ZigBee在學(xué)生公寓安全監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用

　　摘要：本文針對當(dāng)前學(xué)生公寓安全問題，提出了一種利用ZigBee技術(shù)，結(jié)合傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)以及嵌入式技術(shù)對學(xué)生公寓安全進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的設(shè)計。主要功能包括監(jiān)測宿舍是否違規(guī)用電、是否有非法人員入侵以及檢測宿舍火災(zāi)，旨在減少宿舍盜竊、火災(zāi)等事件的發(fā)生。通過對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確可靠傳輸，對異常情況系統(tǒng)能夠及時報警，提高學(xué)生公寓安全性。

　　引言

　　由于高校學(xué)生公寓管理日趨復(fù)雜化，學(xué)生公寓成為各高校安全事故的多發(fā)地段。每年發(fā)生在學(xué)生宿舍里的火災(zāi)達(dá)數(shù)千起之多，燒毀學(xué)生的財物，甚至燒傷燒死學(xué)生的事例屢見不鮮。2008年11月4日，上海商學(xué)院徐匯小區(qū)女生宿舍違規(guī)使用熱得快導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生，由于逃生方式不對，造成4名女生從六樓陽臺墜亡^[1]。2001年至2007年，學(xué)生宿舍每年盜竊案件造成學(xué)生財產(chǎn)損失高達(dá)30余萬元[2]。當(dāng)前學(xué)生公寓安防系統(tǒng)功能比較單一、造價高，在部分學(xué)校得到實(shí)施。例如北京科技大學(xué)2001年投入近260萬元完善學(xué)生公寓安全防范系統(tǒng)^[2]。實(shí)踐表明系統(tǒng)仍存在一些缺陷，如報警系統(tǒng)由于某線路故障而不能及時報警。針對以上問題，本文設(shè)計了一種基于ZigBee技術(shù)，低成本、易安裝、安全性高的學(xué)生公寓安全監(jiān)控系統(tǒng)。設(shè)計免去了大量的布線復(fù)雜、降低了成本，信息傳輸準(zhǔn)確可靠，重點(diǎn)對宿舍違規(guī)用電以及宿舍防盜進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，并通過在本人所在院校學(xué)生公寓的實(shí)際環(huán)境下，對系統(tǒng)功能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，證明系統(tǒng)有效可行，發(fā)生異常能及時報警。

　　1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　為了可以方便地對每個房間進(jìn)行監(jiān)測管理，提高傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，減少能量損耗和數(shù)據(jù)丟包，監(jiān)測系統(tǒng)采用樹簇型結(jié)構(gòu)作為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)^[3]。由于樓內(nèi)墻壁等障礙物較多，對信號有較強(qiáng)的衰減、吸收、反射等影響，系統(tǒng)采用了三級樹簇型結(jié)構(gòu)。把每個樓層作為一個簇，在每層的樓梯口或障礙物少的地方放置路由器節(jié)點(diǎn)(作為簇頭負(fù)責(zé)管理本樓層);在樓層中的每個房間安置路由器節(jié)點(diǎn)(負(fù)責(zé)管理本房間)以及若干個終端節(jié)點(diǎn)(負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集);所有樓層的簇頭節(jié)點(diǎn)組成一個簇，從中選取一個簇頭直接和協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信，協(xié)調(diào)器通過串口或網(wǎng)絡(luò)與管理中心計算機(jī)通信，傳輸數(shù)據(jù)和命令。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計層次分明、管理方便、易于維護(hù)，大大降低了信號干擾的影響，有利于數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、快速地傳輸。本系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。

　　在每個房間內(nèi)采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 其中路由器負(fù)責(zé)收集房間內(nèi)的環(huán)境信息，然后轉(zhuǎn)發(fā)給上一級路由器，同時發(fā)送管理中心命令到各個終端節(jié)點(diǎn)。房間內(nèi)終端節(jié)點(diǎn)如圖2所示。