無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )在安防報警領(lǐng)域中的應用

　　隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)和電子器件技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了低成本、低功耗、體積小、多功能（感知、處理、通信功能）傳感器的發(fā)展，從而使得開(kāi)發(fā)低成本的傳感器網(wǎng)絡(luò )成為可能。一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò )由分布在特定環(huán)境中的大量傳感器節點(diǎn)組成，傳感器節點(diǎn)的位置可以根據需要隨機部署，傳感器的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和算法具有自組織能力，傳感器節點(diǎn)之間相互協(xié)作，利用它們自身的處理能力執行局部的計算，僅發(fā)送處理后的數據信息。

　　目前，國外對傳感器網(wǎng)絡(luò )的研究大都還處于研究和開(kāi)發(fā)階段，相關(guān)的研究開(kāi)發(fā)課題都還在進(jìn)行中。其中，有對傳感器網(wǎng)的傳送層、網(wǎng)絡(luò )層、數據層以及物理層進(jìn)行整體研究的SensoNet、SINA、SCADDS和PACMAN項目，有對傳感器網(wǎng)絡(luò )互連、路由協(xié)議和功率控制等方面進(jìn)行研究的WINS 、Mamps 、LEATH 和Dynamic Sensor Network 項目，以及針對傳感器網(wǎng)絡(luò )安全、數據分發(fā)的一些項目如SPINS、DataSpace等。這些項目幾乎全都集中在美國各高校的研究機構內。

　　2002年，英特爾研究中心伯克利實(shí)驗室和大西洋學(xué)院的研究人員在緬因州Great Duck Island 把稱(chēng)做“塵?！钡暮苄〉谋O控裝置裝到了有海燕巢的洞穴中，用于監控光、濕度、壓力和熱量等參數。這些“塵?！边€預示著(zhù)一個(gè)到處是以電池為電源的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的未來(lái)，這些傳感器可監控環(huán)境、機器甚至人類(lèi)自己。

　　三菱電機日前開(kāi)發(fā)成功一種用于傳感器網(wǎng)絡(luò )的小型低耗電無(wú)線(xiàn)模塊，能夠使用特定小功率無(wú)線(xiàn)構筑對等（Ad-hoc）網(wǎng)絡(luò )，目標是取代目前利用專(zhuān)線(xiàn)構筑的家用安全網(wǎng)絡(luò )，計劃2005年～2006年達到實(shí)用水平。具體而言，與紅外線(xiàn)傳感器配合，檢測是否有人。與加速度傳感器配合，檢測窗玻璃和家具的振動(dòng)。與磁傳感器配合，檢測門(mén)的開(kāi)關(guān)，等等。

安防報警領(lǐng)域中的應用

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )具有廣泛的應用領(lǐng)域，不同應用領(lǐng)域面臨不同的技術(shù)問(wèn)題。針對社會(huì )公共安全防范應用領(lǐng)域來(lái)講，具有快速部署、自組織和容錯能力的傳感器網(wǎng)絡(luò )是一種非常有前途的感知技術(shù)系統，可應用于監控、控制、通信、計算等領(lǐng)域。相對于傳統的安全防范技術(shù)具有很明顯的優(yōu)勢。

1.網(wǎng)絡(luò )結構及工作原理

　　應用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的報警網(wǎng)絡(luò )可由門(mén)磁開(kāi)關(guān)、紅外線(xiàn)傳感器、火災煙感傳感器、煤氣泄露傳感器、紅外線(xiàn)發(fā)生器、雙鑒探測器、玻璃破碎報警器等傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)形成一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )。無(wú)線(xiàn)報警網(wǎng)絡(luò )系統將會(huì )應用在不同的場(chǎng)合，如辦公大樓、家庭、別墅以及小區等，因此要求網(wǎng)絡(luò )中節點(diǎn)的位置能隨機分布、隨意擴充和組合，能滿(mǎn)足報警范圍的不確定性，并能夠對房屋、

　　墻壁對無(wú)線(xiàn)電波的衰減、反射、噪聲產(chǎn)生抗干擾的能力，所以無(wú)線(xiàn)報警網(wǎng)絡(luò )采用了無(wú)規則網(wǎng)絡(luò )拓撲結構如下圖所示：

　　這種無(wú)規則的拓撲結構能夠很好地擴展組合，容易增加網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)，滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)位置分布的不確定性；可在房間、隔離處放置一個(gè)傳感器節點(diǎn)，避免無(wú)線(xiàn)干擾和報警區域不確定性的問(wèn)題，其中在網(wǎng)絡(luò )中僅分布少量?jì)r(jià)格昂貴節點(diǎn)就可對多個(gè)傳感器節點(diǎn)所傳送的數據進(jìn)行綜合處理，分析是否發(fā)送報警信號，在一定程度上降低報警系統的誤報，提高無(wú)線(xiàn)報警系統的可靠性。在網(wǎng)絡(luò )中傳感器節點(diǎn)的主要作用是采集數據，并把數據以無(wú)線(xiàn)傳輸的方式傳輸給距離它最近的報警節點(diǎn)，報警節點(diǎn)對這些數據進(jìn)行綜合分析，以此決定是否給予報警。

2.節點(diǎn)的結構及功能

　　在不同的應用領(lǐng)域節點(diǎn)的結構各有區別，但一般一個(gè)傳感器節點(diǎn)由ROM、RAM 、系統控制、用戶(hù)接口、能量、協(xié)議處理、RF收發(fā)等部分構成，如下圖所示：

　　RF主要完成無(wú)線(xiàn)收發(fā)的功能，ROM、RAM主要用于存儲傳輸的數據，協(xié)議處理主要完成無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的處理，能量主要完成能源的調整，收集等功能。處理器通常選用嵌入式CPU，如Motorola的68HC16，ARM公司的ARM7和Intel的

　　PXA255 、StrongARM 等。數據傳輸單元主要由低功耗、短距離的無(wú)線(xiàn)通信模塊組成，如RFM公司的TR1000 等。因為需要進(jìn)行較復雜的任務(wù)調度與管理，系統需要一個(gè)微型化的操作系統，UC Berkeley 為此專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了TinyOS。當然，uCOS-II 和嵌入式Linux等也是不錯的選擇。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是一種新的信息獲取和處理技術(shù)。在特殊領(lǐng)域,它有著(zhù)傳統技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢,同時(shí)也必將開(kāi)辟出不少新穎而有價(jià)值的商業(yè)應用。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )必將進(jìn)入實(shí)際應用，當然安防報警僅僅是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )應用的冰山一角。本文期望能借此推動(dòng)國內對這一新興網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的關(guān)注與研究。