基于ZigBee技術的巡更報警系統研究

楊 靜，汪鵬程

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

0 引言

巡更報警系統主要應用于學校、大廈、廠區、庫房等需要監測安全警報和有固定巡更作業要求的行業中，實現警情監測和對巡更人員及巡更工作記錄進行有效的監督和管理[1]。報警系統大多采用有線網絡傳輸報警情信號，布線成本高，施工量大，線路變更困難，易遭破壞；功能單一，不能自動查詢判斷是否誤報警。針對這一現狀，引入新興的近距離無線通信技術ZigBee，通過近距離ZigBee技術和遠距離無線電通信技術兩套組網，完全覆蓋系統的所有設備通信，并利用ZigBee技術進行報警身份驗證，其可移植性、實時性遠遠超過傳統的安防系統。

1 ZigBee技術

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術[2]。組網簡單靈活，網絡容量大、通信安全可靠。隨著我國物聯網正進入發展的快車道，ZigBee技術應用也逐漸成熟，目前ZigBee技術的應用范圍非常廣泛，如高速路上的照明燈的控制與檢修，無線遙控器，水、電、氣的自動監測等。ZigBee技術的應用前景被非常看好，ZigBee在未來的幾年里將在工業控制，工業無線定位，家庭網絡，汽車自動化，樓宇自動化，消費電子，醫用設備控制等多個領域具有廣泛的應用前景，特別是家庭自動化和工業控制，將成為今后ZigBee技術的主要應用領域。

2 整體系統方案設計

如圖1所示，系統可劃分位5個主要部分，分別為手持對講終端、報警器、信號轉換器、管理終端及網絡組建。

圖1 整體系統方案

手持對講終端需要實現語音對講、與報警器的身份驗證等功能；報警器則是監測入侵，并對入侵者進行身份校驗，并將報警信息發送出去；信號轉換器將多路報警器的信息數據進行收集，并轉換為無線電信號進行遠距離發送到管理終端；管理終端由信息收發器與PC端管理軟件組成，信息收發器接收手持對講終端的位置數據和報警器的報警數據，由管理軟件進行解析計算，并在軟件界面顯示出位置信息和報警信息。在有報警器被觸發且無法通過身份驗證時，軟件自動查詢距離報警點較近的手持對講終端，并發出緊急巡邏指令經信息收發器發送，再由接收到信息的手持對講終端去完成巡邏任務。

2.1 手持對講終端設計

如圖2，手持對講終端以STC8F2K64S2為核心，通過串口連接無線對講數傳收發模塊SR_FRS_1WU、Zigbee模塊DN-LN33，選擇TDA2822M作為音頻功放芯片。

圖2 手持對講終端設計

2.2 報警與身份驗證模塊設計

如圖3，報警器以STC8F2K64S2為核心，采集HC-SR501人體紅外感應模塊數據，識別報警信息，并通過DN-LN33無線模塊與手持終端的DN-LN33無線模塊進行身份驗證通信，最終再由報警器將報警和身份驗證信息通過Zigbee組網廣播發送給信號轉換器[3]。

圖3 報警與身份驗證模塊設計

2.3 信號轉換器設計與系統管理終端設計

MCU對以DN-LN33無線模塊組成的Zigbee網的各個傳感器信號及觸發的身份驗證信息進行收集，由于Zigbee的通信距離有限，信息數據不能直接發送到管理終端，需要信號轉換器將數據轉為無線信號（UHF）發送到管理終端。

MCU通過SR-FRS-1WU接收到無線信號，將數據初步解析，再經過USB轉串口模塊上傳給PC端管理中心軟件。

PC端管理中心軟件通過管理終端收發器，接收報警器信息、手持對講終端的位置路徑信息，并顯示在窗口界面。軟件接收到報警器數據后，根據身份驗證情況，對安保巡邏進行管理調度。

3 組網設計

系統整體采用無線組網方式[4]，實現全部信息數據的無線傳輸，使各個設備安裝便捷，免去或最大程度地減少網絡布線的工作量；易于進行網絡規劃和調整和網絡故障定位；在后期也很容易根據需求進行擴展。

如圖4所示，系統主要由兩套無線網絡，短距離Zigbee無線網絡主要應用在報警器與報警器、報警器與手持對講終端、報警器與信號轉發器之間進行信息傳遞，Zigbee網絡的大容量特性可以容納系統的各個設備節點；遠距離無線通信使用SR-FRS-1WU模塊以無線電信號的方式傳輸，應用在管理中心與各個手持終端、報警信號轉發器進行信息傳輸。

圖4 組網設計

4 結論

本文提出了一種基于ZigBee技術的巡更報警系統設計方案，利用ZigBee無線通信技術實現報警身份驗證功能，解決了傳統有線報警系統施工復雜、維護難、成本高以及使用環境受限等缺陷，提高了系統的擴展性和兼容性。但是，ZigBee作為一種新興的通信技術，在很多方面還存在著不足，需要不斷完善，本系統在技術參數、實驗論證和運行維護等方面還需進一步探討研究。