基于WiFi与ZigBee技术的楼宇监测系统设计论文.doc

基于WiFi与ZigBee技术的楼宇监测系统设计 来源：中国一卡通网??作者：不详??发布时间：2013-03-13 09:04:08??字体:[大 中 小] 关键字：ZigBee??通信??楼宇对讲??监测???????? 摘???要：楼宇监测是楼宇智能化的重要组成部分，主要是针对楼宇出入口、内部过道以及一些重要场所进行监测，特别是在无人值守的情况下。能够自动监测人员进入楼宇和重要场所情况。在必要情况下，能够采集进入这些场所人员的图像、声音等信息，自动报警。楼宇监测系统要求无人值守、网络化、便于操作和管理、系统成本低廉、能够自动报警并且自动收集到相关的信息。现有的监测系统多数通过有线方式进行数据传输，成本普遍比较高，通常高达几万元甚至几十万元，且维护困难，扩展性差。 　　楼宇监测是楼宇智能化的重要组成部分，主要是针对楼宇出入口、内部过道以及一些重要场所进行监测，特别是在无人值守的情况下。能够自动监测人员进入楼宇和重要场所情况。在必要情况下，能够采集进入这些场所人员的图像、声音等信息，自动报警。楼宇监测系统要求无人值守、网络化、便于操作和管理、系统成本低廉、能够自动报警并且自动收集到相关的信息。现有的监测系统多数通过有线方式进行数据传输，成本普遍比较高，通常高达几万元甚至几十万元，且维护困难，扩展性差。 　　ZigBee 技术（也称之为802.15.4 标准）是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、高容量的无线传感网络技术，主要适合于承载数据流量较小的业务。相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术是最低功耗和成本的技术。而与ZigBee 技术相反，WiFi（Wireless Fidelity, 也称之为802.11 标准）是一种远距离、复杂度较高、高功耗、高数据速率（达54Mbps）、高成本的无线网络技术。目前在无线局域网中得到了较为广泛的应用，十分便于接入Internet. 　　可见基于ZigBee 技术的无线传感器网络具有可快速部署、隐蔽性强、成本低、无人值守等优点，十分适合于楼宇监测的应用。但是，由于Zig-Bee 技术是一种低数据速率的无线传输技术，它一般传输的数据量较小，而在楼宇监测系统中，除了监测是否有人员进入楼宇和重要场所之外，还需要采集和传输数据量较大的图像、声音等信息。这对于ZigBee 技术是个难点，很难完成，但是对于WiFi 则易如反掌。因此，为了满足楼宇监测系统的具体需要，我们可以将ZigBee 技术和WiFi 技术相结合，构建一个技术ZigBee 和WiFi 相结合的楼宇监测系统。利用ZigBee 技术组建无线传感器监测网络，监测和报警人员进入情况，传输小数据量的监测活动信息； 利用WiFi 技术组建无线监测局域网络，根据无线传感器监测网络监测的情况采集相关的图像或声音信息，传输大数据量的监测活动信息。 　　1 监测系统体系结构 　　根据上述对楼宇监测系统的要求以及ZigBee技术和WiFi 技术的特点分析，提出了一种基于ZigBee 技术和WiFi 技术相结合的楼宇监测系统，其体系结构如图1 所示。楼宇某层的网络布局如图2 所示，其中O（0, 0）表示坐标原点。? 　　图1 楼宇监测体系结构?　　图2 楼宇某层网络布局图 　　本系统由4个部分组成：①基于ZigBee 技术的无线传感器网络子系统；②基于WiFi 技术的机器人子系统；③基于WiFi 技术的摄像监视子系统； ④监控中心子系统。 　　其中，基于ZigBee 技术的无线传感器网络子系统由若干个红外传感检测器（IR）、音频传感检测器、汇集节点Mo te 和网关T mo te 组成。IR 被安装到楼宇进出口和重要场所，每临近的5 个检测器汇集到一个汇集节点Mote.汇集节点采用由美国克尔斯博科技（CrossBow ）公司开发和生产的无线传感设备Mote, 该节点由处理器和RF 芯片构成。 　　该子系统主要负责监视人员进入楼宇和重要场所的活动情况，当有人员进入IR 的监测范围时，IR便将监测数据发送给与它相连接的Mo te, 然后通过网关T mote 上报给监控子系统。在监控子系统中可以将这些监测数据存入数据库，同时对一些重要场所设置告警规则，当规测满足时，触发告警。 　　图2 楼宇某层网络布局图基于WiFi 技术的机器人子系统由若干个机器人和无线网络接入节点（无线路由器）组成。该子系统主要负责对重要场所的侵入活动进行跟踪。当监控中心子系统触发告警后，通过WiFi 通信技术给机器人发送命令，指挥机器人到指定的位置进行跟踪，采集相关的图像和音频信息，并将这些信息反馈到监控中心显示/ 播放和存档。本系统中的机器人采用加拿大Dr. Ro bo t 公司设计和开发的智能无线机器人X80 系列WiRobo