基于传感网的防入侵系统架构及方案
摘要：本文介绍一种基于传感网的防入侵系统，该系统具有基于传感网的架构及方案，集成了专用传感器、无线数据通信和后台控制系统，支持入侵预警和报警，可广泛用于校园、机场、楼宇、小区等场合。
1引言
“传感网”是通过传感器将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。一般是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把物品与互联网相连，进行信息交换和通信。现在已发展成为物联网的概念，可以实现物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，而防入侵系统则是传感网和物联网的重要应用。
传统的防入侵系统一般采用基本的围栏，围栏周边装有监控摄像头和报警装置，但其效果并不好，一旦出现故障或监控时有疏忽，将产生严重后果。防入侵系统最近几年已成为传感网、物联网的典型应用。国内发展速度迅猛，已做为典型应用进行了开发。2008年4月建成并通过验收的上海浦东机场的防侵入系统是物联网的一个应用典型。为了防止不速之客进入，浦东机场周边布设了上万个由许多传感器集成的传感节点，可以分辨靠近机场围栏的目标，起自动预警作用。上海市公共安全传感网平台成功应用于上海、宁波、嘉兴段的北京奥运火炬接力，并在上合组织六国峰会、特奥会国家元首的保卫中得到应用；基于低、高速传感网的太湖水质监测系统已投入使用；基于传感网的智能交通系统在流量监测、红绿灯控制、停车信息服务等方面已投入应用。
至今，国内有许多地方都引入了电子防入侵系统，但具体的架构及方案并未见到，相关的研究并不多见。综上所述，传统的防入侵系统发生入侵后报警，不能预防入侵事件的发生。这促使人们意识到防入侵需要拓展范围，增加预防的成分。本文采用一种多种技术协同综合探测、融合报警及声光、视频联动等。
2系统及架构设计
防入侵系统的架构主要由四部分构成：专用传感器群、无线数据通信网、后台控制中心、预警和报警系统。具体的通讯方式：机场外围的环绕传感器——传感器网络——服务器——机场外围的输出设备。
专用传感器——传感器设计，三层感应，一是红外与感应传感器、二是位置传感器、三是摄像头及红外传感器。主要是位置传感器，倾角传感器和挂壁传感器相结合，它当外墙的姿态确定后，传感器不工作；当外墙的姿态变化后，传感器发出信息，立刻传至无线数据通信网，因此对传感器的安装位置和安装环境有着较高的要求。每类传感器按域构成一个节点，每个节点与无线数据通信网进行通讯。
无线数据通信网——实质是传感网的架构，依据无线网络和有线网络相结合的方式，涉及GPS卫星、GPRS移动通信网络、局域网，构成一个立体的互联传感网络。
后台控制中心——软件架构设计，软件的功能识别目标，判断行为方式，导入相应区域的GIS地图，对比目标出现的位置，估计目标可能出现的位置，预警或报警。
预警和报警系统——后台控制中心的输出是预警和报警系统的输入，负责设置预警和报警阈值，输出至控制中心预警信息，或至节点相应区域报警信息。
3关键技术及突破
1）传感器及节点
传感器的发展趋势是智能化、微功耗化（传感器的电源设计）、传感器与接口的防水设计。
采用嵌入式技术设计传感器。传感器的输入信息来源于传感器节点，经AD转换后存入存储器。CPU选用LPC2200，LPC2200是支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-S架构的CPU，并带有128/256K字节的高速Flash存储器，64脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、4路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断，广泛用于工业控制、医疗系统、访问控制等领域，因此可用于传感器信息的采集与存储。
电源选用尽可能节电的模块，采用具有功率开关和同步运行集成的特点，并待有储电功能。
图1传感器及节点图
2）网络结构
系统的网络结构采用短距离传输与长距离传输相结合的方式，传感器节点之间采用射频模块传输的方式。射频模块的核心系统是上海桑博科技有限公司的SM50模块，该模块是工业级数传模块，无遮挡的情况下通讯距离可达1公里。
远距离传输采用GPRS网络的方式，选用西门子公司的SIM300模块。
采用该网络结构的优点是其中之一的节点出现故障，不影响整个网络的效果，并且在可在服务器端定期可巡检一遍，如通过设置节点的输出模式，每小时或每天，各传感网的节点自动发送一行固定格式的信息，若某一节点未发送或发送不准确，中心将给出故障报警。
图2网络架构图
3）服务器端
为每个节点分配不同的ID，服务器端的软件，需要包含GIS地图的导入功能，并具备自动分区和识别节点的能力。
服务器端采用C/S架构，数据传输到服务器后存入数据库，C/S架构是服务器端的传统模式，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。
由于传感器节点数量的庞大及可扩展，服务器端要求配置较高，同时必须具备高级算法响应的能力。
4总结
基于传感网的防入侵系统，该系统具有基于传感网的架构及方案，集成了专用传感器、无线数据通信和后台控制系统，支持入侵报警和预警。基于传感网的防入侵系统可广泛用于校园保护、机场防护、小区安防、楼宇安保等方面，必将成为传感网与物联网的典型成功案例，因此极其推广价值。
参考文献
[1]潘林赵会群孙晶。基于网格技术的物联网Savant中间件的实现技术。《计算机应用研究》2007年24卷6期：292-294
[2]罗文丽“物联网”的梦想与现实《中国物流与采购》2008年4期：35-38
