ZigBee在學生公寓安全監(jiān)控系統(tǒng)中應用

　　摘要：本文針對當前學生公寓安全問題，提出了一種利用ZigBee技術，結合傳感器技術、信息處理技術以及嵌入式技術對學生公寓安全進行實時監(jiān)控的設計。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，旨在減少宿舍盜竊、火災等事件的發(fā)生。通過對系統(tǒng)進行實地測試，實驗結果表明，數(shù)據(jù)能夠準確可靠傳輸，對異常情況系統(tǒng)能夠及時報警，提高學生公寓安全性。

　　引言

　　由于高校學生公寓管理日趨復雜化，學生公寓成為各高校安全事故的多發(fā)地段。每年發(fā)生在學生宿舍里的火災達數(shù)千起之多，燒毀學生的財物，甚至燒傷燒死學生的事例屢見不鮮。2008年11月4日，上海商學院徐匯小區(qū)女生宿舍違規(guī)使用熱得快導致火災發(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，學生宿舍每年盜竊案件造成學生財產(chǎn)損失高達30余萬元[2]。當前學生公寓安防系統(tǒng)功能比較單一、造價高，在部分學校得到實施。例如北京科技大學2001年投入近260萬元完善學生公寓安全防范系統(tǒng)^[2]。實踐表明系統(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，本文設計了一種基于ZigBee技術，低成本、易安裝、安全性高的學生公寓安全監(jiān)控系統(tǒng)。設計免去了大量的布線復雜、降低了成本，信息傳輸準確可靠，重點對宿舍違規(guī)用電以及宿舍防盜進行了詳細設計，并通過在本人所在院校學生公寓的實際環(huán)境下，對系統(tǒng)功能進行實驗測試，證明系統(tǒng)有效可行，發(fā)生異常能及時報警。

　　1 系統(tǒng)總體結構設計

　　為了可以方便地對每個房間進行監(jiān)測管理，提高傳感器網(wǎng)絡數(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)采用樹簇型結構作為網(wǎng)絡拓撲結構^[3]。由于樓內墻壁等障礙物較多，對信號有較強的衰減、吸收、反射等影響，系統(tǒng)采用了三級樹簇型結構。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(作為簇頭負責管理本樓層);在樓層中的每個房間安置路由器節(jié)點(負責管理本房間)以及若干個終端節(jié)點(負責現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集);所有樓層的簇頭節(jié)點組成一個簇，從中選取一個簇頭直接和協(xié)調器進行通信，協(xié)調器通過串口或網(wǎng)絡與管理中心計算機通信，傳輸數(shù)據(jù)和命令。這種結構設計層次分明、管理方便、易于維護，大大降低了信號干擾的影響，有利于數(shù)據(jù)準確、快速地傳輸。本系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。

　　在每個房間內采用星型網(wǎng)絡結構, 其中路由器負責收集房間內的環(huán)境信息，然后轉發(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。房間內終端節(jié)點如圖2所示。