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1、上海交通大学工程硕士学位论文 摘要 - I - 紫蜂无线分布式监控系统研究与实现 摘 要 随着科学技术的飞速发展，各级保密机关、博物馆、银行机构的重要文件、设备及特殊人群如矿工的安全监控问题越来越受到相关单位的重视，迫切需要一套更加安全、实时的监控系统。而现有的监控系统，如目前市场上常见的视频监控、红外感应、磁感应方式监控、蓝牙无线监控等皆存在诸多不足。这些系统或者功耗偏高，或者容易受到外部条件的干扰，又或者成本过高且不能实时监控。 基于IEEE802.15.4标准的紫蜂（Zigbee）无线分布式监控系统很好的弥补了以上不足。该技术是一种短距离、低速率无线网络技术。其低功耗、易部署等特性，使它
2、在无线监控、工业自动化、家居智能化等领域成了应用研究的热点。结合GSM网络技术，可方便地实现对紫蜂监控网络的远程监控。 本文给出的是基于紫蜂技术的无线分布式安全监控系统方案。 在硬件上，该设计数据处理部分采用超低功耗的 16 位单片机 MSP430。本地控制芯片采用低功耗、高性能的 MC9S08GB60 的 8 位单片机及 MC13192 的紫蜂（Zigbee）射频芯片。其辅助功能实现上采用 MT8880 DTMF 拨号芯片和外置 MODEM。 在软件上，对于单片机和紫蜂（Zigbee）协议栈部分的开发采用 C 语言实现，在中心控制台利用 Visual Basic 6.0 设计出可视控件、窗体
3、和设计器等元素和工具，从而开发出优秀的人机界面。 研究结果充分显示了该技术的可行性和灵活性，具有很好的实用前景。 关键字关键字 紫蜂技术 分布式监控系统上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT - II - STUDY AND REALIZATION OF ZIGBEE-BASED WIRELESS DISTRIBUTED MONITORING SYSTEM ABSTRACT With the rapid development of science and technology, more and more attentions are paid to the security of
4、the important documents in sorts of secret departments, museums, all kinds of banks and the special persons, which make a more secure and real time monitoring system an urgent demand. There are many inadequacies in existing monitoring systems in the market, such as video surveillance, infrared senso
5、rs, magnetic induction methods monitor, Bluetooth wireless monitoring and so on. Those systems are or with high power, or susceptible to be interfered by external conditions, or costly and can not be real-time monitoring The zigbee-based wireless distributed monitoring system, based on IEEE802.15.4
6、standard, makes up the above inadequacies. This technology is a short distance, low-rate wireless network technology. Its features, as low power consumption, easy to deploy, make it hot in the applied research of wireless monitoring, industrial automation and intelligent home areas. Its convenient t
7、o achieve the remote monitoring zigbee system combined with GSM network technology. The wireless distributed monitoring system showed in this article base on the zigbee technology. In hardware, the article chooses the ultra low-power 16-bit microcontroller MSP430 in data processing, the low-power, h
8、igh-performance 8-bit microcontrollers MC9S08GB60 and the Zigbee radio chip MC13192 in local control chip, the MT8880 DTMF dialing chips in auciliary function and external modem. In softeware, the design used the C language to develop the MCU and Zigbee protocol stack, the Visual Basic 6.0 in design
9、ing visual controls, form and design elements and tools to develop excellent human-machine interface. The research results fully demonstrate the feasibility and flexibility of the technology, which has good practical prospect. Key Words: Zigbee Technology, Distributed Monitoring System 上海交通大学工程硕士学位论
10、文 上海交通大学 学位论文原创性声明 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 上海交通大学工程硕士学位论文 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印
11、件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 保密，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期：2009年 10月 1日 日期：2009年 10月 1日 上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 无线传感器网络概述 - 1 - 第一章第一章 无线传感器网络概述无线传感器网络概述 当今时代，随着计算机通信技术、微电子技术的飞速发展，网络技术广泛应用于各种场所，人们逐渐进入到了一个高速度、多媒
12、体、智能化、个人化、全球一体化的信息环境当中12。在跨入了信息化生存和个人网络的新境界之后，人们对各种设备、物品存放的安全性的需求，就不再仅仅局限于保险柜和密码箱，而是更希望能够实现实时监控，杜绝恶意窃取，在万一不幸被盗窃时能够及时准确地报警。特别是在保密机关3，敏感通信设备的失窃直接影响着国家机密的安全性；在金融系统，钱币机、网络服务器、自动柜员机的失窃将导致国家严重的经济损失；在博物馆、展览馆里，文物和艺术品的失窃将导致国家经济和文化的双重损失；在物业管理系统，住户的财产失窃将导致民众的经济损失；在某些特殊的人群之中，旅游团队、儿童、残疾人士及需要特殊照顾的病人的丢失，也是一个亟待解决的社
13、会问题。因而，对保密设备、特殊人群等进行监控的监控系统就应运而生。紫蜂无线分布式监控系统就是对特殊保密设备、贵重物品及特殊人群进行实时监控的系统，其目的是保证特殊设备的正常安全运行、贵重物品的安全保管和特殊人群的不至丢失，提高运行和保管的维护效率，减少人员的配置，实现科学的管理。 1.1监控系统当前状况 1.1监控系统当前状况 目前市场上经常见到的监控设备主要有视频监控、红外感应、磁感应方式监控、蓝牙无线监控以及其它的监控设备。监控方式有主动型、被动型等。 1.1.1 视频监控视频监控 视频监控以其直观、方便，信息内容丰富而广泛应用于许多场合。随着计算机、网络以及图像处理、通信传输、自动化技术
14、的发展，视频监控技术也有了质的飞跃。视频监控设备采用的监控方式属于被动型。目前视频监控技术主要应用于闭路监视系统，该系统是在一个固定空间装置录影设备监控此空间的一切活动的系统，主要有以下三个主要部分组成: (1) 摄影机 摄影机如同人之视网膜，将所见事物忠实的录制下来。传统的都是带有黑白镜头，近年来则以彩色为主。所传信号以往是类比式，现代则被数位式取代，类比式构建在不同频率的正弦信号的组合，属于线性信号，此信号如果被传送的太远，它就变得微弱以致难以读取。一个远距离的微弱影象，若以类比式信号传送，要使其清晰放大或恢复成原来的样子相当困难。数位式由于是以绝对的0, 1组合，容易处理及控制，传输速度
15、快并且容易读取。不过由于能够呈现较为优质画面的摄影机对其解析度和感光度也要求很高，因而导致价钱也高居不上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 无线传感器网络概述 - 2 - 下。 (2) 影像处理、储存和传输设备 影像由摄影机摄取后，必须经过压缩及传送到录影机，然后将摄取的画面储存。录影机能长时间录影以供长期监控用。影像处理则有影像压缩处理器或多格画面处理器供使用者使用，依实际需要选择。 (3) 监视器 监控器是此系统的终端设备，可供警卫人员随时监视，以保证及时的了解现场发生的事件，从而作出相应的控制。但需要注意画面尺寸大小以及是否为彩色和解析度如何等问题，以提升品质。如果光线不足，画面模糊、颜色难辨，监视者可能无法通过监视器辨认，系统功能将大打折扣。 1.1.2 红外感应监控红外感应监控 红外感应监控设备是运用光电装置，发射红外线至接收器，当光线被阻隔时，不管时间长短，均会触发警报。因此此种感应器必须有两个器材，一个是发射装置、另外一个是接收设备，两者组合成防护线，若中间有物品遮断红外线，从而导致无法正常接收来自发送端的信号，则立即发出报警信号。 此设备采用的是主动型的监控方式，它的优点是全天候工作，可根据周界的不同安全级别选用不同距离、不同射线的红外对射设备。该设备因其造价
