楊 靜，汪鵬程

（1.廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西 南寧 530004；2.桂林理工大學(xué)南寧分校，廣西 南寧 530000）

0 引言

巡更報(bào)警系統(tǒng)主要應(yīng)用于學(xué)校、大廈、廠區(qū)、庫(kù)房等需要監(jiān)測(cè)安全警報(bào)和有固定巡更作業(yè)要求的行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)警情監(jiān)測(cè)和對(duì)巡更人員及巡更工作記錄進(jìn)行有效的監(jiān)督和管理[1]。報(bào)警系統(tǒng)大多采用有線網(wǎng)絡(luò)傳輸報(bào)警情信號(hào)，布線成本高，施工量大，線路變更困難，易遭破壞；功能單一，不能自動(dòng)查詢判斷是否誤報(bào)警。針對(duì)這一現(xiàn)狀，引入新興的近距離無(wú)線通信技術(shù)ZigBee，通過(guò)近距離ZigBee技術(shù)和遠(yuǎn)距離無(wú)線電通信技術(shù)兩套組網(wǎng)，完全覆蓋系統(tǒng)的所有設(shè)備通信，并利用ZigBee技術(shù)進(jìn)行報(bào)警身份驗(yàn)證，其可移植性、實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)。

1 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)[2]。組網(wǎng)簡(jiǎn)單靈活，網(wǎng)絡(luò)容量大、通信安全可靠。隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)正進(jìn)入發(fā)展的快車道，ZigBee技術(shù)應(yīng)用也逐漸成熟，目前ZigBee技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛，如高速路上的照明燈的控制與檢修，無(wú)線遙控器，水、電、氣的自動(dòng)監(jiān)測(cè)等。ZigBee技術(shù)的應(yīng)用前景被非?？春?，ZigBee在未來(lái)的幾年里將在工業(yè)控制，工業(yè)無(wú)線定位，家庭網(wǎng)絡(luò)，汽車自動(dòng)化，樓宇自動(dòng)化，消費(fèi)電子，醫(yī)用設(shè)備控制等多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，特別是家庭自動(dòng)化和工業(yè)控制，將成為今后ZigBee技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

2 整體系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

如圖1所示，系統(tǒng)可劃分位5個(gè)主要部分，分別為手持對(duì)講終端、報(bào)警器、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、管理終端及網(wǎng)絡(luò)組建。

圖1 整體系統(tǒng)方案

手持對(duì)講終端需要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音對(duì)講、與報(bào)警器的身份驗(yàn)證等功能；報(bào)警器則是監(jiān)測(cè)入侵，并對(duì)入侵者進(jìn)行身份校驗(yàn)，并將報(bào)警信息發(fā)送出去；信號(hào)轉(zhuǎn)換器將多路報(bào)警器的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并轉(zhuǎn)換為無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)距離發(fā)送到管理終端；管理終端由信息收發(fā)器與PC端管理軟件組成，信息收發(fā)器接收手持對(duì)講終端的位置數(shù)據(jù)和報(bào)警器的報(bào)警數(shù)據(jù)，由管理軟件進(jìn)行解析計(jì)算，并在軟件界面顯示出位置信息和報(bào)警信息。在有報(bào)警器被觸發(fā)且無(wú)法通過(guò)身份驗(yàn)證時(shí)，軟件自動(dòng)查詢距離報(bào)警點(diǎn)較近的手持對(duì)講終端，并發(fā)出緊急巡邏指令經(jīng)信息收發(fā)器發(fā)送，再由接收到信息的手持對(duì)講終端去完成巡邏任務(wù)。

2.1 手持對(duì)講終端設(shè)計(jì)

如圖2，手持對(duì)講終端以STC8F2K64S2為核心，通過(guò)串口連接無(wú)線對(duì)講數(shù)傳收發(fā)模塊SR_FRS_1WU、Zigbee模塊DN-LN33，選擇TDA2822M作為音頻功放芯片。

圖2 手持對(duì)講終端設(shè)計(jì)

2.2 報(bào)警與身份驗(yàn)證模塊設(shè)計(jì)

如圖3，報(bào)警器以STC8F2K64S2為核心，采集HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊數(shù)據(jù)，識(shí)別報(bào)警信息，并通過(guò)DN-LN33無(wú)線模塊與手持終端的DN-LN33無(wú)線模塊進(jìn)行身份驗(yàn)證通信，最終再由報(bào)警器將報(bào)警和身份驗(yàn)證信息通過(guò)Zigbee組網(wǎng)廣播發(fā)送給信號(hào)轉(zhuǎn)換器[3]。

圖3 報(bào)警與身份驗(yàn)證模塊設(shè)計(jì)

2.3 信號(hào)轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與系統(tǒng)管理終端設(shè)計(jì)

MCU對(duì)以DN-LN33無(wú)線模塊組成的Zigbee網(wǎng)的各個(gè)傳感器信號(hào)及觸發(fā)的身份驗(yàn)證信息進(jìn)行收集，由于Zigbee的通信距離有限，信息數(shù)據(jù)不能直接發(fā)送到管理終端，需要信號(hào)轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為無(wú)線信號(hào)（UHF）發(fā)送到管理終端。

MCU通過(guò)SR-FRS-1WU接收到無(wú)線信號(hào)，將數(shù)據(jù)初步解析，再經(jīng)過(guò)USB轉(zhuǎn)串口模塊上傳給PC端管理中心軟件。

PC端管理中心軟件通過(guò)管理終端收發(fā)器，接收?qǐng)?bào)警器信息、手持對(duì)講終端的位置路徑信息，并顯示在窗口界面。軟件接收到報(bào)警器數(shù)據(jù)后，根據(jù)身份驗(yàn)證情況，對(duì)安保巡邏進(jìn)行管理調(diào)度。

3 組網(wǎng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)整體采用無(wú)線組網(wǎng)方式[4]，實(shí)現(xiàn)全部信息數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，使各個(gè)設(shè)備安裝便捷，免去或最大程度地減少網(wǎng)絡(luò)布線的工作量；易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整和網(wǎng)絡(luò)故障定位；在后期也很容易根據(jù)需求進(jìn)行擴(kuò)展。

如圖4所示，系統(tǒng)主要由兩套無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，短距離Zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用在報(bào)警器與報(bào)警器、報(bào)警器與手持對(duì)講終端、報(bào)警器與信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器之間進(jìn)行信息傳遞，Zigbee網(wǎng)絡(luò)的大容量特性可以容納系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)；遠(yuǎn)距離無(wú)線通信使用SR-FRS-1WU模塊以無(wú)線電信號(hào)的方式傳輸，應(yīng)用在管理中心與各個(gè)手持終端、報(bào)警信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行信息傳輸。

圖4 組網(wǎng)設(shè)計(jì)

4 結(jié)論

本文提出了一種基于ZigBee技術(shù)的巡更報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，利用ZigBee無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)報(bào)警身份驗(yàn)證功能，解決了傳統(tǒng)有線報(bào)警系統(tǒng)施工復(fù)雜、維護(hù)難、成本高以及使用環(huán)境受限等缺陷，提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性和兼容性。但是，ZigBee作為一種新興的通信技術(shù)，在很多方面還存在著不足，需要不斷完善，本系統(tǒng)在技術(shù)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)論證和運(yùn)行維護(hù)等方面還需進(jìn)一步探討研究。