专利名称：基于ZigBee的电子导游系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子导游系统，更具体地可描述为是一种基于ZigBee 无线网络技术的，集景点解说、路线引导、游客定位及景点安全监控于一身的 电子导游系统。
背景技术：
近年来，随着国民经济的持续快速发展以及人民生活水平的日益提高，国 内外旅游业蓬勃发展，安全旅游、环保旅游、文明旅游和轻松旅游成为旅游业 发展的新趋势，因此对旅游业服务质量和管理信息化的要求越来越高。在我国 的旅游市场，长期以来，游客在景区游览时，可看的景点多，可了解的资讯却 很少，属于低层次的观感旅游阶段，对于外国游客来说，由于语言障碍往往游 览下来所知甚少，迫切需要提高旅游服务质量；环境保护问题已成为旅游业关 注的重点，降低景点、博物馆等场所高分贝噪音成为景点管理的新要求；另外， 还有旅游线路指引，游客定位及游客人身安全，博物馆、展览馆贵重展品的防 盗和火灾预警等需求。电子导游系统正是为解决这些问题而发展起来的。目前 的电子导游系统主要有数码按键式、红外自动感应式和无线自动感应式三种实 现方式。数码按键式电子导游器相对较为简单，无需进行太多的工程施工和安 装调试，但是没有自动触发功能，需要游客输入景点代码才能收听有关该景点 的介绍，操作起来较为麻烦，而且功能单一。红外自动感应式电子导游器虽然 具有自动触发功能，但有红外通信本身通信距离短，最大通信距离不超过10米， 方向性强，游客必须将手持机对准安装景点的接收器才能正常接收信号，无法 绕开障碍物只能进行直线通信，仅限于点对点通信，无法组成一个网络等缺点。无线自动感应式电子导游系统采用无线射频信号传送信息，可以组成星型网或 者网状网，更能体现出优势，但现有无线自动感应式电子导游系统成本高，功 耗大，对于利润不高的旅游业来说，并不完全适合。
实用新型内容
本实用新型克服了上述装置的不足之处，目的在于提供基于ZigBee的电 子导游系统，该系统基于ZigBee无线网络技术的，集景点解说、路线引导、游 客定位及景点安全监控于一身的智能化电子导游系统，解决了现有技术中存在 的问题。
本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的基于ZigBee的电子导游系 统，包括每个景点都布置有的景点射频设备，即ZigBee路由节点，景区管理中 心布置有的汇集管理设备，即ZigBee协调器节点，游客持有手持设备，即ZigBee 终端节点；系统有且仅有一个汇集管理设备，景区所有手持设备、景点射频设 备和汇集管理设备组成一个MESH状的ZigBee无线网络。
汇集管理设备包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大器、电源模块、RS232 接口和以太网接口；芯片内部集成了微处理器和2.4GHz射频收发器，微处理器 用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器与ZigBee芯片相连；电源模块 将220V的交流市电经过交直流变换得到所需的3.5V和5.0V直流电源，给设备 的各个功能模块供电；RS232接口和以太网接口与ZigBee芯片相连。 作为优选，ZigBee芯片是TI公司的CC2430芯片。 作为优选，ZigBee芯片是FreeScale公司的MC13213芯片。 景点射频设备包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大器、电源模块、烟 雾传感器和压力传感器；芯片内部集成了微处理器和2.4GHz射频收发器，微处 理器用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器与ZigBee芯片相连；电源模块将220V的交流市电经过交直流变换得到所需的3.5V和5.0V直流电源，给 设备的各个功能模块供电；烟雾传感器和压力传感器与ZigBee芯片相连，用于 检测现场是否有火灾以及物品是否被非法移动等情况发生。 作为优选，ZigBee芯片是TI公司的CC2430芯片。 作为优选，ZigBee芯片是FreeScale公司的MC13213芯片。 手持设备包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大器、扬声器、耳机、键盘 模块、液晶模块、语音存储模块、播放模块以及电源模块；芯片内部集成了微 处理器和2.4GHz射频收发器，微处理器用于控制节点的其它各个功能模块，射 频收发器与ZigBee芯片相连，键盘模块、液晶模块、语音存储模块、播放模块 与ZigBee芯片相连，语音存储模块、播放模块与扬声器、耳机相连，电源模块 采用可充电电池，经过直直流变换得到所需的3.5V和5.0V直流电源，给设备 的各个功能模块供电。
作为优选，ZigBee芯片是TI公司的CC2430芯片。 作为优选，ZigBee芯片是FreeScale公司的MC13213芯片。
本实用新型的有益效果基于ZigBee的电子导游系统基于低速率、低功耗、 低成本的ZigBee无线网络技术，利用了 ZigBee的自组织、自组网特性，真正实 现了无线自动感应式触发解说功能，同时具有路线引导、游客定位及景点安全 监控功能，系统工作在免费的2.4GHz ISM频段，安装维护方便，可扩展性强。
图1为本实用新型所述的基于ZigBee的电子导游系统的总体组成框图； 图2为本实用新型所述的汇集管理设备的功能结构图； 图3为本实用新型所述的景点射频设备的功能结构图； 图4为本实用新型所述的手持设备的功能结构图；具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型作进一步阐述
实施例l:如图所示，本实用新型提供的基于ZigBee的电子导游系统，包 括每个景点都布置有的景点射频设备2，即ZigBee路由节点，景区管理中心布 置有的汇集管理设备l，即ZigBee协调器节点，游客持有手持设备3，即ZigBee 终端节点；系统有且仅有一个汇集管理设备l，景区所有手持设备3、景点射频 设备2和汇集管理设备1组成一个MESH状的ZigBee无线网络。
汇集管理设备包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大器、电源模块、RS232 接口和以太网接口；芯片内部集成了微处理器和2.4GHz射频收发器，微处理器 用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器符合IEEE 802.15.4标准；电源 部分将220V的交流市电经过交直流变换得到所需的3.5V和5.0V直流电源，给 设备的各个功能模块供电；汇集管理设备带有RS232接口和以太网接口，可以 通过串口或者以太网方式连接到数据管理平台。ZigBee芯片是TI公司的CC2430 芯片或ZigBee芯片是FreeScale公司的MC13213芯片。
景点射频设备包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大器、电源模块、烟雾 传感器和压力传感器；芯片内部集成了微处理器和2.4GHz射频收发器，微处理 器用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器符合正EE 802.15.4标准；电 源部分将220V的交流市电经过交直流变换得到所需的3.5V和5.0V直流电源， 给设备的各个功能模块供电；景点射频设备带有烟雾传感器和压力传感器，用 于检测现场是否有火灾以及物品是否被非法移动等情况发生。ZigBee芯片是TI 公司的CC2430芯片或ZigBee芯片是FreeScale公司的MC13213芯片。
手持设备包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大器、扬声器/耳机、键盘 /液晶模块、语音存储/播放模块以及电源模块；芯片内部集成了微处理器和2.4GHZ射频收发器，微处理器用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器
符合IEEE 802.15.4标准，手持设备是一种RFD ZigBee网络设备，符合ZigBee Alliance制定的ZigBee 2006 Specification,电源部分采用可充电电池，经过直直 流变换得到所需的3.5V和5.0V直流电源，给设备的各个功能模块供电。ZigBee 芯片是TI公司的CC2430芯片或ZigBee芯片是FreeScale公司的MC13213芯片。
基于ZigBee的电子导游系统的工作流程如下基于ZigBee的电子导游系 统包括汇集管理设备、景点射频设备和手持设备三种网络设备。每个基于ZigBee 的电子导游系统有且仅有一个汇集管理设备， 一般来说每个景点处布置一个景 点射频设备，在某些需要路由中继的地方再布置若干景点射频设备，每个进入 风景区的游客都各自带有一个手持设备；景区内所有汇集管理设备、景点射频 设备和手持设备通过自组织，自组网的方式组成一个ZigBee MESH网，并且可 以自由增加或者删除网络节点，也可以方便地重新组织网络结构。每个景点射 频设备内部储存有对应景点的标识码，通过调整射频发射功率，每个景点射频 设备都有一个以1 100米为半径的信号覆盖范围。每个游客都各自携带一个手 持设备，当游客带着手持设备，进入某景点射频设备的信号覆盖区域时，根据 ZigBee的自组织，自组网特性，手持设备即成为该景点射频设备的子节点加入 到ZigBee MESH网，景点射频设备会向这个新的子节点发送它所在的景点的标 识码，手持设备接收到景点射频设备发送的相应的景点标识码后，自动播放相 应的景点解说语音文件。当游客离开原来的景点，来到新的景点时，游客手中 的手持设备又会成为新景点所对应的景点射频设备的子节点，从而触发播放新 景点的语音解说文件。如此，实现了无线自动感应式解说触发功能。手持设备 内存储有每个景点的针对不同年龄段，不同解说风格，不同语种的解说语音文 件，可以满足各个年龄段，不同文化层次，及不同国家游客的需求。考虑到ZigBee 是低速率的无线通信标准，不适合传输大量的语音信号，因此本实用新型所述的手持设备，事先通过USB接口，下载、存储各个景点的语音解说文件。手持 设备不仅具有如上所述的射频自动触发播放景点解说语音文件的功能，游客也 可以直接输入景点代码播放相应的解说文件，以满足游客重复收听等需求。手 持设备配备有耳机，游客可以戴着耳机听取解说，很好地解决了人工导游在景 点(特别是博物馆、展览馆等场所)拿着高音喇叭解说时，过分嘈杂的问题。
汇集管理设备，即ZigBee协调器节点位于景区管理中心，除了具有发起创建 ZigBee网络之外，更重要的是收集ZigBee网络中各个节点之间的父子关系信息， 并通过串口或者以太网接口，发送给景区管理中心的数据管理平台，数据管理 平台可以通过这些父子节点关系信息，以及景点射频设备所处的地理位置等信 息，绘制一张包含各个ZigBee节点之间的连接关系以及所在的地理位置的网络 拓扑结构图。如此即完成了游客在景区的定位。游客可以据此获得来自景区管 理中心的路线引导信息，景区管理中心也可以实时获知游客所在的位置，确保 游客的人身安全。每个景点射频设备都配备有烟雾等传感器，能够及时感知是 否有火灾等突发事件的发生。针对博物馆、展览馆等应用场所，所展出的物品 比较珍贵，容易被盗窃的情况，景点射频设备上配备有压敏、震动或者门磁等 感知器，在展出物品被意外挪动时，及时发出报警信号，保证了物品安全。
图2是本实用新型所述的汇集管理设备的功能结构图。从图中可见，汇集管 理设备包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大模块、电源模块、RS232接口和 以太网接口 。其中，ZigBee芯片可以是TI公司的CC2430芯片，也可以是FreeScale 公司的MC13213芯片。芯片内部集成了微处理器和2.4GHz射频收发器，微处 理器用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器符合IEEE 802.15.4标准。 汇集管理设备是一种FFD ZigBee网络设备，符合ZigBee Alliance制定的ZigBee 2006 Specification,可以根据实际需要，决定是否配置射频功率放大模块。电源 部分将220V的交流市电经过交直流变换得到所需的3.5V和5.0V直流电源，给设备的各个功能模块供电。汇集管理设备带有RS232接口和以太网接口，可以
通过串口或者以太网方式连接到数据管理平台。
图3是本实用新型所述的景点射频设备的功能结构图。从图中可见，景点射 频设备包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大模块、电源模块、烟雾传感器和 压力传感器。其中，ZigBee芯片可以是TI公司的CC2430芯片，也可以是FreeScale 公司的MC13213芯片。芯片内部集成了微处理器和2.4GHz射频收发器，微处 理器用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器符合IEEE 802.15.4标准。 景点射频设备是一种FFD ZigBee网络设备，符合ZigBee Alliance制定的ZigBee 2006 Specification,可以根据实际需要，决定是否配置射频功率放大模块。电源 部分将220V的交流市电经过交直流变换得到所需的3.5V和5.0V直流电源，给 设备的各个功能模块供电。景点射频设备带有烟雾传感器和压力传感器，用于 检测现场是否有火灾以及物品是否被非法移动等情况发生。
图4是本实用新型所述的手持设备的功能结构图。从图中可见，手持设备包 括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大模块、扬声器/耳机、键盘/液晶模块、语 音存储/播放模块以及电源模块。其中，ZigBee芯片可以是TI公司的CC2430芯 片，也可以是FreeScale公司的MC13213芯片。芯片内部集成了微处理器和 2.4GHz射频收发器，微处理器用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器 符合IEEE 802.15.4标准。手持设备是一种RFD ZigBee网络设备，符合ZigBee Alliance制定的ZigBee 2006 Specification,可以根据实际需要，决定是否配置射 频功率放大模块。电源部分采用可充电电池，经过直直流变换得到所需的3.5V 和5.0V直流电源，给设备的各个功能模块供电。
基于ZigBee的电子导游系统基于低速率、低功耗、低成本的ZigBee无线网
络技术，利用了 ZigBee的自组织、.自组网特性，真正实现了无线自动感应式触 发解说功能，同时具有路线引导、游客定位及景点安全监控功能，系统工作在免费的2.4GHz ISM频段，安装维护方便，可扩展性强。
权利要求1、基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于包括每个景点都布置有的景点射频设备(2)，即ZigBee路由节点，景区管理中心布置有的汇集管理设备(1)，即ZigBee协调器节点，游客持有手持设备(3)，即ZigBee终端节点；系统有且仅有一个汇集管理设备(1)，景区所有手持设备(3)、景点射频设备(2)和汇集管理设备(1)组成一个MESH状的ZigBee无线网络。
2、 根据权利要求1所述的基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于汇集管 理设备(1)包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大器、电源模块、RS232 接口和以太网接口；芯片内部集成了微处理器和2.4GHz射频收发器，微 处理器用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器与ZigBee芯片相 连；电源模块将220V的交流市电经过交直流变换得到所需的3.5V和5.0V 直流电源，给设备的各个功能模块供电；RS232接口和以太网接口与 ZigBee芯片相连。
3、 根据权利要求2所述的基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于，ZigBee 芯片是TI公司的CC2430芯片。
4、 根据权利要求2所述的基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于，ZigBee 芯片是FreeScale公司的MC13213芯片。
5、 根据权利要求1所述的基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于景点射 频设备(2)包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大器、电源模块、烟雾 传感器和压力传感器；芯片内部集成了微处理器和2.4GHz射频收发器， 微处理器用于控制节点的其它各个功能模块，射频收发器与ZigBee芯片 相连；电源模块将220V的交流市电经过交直流变换得到所需的3.5V和 5.0V直流电源，给设备的各个功能模块供电；烟雾传感器和压力传感器与ZigBee芯片相连，用于检测现场是否有火灾以及物品是否被非法移动等情况发生。
6、 根据权利要求5所述的基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于ZigBee 芯片是TI公司的CC2430芯片。
7、 根据权利要求5所述的基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于ZigBee 芯片是FreeScale公司的MC13213芯片。
8、 根据权利要求1所述的基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于手持设 备(3)包括ZigBee芯片、2.4GHz射频功率放大器、扬声器、耳机、键盘 模块、液晶模块、语音存储模块、播放模块以及电源模块；芯片内部集成 了微处理器和2.4GHz射频收发器，微处理器用于控制节点的其它各个功 能模块，射频收发器与ZigBee芯片相连，键盘模块、液晶模块、语音存 储模块、播放模块与ZigBee芯片相连，语音存储模块、播放模块与扬声 器、耳机相连，电源模块采用可充电电池，经过直直流变换得到所需的3.5V 和5.0V直流电源，给设备的各个功能模块供电。
9、 根据权利要求8所述的基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于ZigBee 芯片是TI公司的CC2430芯片。
10、 根据权利要求8所述的基于ZigBee的电子导游系统，其特征在于ZigBee 芯片是FreeScale公司的MC13213芯片。
专利摘要本实用新型公开了基于ZigBee的电子导游系统，包括每个景点都布置有的景点射频设备，即ZigBee路由节点，景区管理中心布置有的汇集管理设备，即ZigBee协调器节点，游客持有手持设备，即ZigBee终端节点；系统有且仅有一个汇集管理设备，景区所有手持设备、景点射频设备和汇集管理设备组成一个MESH状的ZigBee无线网络。本实用新型的有益效果基于ZigBee的电子导游系统基于低速率、低功耗、低成本的ZigBee无线网络技术，利用了ZigBee的自组织、自组网特性，真正实现了无线自动感应式触发解说功能，同时具有路线引导、游客定位及景点安全监控功能，系统工作在免费的2.4GHz ISM频段，安装维护方便，可扩展性强。
文档编号H04W84/02GK201238313SQ200820120579
公开日2009年5月13日 申请日期2008年7月1日 优先权日2008年7月1日
发明者吴光荣, 莎 石, 章剑雄, 涛 许 申请人:中国电子科技集团公司第五十二研究所