随着中国科技和经济的迅速发展,每年的火灾数目也在同比增长,其中13年和14年的火灾数量是前几年的2.5倍,并且特大火灾数量也呈现上升趋势。2015年8月12日天津塘沽开发区的爆炸事件更是轰动全国乃至世界,爆炸及火灾共造成165人死亡。此外公共建筑物内日常的人员定位也具有广阔的应用前景,比如在图书馆、大型会议室以及展览室等场所的人员定位具有重要意义。基于前面的研究背景,本文结合消防预警及人员定位技术提出并设计了一套基于WSN的消防预警及室内人员定位的演示评估系统。该系统可分为定位子系统以及监测子系统,其中定位子系统主要功能为对日常人员位置及轨迹进行跟踪显示,监测子系统的功能为火灾预警及显示实时的日常室内环境参数。监测子系统用基于TI的CC2530微控制器无线协议栈。无线采集节点内置的MSP430G2553微控制器收集温湿度传感器、空气微粒传感器和光传感器得到的环境质量数据经由ZigBee无线网络传送至ZigBee-IP网关。基于S3C2440的嵌入式ZigBee-IP网关将采集到的环境质量数据以Web网页的形式向监测人员提供实时环境参数报告,可用于公共建筑物内的环境监测及火灾预警。定位子系统的设计采用双定位方式相融合方法,其中采用惯性导航为主定位方式,并配合RSSI指纹辅助定位。移动节点采集MPU9250九轴加速度传感器数据通过MSP430f5529主控芯片将数据传送至ZigBee无线网,并根据采集到三轴的加速度和陀螺仪数据依据基于步行者航位推算(Pedestrian Dead Reckoning)设计了步伐检测、方向判断以及人员的状态判定三种算法。在PC上利用LabVIEW软件设计了人员定位监测界面,实时显示运动轨迹及运动状态。最后对系统进行整体测试,步伐计数误差在3%以内,能够准确显示当前监测人员的状态信息以及周围环境参数信息。辅助指纹定位的平均定位误差为52.57cm,标准差为27.025cm,能满足辅助定位需求。在结合辅助定位情况下实验显示能够较好地校正惯性定位产生累计的误差,系统平均定位误差下降到26.39cm,相比于单一惯性导航定位和单一指纹定位,提高了系统定位精度。