【正文】 基于WSN的防盜系統(tǒng)設計Design of antitheft system based on WSN 93摘要無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network,簡稱為WSN) 是一種由大量微型的集成(包括傳感器件、數(shù)據(jù)處理單元和無線通信模塊)節(jié)點組成的以數(shù)據(jù)為中心的無線自組織網(wǎng)絡。隨著無線傳感器網(wǎng)絡的迅速發(fā)展，將WSN技術運用于實現(xiàn)家庭報警具有實際應用價值，在本設計中使用無線傳感器采集信息，在zigbee網(wǎng)絡，熱釋電紅外傳感器通過目標與背景的溫差來探測目標，將信號輸入cc2430模塊，經(jīng)過模塊處理后，把信息發(fā)給接收端，接收節(jié)點處理后，將信息傳入單片機中對信息進行處理，通過報警裝置發(fā)生報警，人們就可以知道。現(xiàn)代人們對安全越來越重視，這個設計剛好滿足現(xiàn)代人的需求。關鍵字：，傳感器，單片機，WSNWireless sensor networks (Wireless Sensor Network, referred to as WSN) is posed of a large number of miniature integrated (including sensors, data processing unit and the wireless munication module) to data nodes as the center of the wireless ad hoc networks. With the rapid development of wireless sensor network, WSN technology will be applied to achieve home alarm with practical application value, the use of wireless sensors to collect information in this design, the ZigBee network, the pyroelectric infrared sensor through the temperature difference between the target and background to detect the target, the signal is input to the CC2430 module, the module processing ， the information to the the receiving end, the receiving node after processing, the information into the processing of information in single chip microputer through the alarm device, alarm occurs, people can know. The modern people more and more attention to security, this design can satisfy the needs of modern people.Keywords: Sensor。 Singlechip microputer。 WSN 第1章 緒論無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network,簡稱為WSN) 是一種由大量微型的集成(包括傳感器件、數(shù)據(jù)處理單元和無線通信模塊)的節(jié)點組成的以數(shù)據(jù)為中心的無線自組織網(wǎng)絡。無線傳感器網(wǎng)絡是信息科學領域中一個全新的發(fā)展方向，同時也是新興學科與傳統(tǒng)學科進行領域間交叉的結果。無線傳感器網(wǎng)絡經(jīng)歷了智能傳感器、無線智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡3個階段。智能傳感器將計算能力嵌入到傳感器中，使得傳感器節(jié)點不僅具有數(shù)據(jù)采集能力，而且具有濾波和信息處理能力，無線智能傳感器在智能傳感器的基礎上增加了無線通信能力，大大延長了傳感器的感知觸角，降低了傳感器的工程實施成本；網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量大、密度高，節(jié)點有一定的故障，節(jié)點在電池能量、計算能力和存儲容量等方面有限制，網(wǎng)絡拓撲結構變化很快，以數(shù)據(jù)為中心。無線傳感器網(wǎng)絡則將網(wǎng)絡技術引入到無線智能傳感器中，使得傳感器不再是單個的感知單元，而是能夠交換信息、協(xié)調控制的有機結合體，實現(xiàn)物與物的互聯(lián)，把感知觸角深入世界各個角落,必將成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。 無線傳感網(wǎng)絡的發(fā)展 早在上世紀70年代，就出現(xiàn)了將傳統(tǒng)傳感器采用點對點傳輸、連接傳感控制器而構成傳感器網(wǎng)絡雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡。隨著相關學科的不斷發(fā)展和進步，傳感器網(wǎng)絡同時還具有了獲取多種信息信號的綜合處理能力，并通過與傳感控制器的相聯(lián)，組成了有信息綜合和處理能力的傳感器網(wǎng)絡，這是第二代傳感器網(wǎng)絡。而從上世紀末開始，現(xiàn)場總線技術開始應用于傳感器網(wǎng)絡，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術連接，無線傳感器網(wǎng)絡逐漸形成。1996年，美國UCLA大學的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗無線集成微型傳感器”揭開了現(xiàn)代WSN網(wǎng)絡的序幕。1998年，同是UCLA大學的Gregory J Pottie教授從網(wǎng)絡研究的角度重新闡釋了WSN的科學意義。在其后的10余年里，WSN網(wǎng)絡技術得到學術界、工業(yè)界乃至政府的廣泛關注，成為在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測和預報、健康護理、智能家居、建筑物結構監(jiān)控、復雜機械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理以及機場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等眾多領域中最有競爭力的應用技術之一。美國商業(yè)周刊將WSN網(wǎng)絡列為21世紀最有影響的技術之一，麻省理工學院(MIT)技術評論則將其列為改變世界的10大技術之一。WSN網(wǎng)絡技術一經(jīng)提出，就迅速在研究界和工業(yè)界得到廣泛的認可。1998年到2003年，各種與無線通信、Ad Hoc網(wǎng)絡、分布式系統(tǒng)的會議開始大量收錄與WSN網(wǎng)絡技術相關的文章。2002年美國計算機學會(ACM)和IEEE成立了第一個專門針對傳感網(wǎng)技術的會議International Conference on Information Processing in Sensor Network(IPSN)，為WSN網(wǎng)絡的技術發(fā)展開拓了一片新的技術園地。2003年到2004年，一批針對傳感網(wǎng)技術的會議相繼組建。ACM在2005年還專門創(chuàng)刊ACM Transaction on Sensor Network，用來出版最優(yōu)秀的傳感器網(wǎng)絡技術成果。2004年，Boston大學與BP、Honeywell、Inetco Systems、Invensys、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems等公司聯(lián)合創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡協(xié)會，旨在促進WSN技術的開發(fā)。2006年10月，在中國北京，中國計算機學會傳感器網(wǎng)絡專委會正式成立，標志著中國WSN技術研究開始進入一個新的歷史階段。2001年，中國科學院成立了微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心，掛靠中科院上海微系統(tǒng)所，旨在整合中科院內部的相關單位，共同推進傳感器網(wǎng)絡的研究。從2002年開始，中國國家自然科學基金委員會開始部署傳感器網(wǎng)絡相關的課題。截至2008年底，中國國家自然基金共支持面上項目111項、重點項目3項國家“863”重點項目發(fā)展計劃共支持面上項目30余項，國家重點基礎研究發(fā)展計劃“973”也設立2項與傳感器網(wǎng)絡直接相關的項目國家發(fā)改委中國下一代互聯(lián)網(wǎng)工程項目(CNGI)也對傳感器網(wǎng)絡項目進行了連續(xù)資助。“中國未來20年技術預見研究”提出的157個技術課題中有7項直接涉及無線傳感器網(wǎng)絡。2006年初發(fā)布的《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃綱要》為信息技術確定了3個前沿方向，其中2個與無線傳感器網(wǎng)絡研究直接相關。最值得一提的是，中國工業(yè)與信息化部在2008年啟動的“新一代寬帶移動通信網(wǎng)”國家級重大專項中，有第6個子專題“短距離無線互聯(lián)與無線傳感器網(wǎng)絡研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”是專門針對傳感器網(wǎng)絡技術而設立的。該專項的設立將大大推進WSN網(wǎng)絡技術在應用領域的快速發(fā)展。 WSN相關的會議和組織WSN網(wǎng)絡技術一經(jīng)提出，就迅速在研究界和工業(yè)界得到廣泛的認可。1998年到2003年，各種與無線通信、Ad Hoc網(wǎng)絡、分布式系統(tǒng)的會議開始大量收錄與WSN網(wǎng)絡技術相關的文章。2001年，美國計算機學會(ACM)和IEEE成立了第一個專門針對傳感網(wǎng)技術的會議International Conference on Information Processing in Sensor Network(IPSN)，為WSN網(wǎng)絡的技術發(fā)展開拓了一片新的技術園地。2003年到2004年，一批針對傳感網(wǎng)技術的會議相繼組建。ACM在2005年還專門創(chuàng)刊ACM Transaction on Sensor Network，用來出版最優(yōu)秀的傳感器網(wǎng)絡技術成果。2004年，Boston大學與BP、Honeywell、Inetco Systems、Invensys、Millennial Net、Radianse、Sensicast Systems等公司聯(lián)合創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡協(xié)會，旨在促進WSN技術的開發(fā)。2006年10月，在中國北京，中國計算機學會傳感器網(wǎng)絡專委會正式成立，標志著中國WSN技術研究開始進入一個新的歷史階段。 WSN在我國的發(fā)展現(xiàn)狀 我國現(xiàn)代意義的WSN及其應用研究幾乎與發(fā)達國家同步啟動。2001年，中科院成立了微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心推進WSN的研究。2006年，WSN作為重大專項、優(yōu)先發(fā)展主題、前沿領域被列入《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃(20062020)》，并成為重大專項“新一代寬帶移動無線通信網(wǎng)”的重要方向之一。 目前，中國的WSN應用已經(jīng)深入到智能家電、智能樓宇、智能交通、中小企業(yè)管理等民用領域。2010年上海世博會上WSN也得到了示范和應用。 無線傳感器網(wǎng)絡技術在國內起步并不晚，但真正開始大規(guī)模研發(fā)是在2004年至2006年間。2007年后呈現(xiàn)出爆發(fā)性增長態(tài)勢，有些年份的專利公開數(shù)量出現(xiàn)翻番，發(fā)明專利授權數(shù)量的增加也達到上一年的3倍以上。主要原因可能在于2004年后中國國家自然科學基金委員會、《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(20062020)》、國家“863”重點項目、國家重點基礎研究發(fā)展計劃“973”、國家發(fā)改委“中國下一代互聯(lián)網(wǎng)工程項目(CNGI)”等相繼將WSN技術列為重點領域和優(yōu)先課題。隨著2008年工業(yè)和信息化部“新一代寬帶移動通信網(wǎng)”國家級重大專項的啟動，專利申請趨勢保持上揚。 目前中國與美國權利人/申請人分別擁有數(shù)量最多的發(fā)明專利授權與專利總數(shù)。日本、韓國次之。從比例上看，中日韓三國擁有的專利數(shù)大幅度領先于其他國家和地區(qū)。 在華擁有最多WSN技術相關專利的權利人/申請人主要為國外大型企業(yè)。排名前三的分別為三星公司、諾基亞公司與皇家飛利浦公司。只有華為一家國內企業(yè)進入前十。但相對的，在發(fā)明專利授權數(shù)量上華為公司排名第四位，相對國外企業(yè)的差距并不大。另外需要說明的是，排名前十位的企業(yè)申請的均為發(fā)明專利。與前述美國專利權利人/申請人排名對比可以發(fā)現(xiàn)，在WSN技術領域較為領先的公司在中美兩國都有大量的申請。擁有最多美國專利的摩托羅拉公司在中國的排名也是第十一位，可見該領域技術競爭之激烈。 WSN技術的成熟度分析 Gartner信息技術研究與咨詢公司從2005年到2008年對WSN網(wǎng)絡的技術追蹤和評估。2005年，Gartner認為WSN技術的關注度已經(jīng)越過了膨脹高峰并回歸理性，表現(xiàn)為以美國為首的科研人員開始理性反思這種技術模式是不是有進一步推廣和發(fā)展的機會。當時的預期比較樂觀，認為該技術將在25年內走向成熟。2006年，Gartner的評估認為該技術正按照預定曲線前行，但成熟時間要更長一些而到了2007年，Gartner發(fā)現(xiàn)對該技術的關注度又有大幅度回升，但其市場并沒有走向高產(chǎn)能期，而是似乎又回到了技術膨脹期。同時，距離成熟的時間仍然是10年以上。 超過5年的市場預測往往意味公司對該項技術缺乏準確的判斷。從這一點上看，WSN技術從市場的角度上看還有些撲朔迷離。Gartner的2008年技術預測報告中沒有對該領域進行預測也正是基于這一點。這種結果的可能原因是殺手級應用所需的幾項關鍵性的支撐技術目前難于突破，微型化、可靠性、能量供給在目前看來是制約應用的最大問題。另外，這些技術之間還彼此制約。首先，微型化使節(jié)點通信距離變短，路徑長度增加，數(shù)據(jù)延遲難于預期其次，能量獲取和存儲容量與設備體積(表面積)呈正比，充足的能源和微型化設計之間的矛盾難于調和再有，現(xiàn)有電子技術還很難做到可降解的綠色設計，微型化給回收帶來困難，從而威脅到環(huán)境健康。 市場不會向技術妥協(xié)，如果一項技術不能在方方面面做到完美就很難被市場所接受。無線傳感器網(wǎng)絡技術要想在未來十幾年內有所發(fā)展，一方面要在這些關鍵的支撐技術上有所突破另一方面，就要在成熟的市場中尋找應用，構思更有趣、更高效的應用模式。值得慶幸的是，WSN技術在中國找到了發(fā)展機會。政府引導、研究人員推動和企業(yè)的積極參與大大加快了WSN技術的市場化進程。中國必將在WSN技術和市場推進中發(fā)揮重要作用。 ，（1）在軍事上的應用，傳感器網(wǎng)絡具有可快速部署、可自組織、隱蔽性強和高容錯性的特點，因此非常適合軍事上的應用。通過飛機或炮彈直接將傳感器節(jié)點散播到敵方陣地內部，或者在公共隔離帶部署傳感網(wǎng)絡，就能隱蔽而且近距離的準確收集戰(zhàn)場信息，美國國防部及各軍事研究部門對WSN技術都給予了高度重視，在C4ISR基礎上提出了C4KISR計劃，強調基于WSN技術的戰(zhàn)場情報感知能力、信息綜合能力和信息利用能力。作為很有代表性的WSN軍事應用研究項目，“智能灰塵(Smart DuST)”和“沙地直線(A Line in the Sanel)”也取得了令人矚目的研究成果?！爸悄軌m?！钡脑O計思想是，在戰(zhàn)場上拋撒數(shù)千個具有計算能力和無線通信功能的低成本、低功耗超微型傳感器模塊并組成網(wǎng)絡，用于監(jiān)控敵人的活動情況，并將采集到的原始數(shù)據(jù)進行簡單處理后發(fā)送回指揮部?！吧车刂本€”是國防高級研究