根据STM32技能的车载消防车信息收集与传输体系

摘要：面临严峻的火灾局势，为了能够使指挥中心及时把握这些信息和瞬息万变的现场环境情况，规划了一种车载消防车信息收集与传输体系。该体系结合了无线网络、无线传感技能与嵌入式技能，以模块化规划完结信息收集和传输功用，针对无线网络传输数据丢掉问题，经过GPRS模块将信息传输到监控中心，确保整个车载体系的数据准确性。该体系以ARM Cortex—M4为内核的STM32F407作为微操控器，选用GPRS、GPS、ZigBee、射频(RF)网络担任网络通讯的完结，将收集到的数据实时传输到监控中心，便利了解车载和火场的实时信息。

要害词：嵌入式;实时监控;信息收集;传输

近几年来，各种风险场所不可避免的火灾频频呈现，给社会安全造成了极大的危险，所以，产生火灾时的及时弥补就成为火烧眉毛需求处理的问题。消防救援人员当然速度很快，但从消防队动身抵达火灾地址也需求一段不小的时刻，抵达火灾现场后的勘测地势和实施相应的救火办法。因而，规划一种车载消防车信息收集与传输体系，树立一个高效、掩盖规模广的车载监控体系，然后完结对车辆环境的实时监控、火场内环境改变的监测。

1 体系功用架构

车载监控体系首要完结4种功用，分别为车辆配备器件的信息收集、无线网络传输、GPS定位、终端的接纳和监控。其间无线网络的传输是本体系的要害。如图1 为车载监控体系整体结构图。选用GPRS和ZigBee进行数据的处理与传输，进步体系数据在网络传输的稳定性和可靠性。ZigBee是物联网新一代信息技能的重要组成部分，在智能家居体系、工业、农业等职业得到使用和开展。经过TCP/IP协议的GPRS将数据上传至上位机，以完结车载的长途监测。

2 体系模块化规划

2.1 数据收集模块

2.1.1 火场与车载信息收集电路

本电路的规划首要是收集火场内的必要数据信息和车载的现状信息，由温度传感器和MQ系列传感器模块担任火灾现场的温度改变与有害气体的监测，经过CAN总线可获取车辆的车速、剩下油量及冷却液等参数信息。如图2所示为有害气体与温度收集电路原理图。如一氧化碳浓度信息的收集选用MQ-7传感器。将收集到实时数据经过串口发送到ZigBee节点，然后节点将信息发送到上位机的ZigBee和谐器显现出来。

2.1.2 车载GPS信息收集模块

GPS导航体系是用于定位车载终端的实时方位，为监控中心的调度决议计划供给全面的根底性数据，当险情产生时，消防车辆能以最短的时刻赶赴现场。GPS有微处理器、数据存储和信息通道等单元组成。以全球的人工定位卫星为根底，GPS接纳机经过卫星天线接纳到数据，并对数据进行解析获取经纬度、车速等有用信息，再经过串口发送到主微操控器显现出实时方位坐标。

2.2 无线网络模块

2.2.1 ZigBee传输模块

Zigbee是依据IEEE802.15.4规范的低功耗个域网协议，协议层从下到上分别为实体层(PHY)、媒体存取层(MAC)、网络层(NWK)、使用层(APL)等。按网络节点功用可分为终端节点、路由节点、以及和谐器节点。ZigBee网络的通讯方法网络有3种：星状、网状、簇状，网络中的设备有PAN和谐器、路由节点以及终端节点组成。ZigBee的拓扑结构图如图3所示。

簇状拓扑网络通讯规模比较大，网络结构中处于最结尾的是终端设备。在簇装结构中，大部分是FFD(全功用设备)，RFD(精减功用设备)作为簇的结尾。拓扑结构中只要一个主和谐器。网状网络中的每个节点都能够充任路由节点。因而本体系的ZigBee组网选用簇状网络拓扑图。处理器决议着网络好坏，作为通讯硬件的中心，CC2530芯片上有习惯2.4 GHzIEEE 802.15.4的RF收发器，进步了接纳灵敏度和抗干扰功用，配备有高容量的RAM和FLASH、支撑多种串行通讯协议的USART，具有高度集成和高功用的特色。其电路规划如图4所示。

2.2.2 GPRS传输模块

GPRS是一种支撑TCP/IP协议，能够直接与Internet相通讯的网络技能，由GPRS现场数据收集、网络运营商供给网络与长途服务器3部分组成。GPRS的数据传输是以IP包进行的，SIM900A模块内部集成了GSM操控器、TCP/IP协议，是SIMCom公司推出的一款双频 GSM/GPRS模块。火灾现场对环境参数的收集后，发送到ZigBee节点，ZigBee节点经过串口发送到SIM900A模块打并包成TCP/IP数据包完结对数据的无线通明传输。经过GPRS的无线网络与服务器树立衔接，将数据发送到上位机终端显现。

2.3 体系主操控器模块

嵌入式ARM内核的STM32系列微操控器具有高功用和资源、指令丰厚等长处，车载消防车信息收集与传输体系主操控模块选意图法半导体公司推出的32为依据Cortex—M4F内核的STM32F407处理芯片，片上集成了高容量的SRAM和FLASH，具有CAN与USB总线，多个USART串口通讯接口和SPI总线接口等电路接口，满意多种并一起通讯的功用，处理速度快，功用强大，外部接口丰厚，内部数据存储空间容量大，能够很好的完结本体系的各功用规划要求，本体系的整体规划结构结构如图5所示。

3 体系软件规划

以下是GPRS无线网络模块的部分初始化程序，先进行SIM卡网络的初始化，然后是经过软件对其硬件进行串口通讯等模块的初始化。

4 体系的使用测验

监控中心上位机选用Qt开发，经过Socket编程，完结了对温度、烟雾浓度、车辆方位、车速的实时监测。本监控软件功用强大，拓展性好。监控人员可经过本监控软件对车辆进行会集监控办理，具有高效率，实时性好，调度会集，节约资源等长处。本次体系使用测验在本校进行模仿定位监测并记载轨道，人工制作烟雾模仿火灾现场记载烟雾传感器的数据改变。测验成果如图6所示。

5 结束语

依据当时消防车车载信息还不行信息化，规划依据STM32技能的车载消防车信息收集与传输体系，车载信息收集与传输设备安装在消防车上，使用于消防车动态信息长途监控体系，具有消防车信息、车载配备器件及周边环境等信息收集和数据上传功用。它集数字化、智能化、网络化为一体，使数据收集、剖析、处理完结自动化，有用进步信息收集的准确性、实时性。