基于无线传感器网络的通信枢纽安防系统设计

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1、解决方案基于无线传感器网络的通信枢纽安防系统设计□王培国1陈芳群1闫斌2（1、成都军区，四川成都610011；2、电子科技大学自动化工程学院，四川成都，610054）摘要：无线传感器网络是一种自组织网络，具有展开迅速、实施方便等特点，广泛应用于国防军事、国家安全、环境监测等方面。根据通信枢纽的安防需求和无线传感器网络的特点，设计一个通信枢纽的安防系统，具有安防功能强、方便实用、成本低廉等特点。关键词：无线传感器网络通信枢纽安防系统1引言通信枢纽是需要重点管控的目标，对进入通信枢纽的人员、车辆以及通信枢纽中的重要设备都应该有严格的自动管控措施：内部人员（或车辆）以及已办理合法手续的外来人员

2、（或车辆）进入通信枢纽大门时应能自动触发门禁系统打开大门；外来人员（或车辆）进入通信枢纽后应能跟踪定位，指定其活动范围，当其欲进入非指定区域时应能报警；未办理合法手续的外来人员（或车辆）欲进入通信枢纽大门时应能提前报警，提示办理合法手续；实时监测通信枢纽中的重要设备是否在其使用地点或仓库中，如果被人非法搬移、藏匿或盗窃，应能及时报警，且能在一定区域内跟踪被管目标的当前位置。为了达到这些目标，可以引入无线传感器网络实现对通信枢纽中的人员、车辆、重要装备进行管控。2无线传感器网络及其特点随着通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和传感器技术的飞速发展和不断融合，一种具有感知能力、计算能

3、力和通信能力的新型网络——无线传感器网络（WirelessSensorNetwork,WSN）逐步发展起来了。无线传感器网络是21世纪信息产业的三大支柱(计算、通信和传感器)相结合的产物，是一种新型的信息获取系统，因其具有开设简单、价格低廉、抗毁性强、隐蔽性高等优势，受到世界主要科技大国的高度关注。无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地监测、感知和采集网络覆盖区域内各种感知对象的信息，并对这些信息进行处理，最终发送给观察者。这种低功耗、自组织网络，一般由一个或多个基站（Sink节点）和大量部署于监测

4、区域、配有各类传感器的无线网络节点构成。每个节点成本低，功耗小，具有一定计算处理能力、通信能力。虽然单个节点采集数据并不精确，也不可靠，但是大量节点相互协作形成高度统一的网络结构，提高了数据采集的准确度和运行的可靠性，可部署于在敌占区、灾害区、核反应堆等人力不可达的特殊区域进行数据采集、传输等，具有其他网络无法比拟的特性，可广泛用于国防、环境监测、智能家居等领域。3应用无线传感器网络设计通信枢纽安防系统的优点目前，在定位跟踪方面，大都采用的是GPS定位技术，但是GPS定位技术有以下缺陷：价格昂贵，需要支付运营费用；容易受到地理位置的限制，比如在地下室（地下仓库）GPS将无法收到来自卫星的

5、定位信号；GPS由美国提供，受美国的约束。因而采用GPS实现通信枢纽安防管理比较受限。应用WSN技术构建被管目标定位与管控系统则有很多优点，系统采用基于IEEE802.15.4和ZigBee技术的低功耗、低价格、小体积的无线产品，应用超低功率微控制器ATmeg128L和无线收发器EM2420，工作在2.4GHz的ISM免费频段，能够对终端用户提供定位、跟踪、门禁、短信平台、报警等服务，解决了目前很多难题。系统具有以下优点：成本较低；发射终端小巧便捷，超低功率的设计节省电能；自主开发，具有优良的加密性能，不易仿冒，确保安全；后台软件功能强大，可实现包括精确定位、身份验证、短信平台、报警等在

6、内的多项功能，可根据需求拓展功能，具有良好的可扩展性。4基于无线传感器网络的通信枢纽安防系统的设计4.1系统的组成系统由WSN节点、终端、中心服务器等硬件部分以及相关管理软件共组成。WSN节点功能类似于手机的基站，但体积很小（大约2CM*3CM*5CM），将多个WSN节点部署于营区内及周围适当位置，形成无线自组织网络的信标节点，负责终端控制器等设备数据的接收、传输。根据管理目标的定位精度需求部署WSN节点的密度，定位精度由WSN节点的密度而定，一般精度可达到50公分以内。室外WSN节点内置天线，防雨防晒，采用太阳能、锂电等电池供电。室内WSN节点可采用外接交流电源的供电设计，中心服务器附

7、近的WSN节点对外提供数据接口，以方便同中心服务器相连，可根据服务器发送的指令，进行相应参数的传输，或执行相应的动作。终端是指绑定或固化到被管目标上的无线终端，体积很小，可做成外形如一个小U盘形状大小或根据需要做到更小，采用一片纽扣电池供电。终端定时发射“心跳信号”，“心跳信号”包括被管目标本身的类型、编码等身份信息。当WSN节点构成的网络系统接收到这些心跳信号，即通过无线方式自动上传到中心服务器。中心服务器运行信息管理软件，通过W