鄧啟平 蔣良兵 方智文

（湖南人文科技學(xué)院通信與控制工程系 湖南 婁底 417000）

本系統(tǒng)依托zigbee的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)的將人員定位情況通過(guò)文字和圖形的方式上傳到中控室，使管理人員能夠隨時(shí)掌握人員的各種工作狀況和緊急情況下的救援工作，以便高效的管理各種日常事務(wù)和突發(fā)事件[1]。

1 構(gòu)建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

（1）ZigBee協(xié)議是建立于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的，通過(guò)定義了兩種不同類型的物理設(shè)備來(lái)詮釋網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備點(diǎn):全功能設(shè)備 (FullFunetionDevice，F(xiàn)FD)和簡(jiǎn)化功能設(shè)備(RedueedFunetionDeviee，RFD)。網(wǎng)絡(luò)在邏輯上分為了三類設(shè)備，即終端設(shè)備、路由器和協(xié)調(diào)器。其中，協(xié)調(diào)器作為三類設(shè)備中最為復(fù)雜的一種，負(fù)責(zé)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)，建立和初始化ZigBee網(wǎng)絡(luò)，從而確定網(wǎng)絡(luò)工作的信道以及16位網(wǎng)絡(luò)地址的分配等；而路由器在接入網(wǎng)絡(luò)后，自動(dòng)獲得一個(gè)16位網(wǎng)絡(luò)地址，并允許在其通信范圍內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)加入或者離開網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)具有路由和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的功能；終端設(shè)備可以由簡(jiǎn)化功能設(shè)備RFD或者全功能設(shè)備FFD構(gòu)成，它只能與父節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，并從父節(jié)點(diǎn)處獲得網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符和短地址等信息。

在實(shí)際測(cè)量時(shí)，在坑道適當(dāng)位置每隔150米設(shè)置一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)模塊（FFD,坑道中為路由器，出口為協(xié)調(diào)器），同時(shí)在其它需要定位人員身上配備一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)模塊（RFD），該終端可由礦燈進(jìn)行供電。Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)布局如圖1所示。

圖1 Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)布局圖

（2）全功能設(shè)備(FFD)由 CC2430和 CC2591組成，其中CC2591是一款高性能的低成本前端，適用于諸如ZigBee網(wǎng)絡(luò)、傳感器、工業(yè)、消費(fèi)類電子以及音頻設(shè)備等所有2.4GHz無(wú)線系統(tǒng)。CC2430片上集成高性能8051內(nèi)核、ADC、USART等，支持ZigBee協(xié)議棧支持網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)精確定位[2]。

CC2431是一種自帶RSSI功能的芯片，定位精度可達(dá)到25cm。CC2431芯片的RSSI是一個(gè)8位的寄存器值,RSSI功率值在轉(zhuǎn)換前由RSSI_VAL進(jìn)行存儲(chǔ)并且可以轉(zhuǎn)化為與RF管腳相關(guān)的功率P。RSSI_OFFSET為一個(gè)能量修正值,在不同的環(huán)境下，通過(guò)測(cè)試可選擇最優(yōu)的參數(shù),因此它的數(shù)值一般是隨環(huán)境變化的,需要對(duì)射頻模塊進(jìn)行測(cè)距實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定。

2 485總線通信

RS-485總結(jié)具有傳輸速率高的特點(diǎn)，可達(dá)10Mbps，接口是采用差分總線的結(jié)構(gòu)，能較好的增強(qiáng)抗共模干擾能力，即抗噪聲干擾性好，因此本系統(tǒng)采用RS485總結(jié)連接Zigbee協(xié)調(diào)器和主控電腦[4]。

3 上位機(jī)監(jiān)控軟件

圖2 定位系統(tǒng)人機(jī)界面

系統(tǒng)軟件采用VC6.0實(shí)現(xiàn)后臺(tái)模擬系統(tǒng)，如圖2所示。人員的信息查找、進(jìn)入特殊區(qū)域人員的統(tǒng)計(jì)查詢等數(shù)據(jù)通過(guò)RS-485總線發(fā)送到監(jiān)控主機(jī)后，軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析處理最終在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)時(shí)顯示。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通過(guò)協(xié)調(diào)器將包含有定位信息的數(shù)據(jù)傳送給上位，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為:網(wǎng)關(guān)021005010014；參考節(jié)點(diǎn)A 0210180B CB 0100 D2150004280028000A;參考節(jié)點(diǎn)B0210180B CB 3E 14 D21500042800000009;參考節(jié)點(diǎn)C:0210180B CB 7B 28 D21500045000000008;定位節(jié)點(diǎn)02101814 CB B83C D314000D 0100000000010100280028004E D6，其中每組數(shù)據(jù)的第四個(gè)字節(jié)用來(lái)區(qū)分節(jié)點(diǎn)類型，第六個(gè)和第七個(gè)字節(jié)用。

來(lái)確定節(jié)點(diǎn)的地址，第十二到第十五個(gè)字節(jié)為坐標(biāo)，人機(jī)界面通過(guò)對(duì)特殊字節(jié)的分析，獲取人員的定位信息，并能過(guò)VC6.0的MFC完成串口設(shè)置、人員查詢、背景圖更換和區(qū)域人員數(shù)量查詢的功能,其相關(guān)的函數(shù)分別為:

（1）CCCOMTestDlg::OnStart();按鈕響應(yīng)函數(shù)主要包括對(duì)串口的初始化和打開串口,串口默認(rèn)波特率為38400b/s；串口打開之后，PC機(jī)開始監(jiān)測(cè)打開的串口。

（2）afx_msgLONG OnCommunication (WPARAM ch,LPARAM port)函數(shù)對(duì)串口中斷進(jìn)行響應(yīng)，其中包括對(duì)接收數(shù)據(jù)的判斷并將ID號(hào)和坐標(biāo)通過(guò)文件保存。

（3）afx_msg void OnCheckpButton()響應(yīng)人員定位查詢按鍵，當(dāng)按鍵按下后通過(guò)文本框中ID號(hào)與保存數(shù)據(jù)的匹配來(lái)獲得坐標(biāo)位置并通過(guò)GDI函數(shù)進(jìn)行點(diǎn)的顯示。

（4）void OnSelectButton()函數(shù)來(lái)響應(yīng)選擇背景圖片，并通過(guò)CFileDialog來(lái)彈出一個(gè)打開對(duì)話框，選擇一副位圖。在顯示圖片按鍵的響應(yīng)函數(shù)中通過(guò)strechblt函數(shù)將位圖貼到設(shè)定的位置。

4 結(jié)論

本系統(tǒng)很好的完成了對(duì)被管理人群的定位監(jiān)控，通過(guò)可靠的485總線將人員信息實(shí)時(shí)上傳到中控室的電腦，能夠迅速掌握人員所處的位置，方便正常工作時(shí)的調(diào)度，具有較強(qiáng)的實(shí)用進(jìn)和先進(jìn)性。

［1］崔璐,蔡覺平,趙博超,王鑫.基于ZigBee技術(shù)的井下人員定位安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào),2011(04).

［2］王洋,王忠.基于 CC2431 的無(wú)線定位系統(tǒng)[J].通信技術(shù),2009(09).

［3］孫佩剛,趙海,羅玎玎,張曉丹,尹震宇.智能空間中 RSSI定位問(wèn)題研究[J].電子學(xué)報(bào),2007(07).

［4］都伊林.基于ZigBee的監(jiān)獄人員定位跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].信息化研究,2011(07).