基于ZigBee技术的巡更报警系统研究

杨 静，汪鹏程

（1.广西大学电气工程学院，广西 南宁 530004；2.桂林理工大学南宁分校，广西 南宁 530000）

0 引言

巡更报警系统主要应用于学校、大厦、厂区、库房等需要监测安全警报和有固定巡更作业要求的行业中，实现警情监测和对巡更人员及巡更工作记录进行有效的监督和管理[1]。报警系统大多采用有线网络传输报警情信号，布线成本高，施工量大，线路变更困难，易遭破坏；功能单一，不能自动查询判断是否误报警。针对这一现状，引入新兴的近距离无线通信技术ZigBee，通过近距离ZigBee技术和远距离无线电通信技术两套组网，完全覆盖系统的所有设备通信，并利用ZigBee技术进行报警身份验证，其可移植性、实时性远远超过传统的安防系统。

1 ZigBee技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术[2]。组网简单灵活，网络容量大、通信安全可靠。随着我国物联网正进入发展的快车道，ZigBee技术应用也逐渐成熟，目前ZigBee技术的应用范围非常广泛，如高速路上的照明灯的控制与检修，无线遥控器，水、电、气的自动监测等。ZigBee技术的应用前景被非常看好，ZigBee在未来的几年里将在工业控制，工业无线定位，家庭网络，汽车自动化，楼宇自动化，消费电子，医用设备控制等多个领域具有广泛的应用前景，特别是家庭自动化和工业控制，将成为今后ZigBee技术的主要应用领域。

2 整体系统方案设计

如图1所示，系统可划分位5个主要部分，分别为手持对讲终端、报警器、信号转换器、管理终端及网络组建。

图1 整体系统方案

手持对讲终端需要实现语音对讲、与报警器的身份验证等功能；报警器则是监测入侵，并对入侵者进行身份校验，并将报警信息发送出去；信号转换器将多路报警器的信息数据进行收集，并转换为无线电信号进行远距离发送到管理终端；管理终端由信息收发器与PC端管理软件组成，信息收发器接收手持对讲终端的位置数据和报警器的报警数据，由管理软件进行解析计算，并在软件界面显示出位置信息和报警信息。在有报警器被触发且无法通过身份验证时，软件自动查询距离报警点较近的手持对讲终端，并发出紧急巡逻指令经信息收发器发送，再由接收到信息的手持对讲终端去完成巡逻任务。

2.1 手持对讲终端设计

如图2，手持对讲终端以STC8F2K64S2为核心，通过串口连接无线对讲数传收发模块SR_FRS_1WU、Zigbee模块DN-LN33，选择TDA2822M作为音频功放芯片。

图2 手持对讲终端设计

2.2 报警与身份验证模块设计

如图3，报警器以STC8F2K64S2为核心，采集HC-SR501人体红外感应模块数据，识别报警信息，并通过DN-LN33无线模块与手持终端的DN-LN33无线模块进行身份验证通信，最终再由报警器将报警和身份验证信息通过Zigbee组网广播发送给信号转换器[3]。

图3 报警与身份验证模块设计

2.3 信号转换器设计与系统管理终端设计

MCU对以DN-LN33无线模块组成的Zigbee网的各个传感器信号及触发的身份验证信息进行收集，由于Zigbee的通信距离有限，信息数据不能直接发送到管理终端，需要信号转换器将数据转为无线信号（UHF）发送到管理终端。

MCU通过SR-FRS-1WU接收到无线信号，将数据初步解析，再经过USB转串口模块上传给PC端管理中心软件。

PC端管理中心软件通过管理终端收发器，接收报警器信息、手持对讲终端的位置路径信息，并显示在窗口界面。软件接收到报警器数据后，根据身份验证情况，对安保巡逻进行管理调度。

3 组网设计

系统整体采用无线组网方式[4]，实现全部信息数据的无线传输，使各个设备安装便捷，免去或最大程度地减少网络布线的工作量；易于进行网络规划和调整和网络故障定位；在后期也很容易根据需求进行扩展。

如图4所示，系统主要由两套无线网络，短距离Zigbee无线网络主要应用在报警器与报警器、报警器与手持对讲终端、报警器与信号转发器之间进行信息传递，Zigbee网络的大容量特性可以容纳系统的各个设备节点；远距离无线通信使用SR-FRS-1WU模块以无线电信号的方式传输，应用在管理中心与各个手持终端、报警信号转发器进行信息传输。

图4 组网设计

4 结论

本文提出了一种基于ZigBee技术的巡更报警系统设计方案，利用ZigBee无线通信技术实现报警身份验证功能，解决了传统有线报警系统施工复杂、维护难、成本高以及使用环境受限等缺陷，提高了系统的扩展性和兼容性。但是，ZigBee作为一种新兴的通信技术，在很多方面还存在着不足，需要不断完善，本系统在技术参数、实验论证和运行维护等方面还需进一步探讨研究。