CN102254388B - 一种围栏防入侵无线传感网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种围栏防入侵无线传感网系统，包括至少两个倾角传感器节点，所述的倾角传感器节点安装在可晃动围栏上，并且组成自组织多跳网络；所述的倾角传感器节点用于监测是否有入侵行为，并将监测的结果发送给监测终端。本发明通过大量的倾角传感器节点组成自组织多跳网络，形成防入侵的监测系统，可以对切割围栏、攀爬围栏的行为进行有效地判断，并将判断结果传送到远程监控终端，第一时间发出预警信息，避免造成经济损失。

Description

一种围栏防入侵无线传感网系统
技术领域
本发明涉及入侵监控技术领域，特别是涉及一种围栏防入侵无线传感网系统。
背景技术
在一些重要场所，如机场、危险化学品集散地等，围栏是必不可少的保护措施。普通的围栏只能被动地防止非法入侵，对于切割围栏、攀爬围栏等行为无法发出预警信息。普通有线监控网络存在布线麻烦的问题，并且易受供电影响导致瘫痪。
现有专利申请“倾角传感器构成的传感器网络围栏防入侵检测方法”(专利号：200810060040X)介绍了倾角传感器构成的传感器网络作为围栏入侵检测的方法，给出了倾角传感器用于围栏防入侵的安装方法和检测方法，没有考虑倾角传感器节点通信方式和倾角传感器节点的设计及组网方式，也没有提供传感器节点定位、供电、低功耗等功能。由于围栏一般是用于大范围场地的防入侵保护，需要考虑随机安装、抗毁能力和长时间值守的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种围栏防入侵无线传感网系统，可以用于大范围场地的防入侵监测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种围栏防入侵无线传感网系统，包括至少两个倾角传感器节点，所述的倾角传感器节点安装在可晃动围栏上，并且组成自组织多跳网络；所述的倾角传感器节点用于监测是否有入侵行为，并将监测的结果发送给监测终端。
所述的所有倾角传感器节点是对等的。
所述的倾角传感器节点的安装角度与所述的围栏平面垂直。
所述的倾角传感器节点包括倾角传感器模块、微处理器模块和射频模块；所述的倾角传感器模块用于采集围栏倾斜角度信息，并对采集到的围栏倾斜角度信息进行信号处理；所述的微处理器模块用于控制所述的倾角传感器模块和射频模块，并根据所述的倾角传感器模块处理的信号判断是否有入侵行为；所述的射频模块用于与其他的倾角传感器节点进行相互通信，实现数据传输网络形成。
所述的倾角传感器节点还包括与微处理器模块相连的定位模块；所述的定位模块用于获取所述的倾角传感器节点的自身位置信息。
所述的倾角传感器节点还包括与倾角传感器模块、微处理器模块、射频模块和定位模块相连的电源模块；所述的电源模块用于倾角传感器节点中的各个模块提供电源并进行管理。
所述的电源模块包括与电池相连的太阳能电池板。
所述的微处理器模块在无入侵行为时处于睡眠状态，在有入侵行为并造成围栏晃动时所述的倾角传感器模块会产生一系列非直流信号触发微处理器模块进入活动状态。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过大量的倾角传感器节点组成自组织多跳网络，形成防入侵的监测系统，可以对切割围栏、攀爬围栏的行为进行有效地判断，并将判断结果传送到远程监控终端，第一时间发出预警信息，避免造成经济损失。本发明还通过在倾角传感器节点中加入定位模块，从而能够准确地对入侵行为发生位置进行有效判断。倾角传感器节点中还加入电源模块，利用电源模块与微处理器模块结合负责打开和关闭其他模块的供电通路，以实现低功耗。
附图说明
图1是本发明的基本布设图；
图2是本发明中倾角传感器节点系统框图；
图3是本发明监测入侵过程的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种围栏防入侵无线传感网系统，如图1所示，包括至少两个倾角传感器节点1，所述的倾角传感器节点1安装在可晃动的围栏2上，其安装角度与整个围栏2平面垂直，以使倾角传感器能探测到最大角度(±90度)，并且组成自组织多跳网络；所述的倾角传感器节点1用于监测是否有入侵行为，并将监测的结果发送给监测终端3。其中，在围栏2上安装的倾角传感器节点1具体高度和位置不限，围栏2的总数不受限制，监控终端3与倾角传感器节点1是通过无线链路进行通信的。所有的倾角传感器节点1是对等的，这样可以在某些节点遭遇阻塞时，整个检测网络仍能正常工作。其中，倾角传感器节点1无线工作频率为433MHz，节点的无线最大发送速率为512kbps，发送功率为10dBm，在离地面1米高度处，通视点对点最大通信距离为170米。
如图2所示，倾角传感器节点包括倾角传感器模块、微处理器模块和射频模块。倾角传感器模块内包括传感器单元和信号调理单元，传感器单元用于采集围栏倾斜角度信息，信号调理单元对采集到的围栏倾斜角度信息进行信号处理，如对信号进行滤波放大处理等。微处理器模块用于控制倾角传感器模块和射频模块，并根据倾角传感器模块处理的信号判断是否有入侵行为。该微处理器模块本身包含有一定容量的Flash和RAM，可以存储、运行代码或保存部分数据，其内部还集成有模数转换，并支持直接内存访问，微处理器模块是倾角传感器节点的核心单元。射频模块是该倾角传感器节点与其他节点通信的接口，用于与其他的倾角传感器节点进行相互通信，实现数据传输和网络形成。该倾角传感器节点内还包括定位模块，定位模块用于获取所述的倾角传感器节点的自身位置信息，如可采用GPS定位模块或北斗定位模块提供传感器节点的经纬度信息，以便提供发生入侵区域的位置信息。倾角传感器节点还包括与倾角传感器模块、微处理器模块、射频模块和定位模块相连的电源模块，电源模块中包括有锂电池和太阳能电池板，锂电池向倾角传感器节点中的各个模块提供电源，太阳能电池板在锂电池电压低于在先设定的阈值时便自动为锂电池进行充电，电源模块还能与微处理器模块结合负责打开和关闭某些模块的供电通路，从而实现低功耗。
倾角传感器节点内的微处理器模块的工作状态分为活动状态和睡眠状态，大部分时间(如在无人入侵时)微处理器模块处于睡眠状态，一旦有入侵信号则通过中断激活睡眠状态进入工作状态，即倾角传感器模块会产生一系列非直流信号触发微处理器模块进入活动状态，以节省功耗。微处理器模块进入工作状态后，则启动其内部的模数转换，并采用直接内存访问的方式使微处理器模块内核专心运行检测算法，从而判断是否有入侵。
本发明监测入侵过程如图3所示。
(a).倾角传感器节点启动。
(b).获取倾角传感器节点位置信息，加入网络，并保存相应的路由信息。
(c).倾角传感器节点中的微处理模块进入休眠状态等待外部中断触发。
(d).有入侵倾角传感器输出一个脉冲触发微控制器进入工作状态。
(e).倾角传感器节点进入工作状态，启动模数转换，采用直接内存访问，内核完全运行检测算法，判断入侵的类型。
(f).倾角传感器节点将判断结果通过多跳网络传送到监控终端，并返回(c)。
不难发现，本发明通过大量的倾角传感器节点组成自组织多跳网络，形成防入侵的监测系统，可以对切割围栏、攀爬围栏的行为进行有效地判断，并将判断结果传送到远程监控终端，第一时间发出预警信息，避免造成经济损失。本发明还通过在倾角传感器节点中加入定位模块，从而能够准确地对入侵行为发生位置进行有效判断。倾角传感器节点中还加入电源模块，利用电源模块与微处理器模块结合负责打开和关闭其他模块的供电通路，以实现低功耗。因此该系统可以随机布设，长时间值守，不需手工布线，安装方便，抗毁能力强。

Claims (6)

1.一种围栏防入侵无线传感网系统，包括至少两个倾角传感器节点（1），其特征在于，所述的倾角传感器节点（1）安装在可晃动的围栏（2）上，并且组成自组织多跳网络；所述的倾角传感器节点（1）用于监测是否有入侵行为，并将监测的结果发送给监测终端（3）；所述的倾角传感器节点（1）包括倾角传感器模块、微处理器模块和射频模块；所述的倾角传感器模块用于采集围栏倾斜角度信息，并对采集到的围栏倾斜角度信息进行信号处理；所述的微处理器模块用于控制所述的倾角传感器模块和射频模块，并根据所述的倾角传感器模块处理的信号判断是否有入侵行为；所述的射频模块用于与其他的倾角传感器节点进行相互通信，实现数据传输和网络形成；所述的倾角传感器节点（1）还包括与微处理器模块相连的定位模块；所述的定位模块用于获取所述的倾角传感器节点的自身位置信息。
2.根据权利要求1所述的围栏防入侵无线传感网系统，其特征在于，所述的所有倾角传感器节点（1）是对等的。
3.根据权利要求1所述的围栏防入侵无线传感网系统，其特征在于，所述的倾角传感器节点（1）的安装角度与所述的围栏（2）平面垂直。
4.根据权利要求1所述的围栏防入侵无线传感网系统，其特征在于，所述的倾角传感器节点（1）还包括与倾角传感器模块、微处理器模块、射频模块和定位模块相连的电源模块；所述的电源模块用于倾角传感器节点中的各个模块提供电源并进行管理。
5.根据权利要求1所述的围栏防入侵无线传感网系统，其特征在于，所述的电源模块包括与电池相连的太阳能电池板。
6.根据权利要求1所述的围栏防入侵无线传感网系统，其特征在于，所述的微处理器模块在无入侵行为时处于睡眠状态，在有入侵行为并造成围栏晃动时所述的倾角传感器模块会产生一系列非直流信号触发微处理器模块进入活动状态。
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