基于无线传感器网络的周界防护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于无线传感器网络的周界防护系统，包括无线监测节点、传感网中心控制节点、监控中心服务器和便携监控终端；无线监测节点通过外扩的传感器采集信息并通过无线方式将所采集的信息发送至传感网中心控制节点；传感网中心控制节点用于组建无线通信网络，接收无线监测节点发送的信息并利用数据融合手段处理信息，并将处理后的监测数据通过有线方式转发至监控中心服务器；监控中心服务器用于存储和分析监测数据并显示监测信息，若发现有被防护的目标被入侵，则报警，并将监测信息和报警信息通过无线方式发送给便携监控终端；便携监控终端通过无线方式访问监控中心服务器的数据。本发明专利技术低成本、低功耗、部署灵活、监测面广、适用性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于无线传感器网络的周界防护系统，具体涉及一种基于无线传感器网络并采用多种感知手段的“即布即用”周界防护系统。
技术介绍
随着技术的进步与发展，现代战争中战场的范围在不断地扩大，为指挥所、营地等军事要地提供全维不间断的安全防护监视，实时发现非法入侵目标，保护人员、设施、资源和装备免受敌特或恐怖袭击，已成为现代战争面临的一项重要挑战。在民用领域中，机场、港口、危险品仓库等重要设施的安全保卫形势也不容乐观。然而，物理周界防范手段(如栅栏、围墙等)已难以适应现代安全保卫工作的需要，因此，研制并应用技术周界防范手段成为了首要选择。这些技术周界防范手段，将周界防范从单纯的物理隔绝上升到智能管理，有效提高了周界防护的效率。目前，市场上已有红外线对射、微波探测、振动电缆、视频监控等多种技术周界防护设备，然而，这些技术周界防护设备在机制上或性能上却或多或少存在着明显不足。例如视频监控通常采用定点监控，监控范围小，一般必须连续扫描，造成资源的浪费，且需要有人值守方能实现实时监测；红外监控由于红外技术自身的特性，导致红外线安防监控系统存在监测盲区、易破解、易受环境光源和小动物干扰等先天不足；微波场和电子围栏则比较容易受到电磁的干扰而使系统瘫痪，并且系统复杂，实施成本较高。此外，部分采用光纤、网络等有线布线方式实现的安防系统，其结构工艺复杂，施工麻烦且工期长。
技术实现思路
专利技术目的:针对上述现有技术存在的问题和不足，本专利技术的目的是提供一种基于无线传感器网络的周界防护系统，基于先进的短距离无线通信技术和传感器技术，将传统的物理隔绝周界防护系统、入侵检测系统和无线报警系统融为一体，组合成一种多监测目标、多重防护、智能化的无线安防系统。技术方案:为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为一种基于无线传感器网络的周界防护系统，包括无线监测节点(简称“监测节点”)、传感网中心控制节点、监控中心服务器和便携监控终端:所述无线监测节点和传感网中心控制节点布置在目标防护区域；所述无线监测节点通过外扩的传感器采集信息并通过无线方式将所采集的信息发送至传感网中心控制节点；所述传感网中心控制节点用于组建无线通信网络，接收所述无线监测节点发送的信息并利用数据融合手段处理信息，并将处理后的监测数据通过有线方式转发至监控中心服务器；所述监控中心服务器用于存储和分析所述监测数据并显示监测信息，若发现有被防护的目标被入侵，则发出报警，并将监测信息和报警信息通过无线方式发送给便携监控终端；所述便携监控终端通过无线方式访问监控中心服务器的数据。进一步的，所述无线监测节点包括传感器接口单元、第一微处理器单元和第一通信单元，所述传感器将所采集的信息变换为电信号并通过传感器接口单元将所述电信号传送给所述第一微处理器单元，第一微处理器单元将所述电信号通过所述第一通信单元无线发送给传感网中心控制节点。进一步的，所述传感器包括红外传感器、震动传感器和磁敏传感器。进一步的，所述传感网中心控制节点包括第二微处理器单元、第二通信单元和接口单元，所述第二通信单元接收第一通信单元发送的信号并传送至第二微处理器单元，第二微处理器单元将接收到的信号进行数据融合处理，并将处理后的监测数据通过接口单元有线发送至监控中心服务器。更进一步的，所述传感网中心控制节点还包括辅助定位单元，所述辅助定位单元将传感网中心控制节点的位置信息依次通过第二微处理器单元和接口单元有线发送至监控中心服务器。接口单元中主要提供了一些对外通信的接口，如RS232串口，USB接口和网络接口。所述所述辅助定位单元可以包括GPS模块。进一步的，所述无线监测节点和传感网中心控制节点采用Zigbee无线自组网方式通讯。本专利技术中，监控中心服务器一般采用高性能的服务器并运行监测软件，服务器端的监测软件主要由通信模块、数据存储模块，数据处理模块和显示告警模块几部分组成，并提供基本的通信与协议解析(串口通信、网络通信TCP、UDP)、监测信息存储和管理、传感网拓扑和分布的传感器监测信息实时展示和异常报警等功能，并具备在线设备故障监测能力。便携监控终端主要使用手持设备如PDA、平板电脑等，其利用无线网络通信方式访问监控服务器的监测信息和处理结果，并通过友好的交互方式展示。便携监控终端作为一种便携的智能监测设备，能在发生非法入侵或异常告警时，现场指示相关人员排查警情。进一步的，所述传感器至少包括震动传感器，所述无线监测节点的运行机制为主动休眠加中断唤醒，具体如下:所述无线监测节点部署完成后即主动进入低功耗休眠模式，每隔一段时间由内部定时器唤醒，并主动读取各个传感器采集的信息，再通过无线通信发送至传感网中心控制节点；中断唤醒是指若有目标进入监测区域时，震动传感器通过输出一个数字信号唤醒无线监测节点，无线监测节点被唤醒后首先开启ADC模块，采集震动传感器通过模拟输出通道输出的电压值，当连续一段时间采集到的输出电压高于无线监测节点设定的休眠门限电压阈值时，则立即接通其他传感器电源进入多传感器工作模式，否则无线监测节点再次进入休眠状态。这种监测节点主动休眠加中断唤醒的运行机制在保证入侵目标可靠监测的同时还能有效节省系统能耗、提高系统的生存时间。进一步的，所述便携监控终端包括手机、PDA或平板电脑。本专利技术的工作原理是利用飞行器抛投或者人工部署的方式将大量携带各类传感器的监测节点部署在目标监测区域内，同时传感网中心控制节点启动并发起组建短距离无线通信网络，区域内的监测节点以自组织的方式快速加入网络，并形成网状网覆盖监测区域。网络形成后，监测区域内的各个监测节点会启动节点自定位功能(本专利技术中不展开论述无线传感器网络节点自定位相关技术，具体可以查询相关专利。若采用人工部署方式则可直接将节点位置信息发送至监控中心服务器)并将定位结果发送至监控中心服务器。定位结束即完成周界防护监测网络的部署，防护系统便可投入工作。当有目标进入监测区域后，首先使用上述的唤醒机制将监测节点唤醒，监测节点采集到入侵目标的震动、光阻挡和磁场等信息后通过多跳路由的方式发送到传感网中心控制节点，传感网中心控制节点将数据进行简单融合处理后再通过串口将结果传送给监控中心服务器，监控中心服务器端通过对上传数据的存储、分析、计算、显示实现对监测区域入侵目标的检测、识别、跟踪和报警等功能。同时便携监控终端可以利用网络通信方式访问监控服务器的监测信息和处理结果，现场指示相关人员排查警情。当警情排除或入侵目标离开检测区域后，监测节点又可进入低功耗工作模式以降低能耗。有益效果:无线传感器网络是由大量廉价的传感器节点组成的无线自组织网络，每个传感器节点均具有一定的感知、处理、存储和无线通信能力，具有节点成本低体积小、组网方式灵活、部署方式简单易行、适合无人值守等优点。与现有的技术周界防范手段相t匕，利用无线传感器网络进行周界防护，实现目标的入侵监测，具有以下明显的优势:组网灵活，即布即用:可以利用飞行器空投或人工布置的方式快速部署在目标监测区域或重点防护目标周界。同时，它不易受地形和气候的限制，能够快速有效地部署在各种地形的环境中，并可利用传感网自组织技术和无线定位技术即时形成覆盖防护区域的监测网络。分布协同，全面监测:相对视频监控这类定点监控方式和红外安防监控、电子围栏等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的周界防护系统，包括无线监测节点、传感网中心控制节点、监控中心服务器和便携监控终端，其特征在于：所述无线监测节点和传感网中心控制节点布置在目标防护区域；所述无线监测节点通过外扩的传感器采集信息并通过无线方式将所采集的信息发送至传感网中心控制节点；所述传感网中心控制节点用于组建无线通信网络，接收所述无线监测节点发送的信息并利用数据融合手段处理信息，并将处理后的监测数据通过有线方式转发至监控中心服务器；所述监控中心服务器用于存储和分析所述监测数据并显示监测信息，若发现有被防护的目标被入侵，则发出报警，并将监测信息和报警信息通过无线方式发送给便携监控终端；所述便携监控终端通过无线方式访问监控中心服务器的数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的周界防护系统，包括无线监测节点、传感网中心控制节点、监控中心服务器和便携监控终端，其特征在于: 所述无线监测节点和传感网中心控制节点布置在目标防护区域； 所述无线监测节点通过外扩的传感器采集信息并通过无线方式将所采集的信息发送至传感网中心控制节点； 所述传感网中心控制节点用于组建无线通信网络，接收所述无线监测节点发送的信息并利用数据融合手段处理信息，并将处理后的监测数据通过有线方式转发至监控中心服务器； 所述监控中心服务器用于存储和分析所述监测数据并显示监测信息，若发现有被防护的目标被入侵，则发出报警，并将监测信息和报警信息通过无线方式发送给便携监控终端; 所述便携监控终端通过无线方式访问监控中心服务器的数据。2.根据权利要求1所述基于无线传感器网络的周界防护系统，其特征在于:所述无线监测节点包括传感器接口单元、第一微处理器单元和第一通信单元，所述传感器将所采集的信息变换为电信号并通过传感器接口单元将所述电信号传送给所述第一微处理器单元，第一微处理器单元将所述电信号通过所述第一通信单元无线发送给传感网中心控制节点。3.根据权利要求1所述基于无线传感器网络的周界防护系统，其特征在于:所述传感器包括红外传感器、震动传感器和磁敏传感器。4.根据权利要求2所述基于无线传感器网络的周界防护系统，其特征在于:所述传感网中心控制节点包括第二微处理器单元、第二通信单元和接口单元，所述第二通信单元接收第一通...

【专利技术属性】
技术研发人员：贲伟，吴振锋，孙亭，蒋飞，刘兴川，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：