專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，具體涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)并采用多種感知手段的“即布即用”周界防護(hù)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)爭中戰(zhàn)場的范圍在不斷地?cái)U(kuò)大，為指揮所、營地等軍事要地提供全維不間斷的安全防護(hù)監(jiān)視，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)非法入侵目標(biāo)，保護(hù)人員、設(shè)施、資源和裝備免受敵特或恐怖襲擊，已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。在民用領(lǐng)域中，機(jī)場、港口、危險(xiǎn)品倉庫等重要設(shè)施的安全保衛(wèi)形勢也不容樂觀。然而，物理周界防范手段(如柵欄、圍墻等)已難以適應(yīng)現(xiàn)代安全保衛(wèi)工作的需要，因此，研制并應(yīng)用技術(shù)周界防范手段成為了首要選擇。這些技術(shù)周界防范手段，將周界防范從單純的物理隔絕上升到智能管理，有效提高了周界防護(hù)的效率。目前，市場上已有紅外線對(duì)射、微波探測、振動(dòng)電纜、視頻監(jiān)控等多種技術(shù)周界防護(hù)設(shè)備，然而，這些技術(shù)周界防護(hù)設(shè)備在機(jī)制上或性能上卻或多或少存在著明顯不足。例如視頻監(jiān)控通常采用定點(diǎn)監(jiān)控，監(jiān)控范圍小，一般必須連續(xù)掃描，造成資源的浪費(fèi)，且需要有人值守方能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測；紅外監(jiān)控由于紅外技術(shù)自身的特性，導(dǎo)致紅外線安防監(jiān)控系統(tǒng)存在監(jiān)測盲區(qū)、易破解、易受環(huán)境光源和小動(dòng)物干擾等先天不足；微波場和電子圍欄則比較容易受到電磁的干擾而使系統(tǒng)癱瘓，并且系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)施成本較高。此外，部分采用光纖、網(wǎng)絡(luò)等有線布線方式實(shí)現(xiàn)的安防系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，施工麻煩且工期長。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，基于先進(jìn)的短距離無線通信技術(shù)和傳感器技術(shù)，將傳統(tǒng)的物理 隔絕周界防護(hù)系統(tǒng)、入侵檢測系統(tǒng)和無線報(bào)警系統(tǒng)融為一體，組合成一種多監(jiān)測目標(biāo)、多重防護(hù)、智能化的無線安防系統(tǒng)。技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，包括無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)(簡稱“監(jiān)測節(jié)點(diǎn)”)、傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控中心服務(wù)器和便攜監(jiān)控終端:所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)布置在目標(biāo)防護(hù)區(qū)域；所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過外擴(kuò)的傳感器采集信息并通過無線方式將所采集的信息發(fā)送至傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)；所述傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)用于組建無線通信網(wǎng)絡(luò)，接收所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息并利用數(shù)據(jù)融合手段處理信息，并將處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過有線方式轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控中心服務(wù)器；所述監(jiān)控中心服務(wù)器用于存儲(chǔ)和分析所述監(jiān)測數(shù)據(jù)并顯示監(jiān)測信息，若發(fā)現(xiàn)有被防護(hù)的目標(biāo)被入侵，則發(fā)出報(bào)警，并將監(jiān)測信息和報(bào)警信息通過無線方式發(fā)送給便攜監(jiān)控終端；所述便攜監(jiān)控終端通過無線方式訪問監(jiān)控中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)。進(jìn)一步的，所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)包括傳感器接口單元、第一微處理器單元和第一通信單元，所述傳感器將所采集的信息變換為電信號(hào)并通過傳感器接口單元將所述電信號(hào)傳送給所述第一微處理器單元，第一微處理器單元將所述電信號(hào)通過所述第一通信單元無線發(fā)送給傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步的，所述傳感器包括紅外傳感器、震動(dòng)傳感器和磁敏傳感器。進(jìn)一步的，所述傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)包括第二微處理器單元、第二通信單元和接口單元，所述第二通信單元接收第一通信單元發(fā)送的信號(hào)并傳送至第二微處理器單元，第二微處理器單元將接收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，并將處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過接口單元有線發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器。更進(jìn)一步的，所述傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)還包括輔助定位單元，所述輔助定位單元將傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)的位置信息依次通過第二微處理器單元和接口單元有線發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器。接口單元中主要提供了一些對(duì)外通信的接口，如RS232串口，USB接口和網(wǎng)絡(luò)接口。所述所述輔助定位單元可以包括GPS模塊。進(jìn)一步的，所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)采用Zigbee無線自組網(wǎng)方式通訊。本實(shí)用新型中，監(jiān)控中心服務(wù)器一般采用高性能的服務(wù)器并運(yùn)行監(jiān)測軟件，服務(wù)器端的監(jiān)測軟件主要由通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和顯示告警模塊幾部分組成，并提供基本的通信與協(xié)議解析(串口通信、網(wǎng)絡(luò)通信TCP、UDP)、監(jiān)測信息存儲(chǔ)和管理、傳感網(wǎng)拓?fù)浜头植嫉膫鞲衅鞅O(jiān)測信息實(shí)時(shí)展示和異常報(bào)警等功能，并具備在線設(shè)備故障監(jiān)測能力。便攜監(jiān)控終端主要使用手持設(shè)備如PDA、平板電腦等，其利用無線網(wǎng)絡(luò)通信方式訪問監(jiān)控服務(wù)器的監(jiān)測信息和處理結(jié)果，并通過友好的交互方式展示。便攜監(jiān)控終端作為一種便攜的智能監(jiān) 測設(shè)備，能在發(fā)生非法入侵或異常告警時(shí)，現(xiàn)場指示相關(guān)人員排查警情。進(jìn)一步的，所述傳感器至少包括震動(dòng)傳感器，所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行機(jī)制為主動(dòng)休眠加中斷喚醒，具體如下:所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)部署完成后即主動(dòng)進(jìn)入低功耗休眠模式，每隔一段時(shí)間由內(nèi)部定時(shí)器喚醒，并主動(dòng)讀取各個(gè)傳感器采集的信息，再通過無線通信發(fā)送至傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)；中斷喚醒是指若有目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域時(shí)，震動(dòng)傳感器通過輸出一個(gè)數(shù)字信號(hào)喚醒無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)被喚醒后首先開啟ADC模塊，采集震動(dòng)傳感器通過模擬輸出通道輸出的電壓值，當(dāng)連續(xù)一段時(shí)間采集到的輸出電壓高于無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)定的休眠門限電壓閾值時(shí)，則立即接通其他傳感器電源進(jìn)入多傳感器工作模式，否則無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。這種監(jiān)測節(jié)點(diǎn)主動(dòng)休眠加中斷喚醒的運(yùn)行機(jī)制在保證入侵目標(biāo)可靠監(jiān)測的同時(shí)還能有效節(jié)省系統(tǒng)能耗、提高系統(tǒng)的生存時(shí)間。進(jìn)一步的，所述便攜監(jiān)控終端包括手機(jī)、PDA或平板電腦。本實(shí)用新型的工作原理是利用飛行器拋投或者人工部署的方式將大量攜帶各類傳感器的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)部署在目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，同時(shí)傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)并發(fā)起組建短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)以自組織的方式快速加入網(wǎng)絡(luò)，并形成網(wǎng)狀網(wǎng)覆蓋監(jiān)測區(qū)域。網(wǎng)絡(luò)形成后，監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的各個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)會(huì)啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)自定位功能(本實(shí)用新型中不展開論述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自定位相關(guān)技術(shù)，具體可以查詢相關(guān)專利。若采用人工部署方式則可直接將節(jié)點(diǎn)位置信息發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器)并將定位結(jié)果發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器。定位結(jié)束即完成周界防護(hù)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的部署，防護(hù)系統(tǒng)便可投入工作。當(dāng)有目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域后，首先使用上述的喚醒機(jī)制將監(jiān)測節(jié)點(diǎn)喚醒，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)采集到入侵目標(biāo)的震動(dòng)、光阻擋和磁場等信息后通過多跳路由的方式發(fā)送到傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)，傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單融合處理后再通過串口將結(jié)果傳送給監(jiān)控中心服務(wù)器，監(jiān)控中心服務(wù)器端通過對(duì)上傳數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、計(jì)算、顯示實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測區(qū)域入侵目標(biāo)的檢測、識(shí)別、跟蹤和報(bào)警等功能。同時(shí)便攜監(jiān)控終端可以利用網(wǎng)絡(luò)通信方式訪問監(jiān)控服務(wù)器的監(jiān)測信息和處理結(jié)果，現(xiàn)場指示相關(guān)人員排查警情。當(dāng)警情排除或入侵目標(biāo)離開檢測區(qū)域后，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)又可進(jìn)入低功耗工作模式以降低能耗。有益效果:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量廉價(jià)的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無線自組織網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)均具有一定的感知、處理、存儲(chǔ)和無線通信能力，具有節(jié)點(diǎn)成本低體積小、組網(wǎng)方式靈活、部署方式簡單易行、適合無人值守等優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有的技術(shù)周界防范手段相t匕，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行周界防護(hù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的入侵監(jiān)測，具有以下明顯的優(yōu)勢:組網(wǎng)靈活，即布即用:可以利用飛行器空投或人工布置的方式快速部署在目標(biāo)監(jiān)測區(qū)域或重點(diǎn)防護(hù)目標(biāo)周界。同時(shí)，它不易受地形和氣候的限制，能夠快速有效地部署在各種地形的環(huán)境中，并可利用傳感網(wǎng)自組織技術(shù)和無線定位技術(shù)即時(shí)形成覆蓋防護(hù)區(qū)域的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。分布協(xié)同，全面監(jiān)測:相對(duì)視頻監(jiān)控這類定點(diǎn)監(jiān)控方式和紅外安防監(jiān)控、電子圍欄等線式鏈?zhǔn)奖O(jiān)控方式，基于分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用分散部署，點(diǎn)面結(jié)合的全面監(jiān)測方式，通過一張覆蓋整個(gè)監(jiān)測區(qū)域的無形的網(wǎng)絡(luò)，形成多縱深、大范圍的監(jiān)測區(qū)域，全面感知各種非法入侵和異常。

圖1是本實(shí)用新型的應(yīng)用部署示意圖；圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成示意圖，圖中的UART為Universal AsynchronousReceiver/Transmitter,通用異步接收/發(fā)送裝置的縮寫；圖3是本實(shí)用新型的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)與傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)自組織網(wǎng)絡(luò)示意圖，圖中示意性的標(biāo)出了幾個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，其它沒有標(biāo)注的圓圈也為監(jiān)測節(jié)點(diǎn)；圖4是本實(shí)用新型的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型的傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型的便攜監(jiān)控終端結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實(shí)用新型的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)低功耗原理示意圖；圖8是本實(shí)用新型的系統(tǒng)工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀了本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
參照圖1本實(shí)用新型所述的基于多感知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的“即布即用”周界防護(hù)系統(tǒng)可以與傳統(tǒng)的采用物理隔絕方式的周界防護(hù)手段相結(jié)合，并具有部署靈活、即布即用的特點(diǎn)。在對(duì)軍事應(yīng)用中的重要目標(biāo)進(jìn)行周界防護(hù)中，首先采用飛行器拋投或者人工布置的方法將監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)部署在在目標(biāo)防護(hù)區(qū)域。參考圖2本文所述的基于多感知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的“即布即用”周界防護(hù)系統(tǒng)包括多傳感器監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101、傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102、監(jiān)控中心服務(wù)器103和便攜監(jiān)控終端104。監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101主要負(fù)責(zé)利用擴(kuò)展的各類傳感器采集信息并通過無線方式將信息發(fā)送至傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102 ;傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102主要負(fù)責(zé)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的組建、維護(hù)與管控，接收各個(gè)分布在監(jiān)控現(xiàn)場的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101發(fā)送的監(jiān)測數(shù)據(jù)并利用數(shù)據(jù)融合手段進(jìn)行更高層次的數(shù)據(jù)處理，同時(shí)通過串口將處理結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控中心服務(wù)器103 ;監(jiān)控中心服務(wù)器103主要負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，提供友善的人機(jī)交互接口實(shí)現(xiàn)監(jiān)測結(jié)果的顯示、安防等級(jí)與態(tài)勢分析和異常報(bào)警并為便攜監(jiān)控終端104提供實(shí)時(shí)的監(jiān)測信息和處理結(jié)果；便攜監(jiān)控終端104主要利用網(wǎng)絡(luò)通信方式訪問監(jiān)控服務(wù)器103的監(jiān)測信息和處理結(jié)果，并由相關(guān)人員隨身攜帶以幫助其現(xiàn)場排查警情。如圖3所示，本實(shí)用新型中監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101與傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102采用短距離無線通訊技術(shù)Zigbee組建自組織網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎镁W(wǎng)狀或樹狀結(jié)構(gòu)。Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般包括一個(gè)Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型中由傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102作為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、配置網(wǎng)絡(luò)成員、維護(hù)網(wǎng)絡(luò)、維護(hù)節(jié)點(diǎn)的綁定關(guān)系等，監(jiān)測區(qū)域內(nèi)分布的多個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101作為Zigbee網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)主要完成傳感器信息采集、無線路由通信、解析傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102各類管控指令及執(zhí)行相關(guān)配置操作。如圖4所示，本實(shí)用新型中監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101包括電源供給單元、核心處理單元、傳感器接口單元、通信單元和定位輔助單元。電源供給單元為整個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)上各組成單元供給能量，主要由電池·和電壓轉(zhuǎn)換電路組成；傳感器接口單元提供對(duì)紅外對(duì)射傳感器、震動(dòng)傳感器、磁敏傳感器以及其他傳感器的硬件接入支持，并通過對(duì)入侵目標(biāo)震動(dòng)特征量、磁特征量和光阻擋特征量的提取、分析實(shí)現(xiàn)對(duì)不同入侵目標(biāo)的簡單辨識(shí)，并可以根據(jù)具體應(yīng)用需求，接入一個(gè)或多個(gè)不同的傳感器擴(kuò)展感知能力；核心處理單元由微處理器和外圍電路組成。本實(shí)用新型中通信單元采用zigbee技術(shù)實(shí)現(xiàn)短距離無線通信。輔助定位單元為可選模塊，在實(shí)際部署時(shí)可以使用GPS定位或者采用人工標(biāo)定的方法獲取監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的位置信息。如圖5所示,傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102包括核心處理單元、通信單元、輔助定位單元(GPS)、接口單元以及電源供給單元。所述通信單元由zigbee通信模塊構(gòu)成,所述zigbee模塊實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)與監(jiān)測節(jié)點(diǎn)間無線通信功能。由于傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)需要匯聚、融合各個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)處理數(shù)據(jù)量較大，因此相對(duì)于監(jiān)測節(jié)點(diǎn)需要更多的系統(tǒng)資源，本實(shí)用新型中采用了高性能的嵌入式處理器。所述接口單元包括網(wǎng)絡(luò)接口、串行通訊接口、通用輸入輸出接口(GPIO)和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)化接口(ADC)，這些接口使得系統(tǒng)的擴(kuò)展更為靈活。傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控中心服務(wù)器之間使用串口通信方式。如圖6所示，便攜監(jiān)控終端104包括核心處理單元、通信單元、輔助定位單元(GPS)、人機(jī)交互單元以及電源供給單元。所述通信單元包括多種無線通訊方式如WiF1、GPRS，主要實(shí)現(xiàn)便攜監(jiān)控終端104利用網(wǎng)絡(luò)通信遠(yuǎn)程訪問監(jiān)控中心服務(wù)器數(shù)據(jù)。所述人機(jī)交互單元主要包括多種人機(jī)交互手段，如液晶顯示屏顯示、鍵盤輸入、語音識(shí)別輸入、語音提示輸出等等。便攜監(jiān)控終端104主要由相關(guān)人員隨身攜帶以幫助其現(xiàn)場排查警情，因此對(duì)體積和功耗有較高要求。參照圖7，本實(shí)用新型中監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101具備三種類型的傳感器接口:震動(dòng)傳感器、磁敏傳感器和紅外傳感器，其中震動(dòng)傳感器有兩路信號(hào)輸出，一路輸出數(shù)字信號(hào)直接連接到監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101核心處理單元(簡稱“處理單元”)的外部中斷檢測接口，另一路輸出模擬信號(hào)并與處理單元的模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)模塊相連。監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101攜帶的三種傳感器工作電源均取自節(jié)點(diǎn)本身，但是為了盡可能降低功耗，平時(shí)只有震動(dòng)傳感器的電源處于接通狀態(tài)即只有震動(dòng)傳感器處于工作模式，其余傳感器均未接通電源。本實(shí)用新型中采用一種主動(dòng)休眠加中斷喚醒的運(yùn)行機(jī)制，即監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101大部分時(shí)間處于低功耗的休眠模式，并可由兩類事件喚醒。一種喚醒方式是每隔一段時(shí)間由處理單元內(nèi)的內(nèi)部定時(shí)器喚醒并接通各個(gè)傳感器工作電源讀取傳感器的數(shù)據(jù)后再以無線方式發(fā)送至傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102 ;另一種喚醒方式是，當(dāng)有目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測區(qū)域時(shí)，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101攜帶的震動(dòng)傳感器與核心處理單元上外部中斷監(jiān)測接口相連接的引腳將產(chǎn)生一個(gè)下降沿信號(hào)用于喚醒節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101喚醒后首先開啟ADC模塊采集震動(dòng)傳感器模擬輸出通道輸出的電壓值，當(dāng)連續(xù)一段時(shí)間采集到的輸出電壓高于監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)定的休眠門限電壓閾值時(shí)則立即接通其他傳感器(紅外傳感器和磁敏傳感器)電源進(jìn)入多傳感器工作模式，否則監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101再次進(jìn)入休眠狀態(tài)。這種節(jié)點(diǎn)主動(dòng)休眠加中斷喚醒的運(yùn)行機(jī)制在保證入侵目標(biāo)可靠監(jiān)測的同時(shí)還能有效節(jié)省系統(tǒng)能耗、提聞系統(tǒng)的生存時(shí)間。參照圖8，本系統(tǒng)完成周界防護(hù)任務(wù)的步驟:在步驟801中首先啟動(dòng)監(jiān)控中心服務(wù)器完成初始化工作，同時(shí)在監(jiān)測區(qū)域部署監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101和傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102，啟動(dòng)傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102建立短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101依次加入并形成自組織網(wǎng)絡(luò)；在步驟802中監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101和傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102利用輔助定位單元進(jìn)行定位并將獲取的位置信息上傳至監(jiān)控中心服務(wù)器103 ;在步驟803中監(jiān)控中心服務(wù)器103根據(jù)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101組網(wǎng)和位置信息，計(jì)算生成覆蓋整個(gè)監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測地圖(當(dāng)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)有新的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)加入或退出以及部署發(fā)生變化時(shí)監(jiān)控中心服務(wù)器都會(huì)更新監(jiān)測地圖)；在步驟804中，監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101部署完成并成功上傳位置信息后將進(jìn)入休眠狀態(tài)，并采用上述主動(dòng)休眠加中斷喚醒的運(yùn)行機(jī)制，定期由內(nèi)部定時(shí)中斷喚醒或由外部中斷信號(hào)喚醒；在步驟805中當(dāng)有目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)測區(qū) 域，區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101將立即被喚醒并進(jìn)入?yún)f(xié)同監(jiān)控工作模式，開始采集入侵目標(biāo)的震動(dòng)、光阻擋和磁場等信息以多跳路由的方式發(fā)送到傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102，傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)102將數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單融合處理后再通過串口將結(jié)果傳送給監(jiān)控中心服務(wù)器103 ;在步驟806中，監(jiān)控中心服務(wù)器103通過對(duì)上傳數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、計(jì)算、顯示實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測區(qū)域入侵目標(biāo)的檢測、識(shí)別、跟蹤和報(bào)警，以及根據(jù)警情級(jí)別給出對(duì)應(yīng)的應(yīng)急方案，并通知指示相關(guān)人員去監(jiān)測現(xiàn)場排查；在步驟807中，相關(guān)人員進(jìn)入報(bào)警區(qū)域排查警情，可以通過隨身攜帶的便攜監(jiān)控終端104實(shí)時(shí)查看最新的監(jiān)測結(jié)果以及接收監(jiān)控中心服務(wù)器的各項(xiàng)指示命令；在步驟808中，當(dāng)警情排除后，監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)101將再次進(jìn)入休眠模式，以低功耗方式運(yùn)行以延長監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。與傳統(tǒng)的周界防護(hù)系統(tǒng)相比，本實(shí)用新型使周界防護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建更靈活機(jī)動(dòng)、監(jiān)測更智能全面，具有低成本、低功耗、部署靈活、監(jiān)測面廣、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，很好地克服了基于視頻、紅外線、光纖等傳統(tǒng)安防監(jiān)控手段的周界防護(hù)系統(tǒng)存在安裝繁復(fù)、監(jiān)控范圍有限、線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、抗毀性與可靠性差、施工麻煩且工期較長等缺點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，包括無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控中心服務(wù)器和便攜監(jiān)控終端，其特征在于: 所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)布置在目標(biāo)防護(hù)區(qū)域； 所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過外擴(kuò)的傳感器采集信息并通過無線方式將所采集的信息發(fā)送至傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)； 所述傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)用于組建無線通信網(wǎng)絡(luò)，接收所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息并利用數(shù)據(jù)融合手段處理信息，并將處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過有線方式轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控中心服務(wù)器； 所述監(jiān)控中心服務(wù)器用于存儲(chǔ)和分析所述監(jiān)測數(shù)據(jù)并顯示監(jiān)測信息，若發(fā)現(xiàn)有被防護(hù)的目標(biāo)被入侵，則發(fā)出報(bào)警，并將監(jiān)測信息和報(bào)警信息通過無線方式發(fā)送給便攜監(jiān)控終端; 所述便攜監(jiān)控終端通過無線方式訪問監(jiān)控中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)包括傳感器接口單元、第一微處理器單元和第一通信單元，所述傳感器將所采集的信息變換為電信號(hào)并通過傳感器接口單元將所述電信號(hào)傳送給所述第一微處理器單元，第一微處理器單元將所述電信號(hào)通過所述第一通信單元無線發(fā)送給傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器包括紅外傳感器、震動(dòng)傳感器和磁敏傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)包括第二微處理器單元、第二通信單元和接口單元，所述第二通信單元接收第一通信單元發(fā)送 的信號(hào)并傳送至第二微處理器單元，第二微處理器單元將接收到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，并將處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過接口單元有線發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)還包括輔助定位單元，所述輔助定位單元將傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)的位置信息依次通過第二微處理器單元和接口單元有線發(fā)送至監(jiān)控中心服務(wù)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)采用Zigbee無線自組網(wǎng)方式通訊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述便攜監(jiān)控終端包括手機(jī)、PDA或平板電腦。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的周界防護(hù)系統(tǒng)，包括無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)、傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控中心服務(wù)器和便攜監(jiān)控終端；無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)通過外擴(kuò)的傳感器采集信息并將所采集的信息無線發(fā)送至傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)；傳感網(wǎng)中心控制節(jié)點(diǎn)用于組建無線通信網(wǎng)絡(luò)，接收無線監(jiān)測節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息并利用數(shù)據(jù)融合手段處理信息，并將處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)有線轉(zhuǎn)發(fā)至監(jiān)控中心服務(wù)器；監(jiān)控中心服務(wù)器用于存儲(chǔ)和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)并顯示監(jiān)測信息，若發(fā)現(xiàn)有被防護(hù)的目標(biāo)被入侵，則發(fā)出報(bào)警，并將監(jiān)測信息和報(bào)警信息通過無線方式發(fā)送給便攜監(jiān)控終端；便攜監(jiān)控終端通過無線方式訪問監(jiān)控中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型低成本、低功耗、部署靈活、監(jiān)測面廣、適用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G08B25/10GK203134031SQ20132000057
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者賁偉, 吳振鋒, 孫亭, 蔣飛, 劉興川 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所