【正文】 基于WSN的防盜系統(tǒng)設(shè)計Design of antitheft system based on WSN 93摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(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(luò)。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，將WSN技術(shù)運用于實現(xiàn)家庭報警具有實際應(yīng)用價值，在本設(shè)計中使用無線傳感器采集信息，在zigbee網(wǎng)絡(luò)，熱釋電紅外傳感器通過目標(biāo)與背景的溫差來探測目標(biāo)，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?，F(xiàn)代人們對安全越來越重視，這個設(shè)計剛好滿足現(xiàn)代人的需求。關(guān)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(luò)(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(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是信息科學(xué)領(lǐng)域中一個全新的發(fā)展方向，同時也是新興學(xué)科與傳統(tǒng)學(xué)科進行領(lǐng)域間交叉的結(jié)果。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了智能傳感器、無線智能傳感器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)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(luò)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(luò)拓撲結(jié)構(gòu)變化很快，以數(shù)據(jù)為中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)則將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(diào)控制的有機結(jié)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(luò)的發(fā)展 早在上世紀(jì)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(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)雛形，我們把它歸之為第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展和進步，傳感器網(wǎng)絡(luò)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(luò)，這是第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)。而從上世紀(jì)末開始，現(xiàn)場總線技術(shù)開始應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)，人們用其組建智能化傳感器網(wǎng)絡(luò)，大量多功能傳感器被運用，并使用無線技術(shù)連接，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)逐漸形成。1996年，美國UCLA大學(xué)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(luò)的序幕。1998年，同是UCLA大學(xué)的Gregory J Pottie教授從網(wǎng)絡(luò)研究的角度重新闡釋了WSN的科學(xué)意義。在其后的10余年里，WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到學(xué)術(shù)界、工業(yè)界乃至政府的廣泛關(guān)注，成為在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、健康護理、智能家居、建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)控、復(fù)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(lǐng)域中最有競爭力的應(yīng)用技術(shù)之一。美國商業(yè)周刊將WSN網(wǎng)絡(luò)列為21世紀(jì)最有影響的技術(shù)之一，麻省理工學(xué)院(MIT)技術(shù)評論則將其列為改變世界的10大技術(shù)之一。WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(luò)、分布式系統(tǒng)的會議開始大量收錄與WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的文章。2002年美國計算機學(xué)會(ACM)和IEEE成立了第一個專門針對傳感網(wǎng)技術(shù)的會議International Conference on Information Processing in Sensor Network(IPSN)，為WSN網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展開拓了一片新的技術(shù)園地。2003年到2004年，一批針對傳感網(wǎng)技術(shù)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(luò)技術(shù)成果。2004年，Boston大學(xué)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(luò)協(xié)會，旨在促進WSN技術(shù)的開發(fā)。2006年10月，在中國北京，中國計算機學(xué)會傳感器網(wǎng)絡(luò)專委會正式成立，標(biāo)志著中國WSN技術(shù)研究開始進入一個新的歷史階段。2001年，中國科學(xué)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(nèi)部的相關(guān)單位，共同推進傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究。從2002年開始，中國國家自然科學(xué)基金委員會開始部署傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)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(chǔ)研究發(fā)展計劃“973”也設(shè)立2項與傳感器網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)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(luò)項目進行了連續(xù)資助?！爸袊磥?0年技術(shù)預(yù)見研究”提出的157個技術(shù)課題中有7項直接涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。2006年初發(fā)布的《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為信息技術(shù)確定了3個前沿方向，其中2個與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究直接相關(guān)。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(luò)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化”是專門針對傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而設(shè)立的。該專項的設(shè)立將大大推進WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展。 WSN相關(guān)的會議和組織WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(luò)、分布式系統(tǒng)的會議開始大量收錄與WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的文章。2001年，美國計算機學(xué)會(ACM)和IEEE成立了第一個專門針對傳感網(wǎng)技術(shù)的會議International Conference on Information Processing in Sensor Network(IPSN)，為WSN網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展開拓了一片新的技術(shù)園地。2003年到2004年，一批針對傳感網(wǎng)技術(shù)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(luò)技術(shù)成果。2004年，Boston大學(xué)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(luò)協(xié)會，旨在促進WSN技術(shù)的開發(fā)。2006年10月，在中國北京，中國計算機學(xué)會傳感器網(wǎng)絡(luò)專委會正式成立，標(biāo)志著中國WSN技術(shù)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(yīng)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(lǐng)域被列入《國家中長期科學(xué)與技術(shù)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(yīng)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(lǐng)域。2010年上海世博會上WSN也得到了示范和應(yīng)用。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在國內(nèi)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(quán)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(xué)基金委員會、《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(20062020)》、國家“863”重點項目、國家重點基礎(chǔ)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(shù)列為重點領(lǐng)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(quán)利人/申請人分別擁有數(shù)量最多的發(fā)明專利授權(quán)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(lǐng)先于其他國家和地區(qū)。 在華擁有最多WSN技術(shù)相關(guān)專利的權(quán)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(nèi)企業(yè)進入前十。但相對的，在發(fā)明專利授權(quán)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(quán)利人/申請人排名對比可以發(fā)現(xiàn)，在WSN技術(shù)領(lǐng)域較為領(lǐng)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(lǐng)域技術(shù)競爭之激烈。 WSN技術(shù)的成熟度分析 Gartner信息技術(shù)研究與咨詢公司從2005年到2008年對WSN網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)追蹤和評估。2005年，Gartner認為WSN技術(shù)的關(guān)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(shù)模式是不是有進一步推廣和發(fā)展的機會。當(dāng)時的預(yù)期比較樂觀，認為該技術(shù)將在25年內(nèi)走向成熟。2006年，Gartner的評估認為該技術(shù)正按照預(yù)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(shù)的關(guān)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(shù)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(yù)測往往意味公司對該項技術(shù)缺乏準(zhǔn)確的判斷。從這一點上看，WSN技術(shù)從市場的角度上看還有些撲朔迷離。Gartner的2008年技術(shù)預(yù)測報告中沒有對該領(lǐng)域進行預(yù)測也正是基于這一點。這種結(jié)果的可能原因是殺手級應(yīng)用所需的幾項關(guān)鍵性的支撐技術(shù)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(yīng)用的最大問題。另外，這些技術(shù)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(yù)期其次，能量獲取和存儲容量與設(shè)備體積(表面積)呈正比，充足的能源和微型化設(shè)計之間的矛盾難于調(diào)和再有，現(xiàn)有電子技術(shù)還很難做到可降解的綠色設(shè)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(shù)妥協(xié)，如果一項技術(shù)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(luò)技術(shù)要想在未來十幾年內(nèi)有所發(fā)展，一方面要在這些關(guān)鍵的支撐技術(shù)上有所突破另一方面，就要在成熟的市場中尋找應(yīng)用，構(gòu)思更有趣、更高效的應(yīng)用模式。值得慶幸的是，WSN技術(shù)在中國找到了發(fā)展機會。政府引導(dǎo)、研究人員推動和企業(yè)的積極參與大大加快了WSN技術(shù)的市場化進程。中國必將在WSN技術(shù)和市場推進中發(fā)揮重要作用。 ，（1）在軍事上的應(yīng)用，傳感器網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(nèi)部，或者在公共隔離帶部署傳感網(wǎng)絡(luò)，就能隱蔽而且近距離的準(zhǔn)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(shù)都給予了高度重視，在C4ISR基礎(chǔ)上提出了C4KISR計劃，強調(diào)基于WSN技術(shù)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(yīng)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。“智能塵?！钡脑O(shè)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(luò)，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