监狱环境下基于无线传感器网络技术的监控报警系统设计与实现

论文摘要

本文在深入了解国内监狱监控报警系统发展现状的基础上,根据传感器技术的发展和无线传感网络的发展,提出了一种基于热释电红外和超声波传感技术的无线传感器网络监控报警系统设计方案,该系统选择热释电红外传感器与超声波传感器相结合的方式,按照优势互补的原则,能有效地解决由于单一传感器自身缺陷导致的漏报、误报等问题,是可取的人工智能安防方案。针对这种系统的设计与实现的问题,本文做了以下工作:1、提出了系统总体设计方案,包括系统设计总体目标,软硬件平台设计要求概述,网络组网设计;通过对基于被动热释电红外传感和超声波传感技术的监控报警技术进行性能分析及比较,对基于热释电红外和超声波双鉴传感器报警技术的应用进行了初步研究。在系统设计完成后对系统进行了组网试验和测试,对试验结果进行了分析,实验表明,按照设计方案,系统能可靠工作,具有实用性。2、设计实现了基于GAINz节点平台的综合热释电红外传感器和超声波传感器技术的PIUS-GAINz（pyroelectric infrared and ultrasonic sensor）节点。主要利用现有传感器平台GAINz节点提供的标准接口,设计相应的具有升压稳压功能的集成电路对热释电红外的采集的模拟信号进行ADC转换等处理,对SRF08超声波传感器进行控制触发等操作,再把热释电红外传感器和超声波传感器采集的信息在AVR64处理器上进行综合处理,然后传输到GAINz平台。3、设计实现了简易终端监控报警软件,包括软件的功能和结构、监控系统的功能实现以及数据存储三个部分,其中主要工作是对报警功能实现部分进行设计,包括串口通信设计、界面设计和节点报警功能模块设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.1.1 无线传感器网络研究背景及其意义
• 1.1.2 无线传感器网络系统架构
• 1.1.3 传感器节点结构
• 1.1.4 无线传感器网络应用简介
• 1.2 监狱监控报警系统现状概述
• 1.2.1 监控报警系统简介
• 1.2.2 监狱监控报警系统发展趋势
• 1.2.3 基于无线传感器网络技术的监狱监控报警系统研究意义
• 1.3 论文的主要研究内容与组织安排
• 第二章 系统总体设计及传感器报警技术工作特性
• 2.1 引言
• 2.2 系统总体概述
• 2.3 系统总体设计方案
• 2.3.1 系统工作流程
• 2.3.2 节点软硬件平台设计概要
• 2.3.3 系统网络设计
• 2.4 传感器监控报警技术工作原理及特点
• 2.4.1 热释电红外传感器报警技术分析
• 2.4.2 超声波传感器报警器
• 2.4.3 基于热释电红外和超声波双鉴传感器报警技术工作特性
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于热释电红外和超声波双鉴传感器探测节点的设计与实现
• 3.1 引言
• 3.2 节点整体体系结构
• 3.3 GAINz节点平台简介
• 3.3.1 GAINz节点概述
• 3.3.2 微处理器模块
• 3.3.3 无线通信模块
• 3.3.4 节点标准接口50-pin
• 3.4 基于热释电红外和超声波传感器探测模块的设计
• 3.4.1 探测模块整体设计简介
• 3.4.2 微处理部分
• 3.4.3 升压稳压电路部分
• 3.4.4 红外传感采集部分
• 3.4.5 超声波传感器采集部分
• 3.4.6 探测模块硬件实现
• 3.5 节点平台应用程序设计
• 3.5.1 应用程序设计概述
• 3.5.2 节点平台的应用程序设计
• 3.5.3 传感器信息采集部分程序设计
• 3.6 节点平台采集信息实现测试
• 3.7 小结
• 第四章 监控报警系统终端软件设计与实现
• 4.1 引言
• 4.2 监控报警终端软件设计简介
• 4.2.1 软件概述
• 4.2.2 软件结构设计
• 4.3 软件监控报警功能设计
• 4.3.1 串口创建
• 4.3.2 界面设计
• 4.3.3 报警功能的设计
• 4.3.4 数据存储
• 4.4 小结
• 第五章 系统测试实验
• 5.1 引言
• 5.2 组网实验
• 5.2.1 实验简介
• 5.2.2 实验组网原理
• 5.2.3 实验测试
• 5.3 小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果