基于ZigBee技術的救援隊員安全監(jiān)測系統(tǒng)設計.pdf

1、本課題來源于科技部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目《地震現(xiàn)場搜救行動跟蹤與監(jiān)控技術》，項目編號為200808063-01。
　　 我國是地震活動強烈和地震災害嚴重的國家，由于地震后，災區(qū)環(huán)境的復雜性，地震救援人員的工作地點和時間的特殊性，實現(xiàn)針對救援隊員自身的安全監(jiān)測保護，能很大程度上提高參救人員的工作信心，提高救援工作效率，還能減少二次災害對國家財產(chǎn)的損失。所以，研制一套救援隊員安全監(jiān)測系統(tǒng)，對提高緊急救援效率、減少災害損失，保護人

2、民生命財產(chǎn)等方面都有很重要的現(xiàn)實意義。
　　 該研究課題把對地震救援隊員生命信息數(shù)據(jù)采集、處理、通信為一體。利用ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡技術，搭建安全監(jiān)測網(wǎng)絡。利用該安全監(jiān)測系統(tǒng)，完成人員生命信息和周圍氣體濃度信息的采集，預處理，通過無線信道傳輸采集信息給后方監(jiān)測中心，實施監(jiān)測。
　　 本文首先對ZigBee技術的通信特點，網(wǎng)絡協(xié)議，組網(wǎng)方式，以及對無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展現(xiàn)狀進行調研分析，再結合救援隊員安全監(jiān)測系統(tǒng)的需

3、求和技術參數(shù)，提出系統(tǒng)的整體設計方案：就是利用ZigBee 射頻芯片和MCU 微控制器協(xié)同，搭載傳感器模塊，共同構成監(jiān)測網(wǎng)絡中的基本節(jié)點模塊。然后分別從硬件和軟件兩方面對基本節(jié)點模塊，做出設計。
　　 文中的救援隊員安全監(jiān)測系統(tǒng)節(jié)點硬件上主要包括三個組成部分，傳感器采集和預處理部分，基于MSP430F2618的微控制器控制模塊，CC2520 射頻通信傳輸模塊，進一步搭配相對應的應用，以及上端的管理軟件，完成對救援隊員生命信號的監(jiān)

4、測任務。
　　 在基本節(jié)點模塊的硬件設計當中，傳感器模塊采集端采用信噪比好、抗干擾能力強的壓電薄膜脈搏傳感器和甲烷氣體濃度傳感器，兩種傳感器的信號調理電路均采用了獨立的電路設計，可以互不干擾完成任務；MSP430 微控制模塊，采用低功耗、高性能的MSP430F2618 單片機，利用其靈活的應用來控制節(jié)點完成信號采集，發(fā)送接收的動作，以及協(xié)調各模塊的工作；而CC2520 模塊是實現(xiàn)ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡構建的關鍵部分，負責與

5、其他節(jié)點進行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)信息。另外在硬件設計當中還涉及，電源，天線，和一些擴展接口電路的設計。
　　 軟件的設計中涉及無線傳感器各節(jié)點的組網(wǎng)程序分析，和傳感器采集程序分析，節(jié)點無線通信程序，和上位機的管理系統(tǒng)軟件分析。在軟件上滿足救援隊員生命安全監(jiān)測系統(tǒng)的需求。
　　 該課題的創(chuàng)新點在于把ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡技術應用到針對地震救援隊員的生命安全安全監(jiān)測系統(tǒng)當中。系統(tǒng)能快捷地組建無線監(jiān)測網(wǎng)絡