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基于WSN的工厂安防管理系统

作者:时间:2012-12-21来源:网络收藏

摘要:从传统报警系统的局限性出发,将入侵检测技术与技术相结合,通过对同一时刻检测的信号的辨析及入侵探测设备的发出信号来辨别非法入侵与合法进入。结合实际,设计一套基于网络的和定位应用于工厂等大型场所的智能安防监测系统。
关键词:

1 引 言
1.1 基于WSN的身份识别技术
随着计算机技术、自控技术及现代通信技术的高速发展和多技术的融合,也逐渐趋于智能化发展,并逐渐将电子地图、多媒体、管理和控制软件逐步引入到系统中。但现有还存精度低、存在误报、漏报现象。究其原因,在于探测技术只能在分辨现场物理量的变化,不能清晰分辨“敌”我。与此同时现有系统一般均为点监控,无法实现面监控,对入侵人员出现的入侵位置无法精确定位和跟踪。此外还存在施工周期长,监控设备大、复杂,能耗高,不灵活。因此,高探测精度,明辩双方,智能、简洁、低耗的安防系统是今后的发展方向。
1.2 网络的概念
无线传感器网络是一种由部署在监测区域内大量的微型智能的传感器节点通过无线通信形成的一个多跳的自组织网络系统构成的网络应用系统。各节点间连接是采用无线信道,采用对等、多跳通信方式,自组织网络拓扑结构;传感器节点间协同,协作感知、采集和处理网络覆盖区域里被监测对象的信息,通过对数据局部采集、预处理及节点间数据交换从而完成全局任务并发送给观察者。
1.3 基于ZigBee技术的无线传感器网络
ZigBee是一种低速率、低功耗、短距离无线接入技术,是专为低速率传感器和控制网络设计的短距离无线通信技术无线网络协议。与其他无线协议相比,由于具有路径选择、自动连结网络及自我回复等主要功能,适和用于监控、控制与感测式网络应用。ZigBee是一种经济、安全、可靠的选择。在自动化领域,ZigBee技术有助于改进安全性和访问控制。
1.4 无线传感器网络定位算法分类
大多数无线传感器网络定位算法分为两个步骤:第一步计算网络中未知节点到信标节点的距离或角度。第二步,利用数学方法计算出未知节点的自身位置坐标。目前常用的未知节点自身位置坐标的算法已基本成熟,现阶段研究在于如何求出网络中未知节点到信标节点之间的距离或角度。常用计算定位的方法分为基于测距的和不基于测距的。在基于测距的算法中典型方法有四种:到达时间、到达时间差、到达角度和接收信号强度指示的算法等。这些测量方法测量了节点间的距离或角度,一般数据相对准确,定位精度高,但对节点的硬件配置要求较高,易受外界环境因素的影响。不基于测距的方法是利用节点间的连通性和多跳路由信息交换等方法来估计节点间的距离或角度,受外界环境因素的影响小,对硬件要求不高,这种方法更多的得到人们的使用。不基于测距的典型算法有质心算法、DV-Hop算法等多种。这些算法成本低、效率高,但存在着一定的误差。

2 基于WSN的工厂安防管理系统设计
2.1 建立基于WSN的工厂安防管理系统总模型
目前,安防监控技术飞速发展,在一些较大厂区,由于无线终端节点传输距离限制无法满足工厂安防及监控的要求,因此可采用网络协调器及多个路由节点,如图1所示,路由节点与各终端节点组成子网,负责监控区域内的一部分,各子网间相互独立,在终端节点上安装各种传感器,负责所需的测量,数据采集及确定所属的路由节点。子网内的终端节点再同时与路由节点构成网络,进行数据采集。首先给终端节点布置固定的位置,负责采集信息及发送信息到路由节点,此过程通过无线网络实现。网络协调器协调网络中路由节点,与各路由节点进行通信,实现对工厂安防的网络化管理;监控中心对系统全部功能进行管理,是整个安防管理及预警系统的数据中心及监控网络的总控制台。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/159608.htm

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以某个子网为例,组网成功后,终端节点处于休眠状态;网络协调器每隔一定时间发出一次指令,指令被路由节点接收后,先是传递给下一级路由节点,之后传送给自身子网内的各终端节点。终端节点收到路由节点的指令后停止休眠,进行数据采集并将信息通过无线网络传送给路由节点;路由节点接收信息,传送到上一级路由节点,多跳后传递到网络协调器,数据到达网络协调器后再由网络协调器传送到监测中心,监测中心负责对数据进行接收及建数据库存储等。监测中心的数据或某子网的实时工作情况管理者查询后可制定相应的方案。通过这种方式,使预防警戒监控区域全部连接在一起,实现了监测面积的扩大,厂区的大型化和分区管理。


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