送短信給相關負責人員，通知他們發生火災的公交地點，以便救援行動能夠及時展開。

5 、結論

本文中的城市公交車火災快速定位系統能夠縮短消防和醫護人員對公交車進行救援的響應時間，對人民的出行安全有重要意義。采用的Zigbee網絡組網靈活簡易，成本和耗能較低，有利于系統投放到實際應用中。

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