ZigBee在学生公寓安全监控系统中应用

　　摘要：本文针对当前学生公寓安全问题，提出了一种利用ZigBee技术，结合传感器技术、信息处理技术以及嵌入式技术对学生公寓安全进行实时监控的设计。主要功能包括监测宿舍是否违规用电、是否有非法人员入侵以及检测宿舍火灾，旨在减少宿舍盗窃、火灾等事件的发生。通过对系统进行实地测试，实验结果表明，数据能够准确可靠传输，对异常情况系统能够及时报警，提高学生公寓安全性。

　　引言

　　由于高校学生公寓管理日趋复杂化，学生公寓成为各高校安全事故的多发地段。每年发生在学生宿舍里的火灾达数千起之多，烧毁学生的财物，甚至烧伤烧死学生的事例屡见不鲜。2008年11月4日，上海商学院徐汇小区女生宿舍违规使用热得快导致火灾发生，由于逃生方式不对，造成4名女生从六楼阳台坠亡^[1]。2001年至2007年，学生宿舍每年盗窃案件造成学生财产损失高达30余万元[2]。当前学生公寓安防系统功能比较单一、造价高，在部分学校得到实施。例如北京科技大学2001年投入近260万元完善学生公寓安全防范系统^[2]。实践表明系统仍存在一些缺陷，如报警系统由于某线路故障而不能及时报警。针对以上问题，本文设计了一种基于ZigBee技术，低成本、易安装、安全性高的学生公寓安全监控系统。设计免去了大量的布线复杂、降低了成本，信息传输准确可靠，重点对宿舍违规用电以及宿舍防盗进行了详细设计，并通过在本人所在院校学生公寓的实际环境下，对系统功能进行实验测试，证明系统有效可行，发生异常能及时报警。

　　1 系统总体结构设计

　　为了可以方便地对每个房间进行监测管理，提高传感器网络数据传输的可靠性，减少能量损耗和数据丢包，监测系统采用树簇型结构作为网络拓扑结构^[3]。由于楼内墙壁等障碍物较多，对信号有较强的衰减、吸收、反射等影响，系统采用了三级树簇型结构。把每个楼层作为一个簇，在每层的楼梯口或障碍物少的地方放置路由器节点(作为簇头负责管理本楼层);在楼层中的每个房间安置路由器节点(负责管理本房间)以及若干个终端节点(负责现场数据采集);所有楼层的簇头节点组成一个簇，从中选取一个簇头直接和协调器进行通信，协调器通过串口或网络与管理中心计算机通信，传输数据和命令。这种结构设计层次分明、管理方便、易于维护，大大降低了信号干扰的影响，有利于数据准确、快速地传输。本系统的总体框架如图1所示。

　　在每个房间内采用星型网络结构, 其中路由器负责收集房间内的环境信息，然后转发给上一级路由器，同时发送管理中心命令到各个终端节点。房间内终端节点如图2所示。