基于WSN的小区自行车防盗系统设计方案解析

近年来，随着无线通信、微电子技术、传感器技术以及嵌入式计算等技术的不断进步，推动了低成本、低功耗的无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）的发展，促使WSN成为当今活跃的研究领域［1］。WSN由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者［2］。无线传感器网络在军事和民用领域都有广阔的应用前景。本文把WSN引入到小区的自行车防盗系统中，给出了一套基于WSN的小区自行车防盗系统的设计方案。为小区自行车的管理，尤其是防盗提供保障。
　　1 系统方案
　　居民小区通常规划在两幢居民楼中间或集中的一片区域停放自行车等两轮车辆。如图1所示，自行车通常被放置在指定车位中，为了加强对自行车的管理，本文引入WSN技术。防盗系统由信息采集和报警提示两部分组成。
　　（1）信息采集
　　首先，为每一辆自行车配备一块具有唯一ID的电子锁作为小区内自行车的标识。该电子锁具有WSN节点功能，可以检测是否断线、电池电量，同时具有无线通信能力，能够将检测到的信息以多跳方式向观测点发送。为便于收集信息，同时为观测者提供定位信息参考，在指定位置（如车棚、居民楼、路灯杆）部署汇节点，如图1的Sink装置所示。与传统WSN不同的是，汇节点的位置不是随机的，其部署要考虑到小区自行车停放区域的大小、小区的布局等因素。汇节点接收传感节点的信息，并转发给观测者。
　　（2）报警提示
　　观测站设置在值班室内，如图1所示。由运行于PC机上的监控软件管理WSN收集到的信息，监控软件能够显示自行车在小区中的大致位置，显示电子锁的电池电量，提示更换电子锁电池，提示电子锁暴力开启，提示自行车越界。
　　
　　值班人员在得到监控系统的提示后，可以快速采取相应行动，避免自行车失窃。
　　2 系统硬件设计
　　小区自行车防盗系统硬件设计的核心是WSN节点设计。按照在系统中承担的任务划分，可将WSN节点划分成一般传感节点和Sink节点。但这两类节点只是在软件功能上存在差异，而硬件设计并无本质不同。