傳感器在筆記本防盜器中的應用

2. 2 　裝置構建

定義節點1 啟動模式為事件觸發模式,即節點經常處于低功耗的休眠模式,當節點在z 軸向上有一定的移動時,加速度傳感器能采集到加速度信息,便通知單片機激活節點為發送模式;當節點靜止,即加速度傳感器采集到加速度為0 時,節點自動進入休眠模式,以減少功耗,并在主人離開座位前,將節點1 固定于PC 上。

據調查,主人在火車上離開電腦的時間不會太久,故系統將節點2 (LED 燈上并接蜂鳴片) 設置為接收模式,板內燒有一個判決程序:通過對火車晃動引起加速度的收集及綜合分析,設定確定的閾值,閾值大于火車晃動引起的加速度小于異常移動引起的加速度。隨身攜帶節點2 ,只要筆記本一有異常移動便會報警。由于節點數只有2 個,系統可以快速建立通信;而且節點尺寸為37. 67 mm ×25. 80 mm ,適合車廂內狹小的空間應用。

通過隨時隨地修改C 語言源代碼和變換傳感器模塊(通過擴展插槽) ,還可以組建其他功能無線通信網:可以用1 號板監視溫度傳感器變化,用2 號板遠程監視溫度變化;可以增加無線節點板建設更復雜的多節點無線傳感器網絡(Simplici TI 單個網絡最多可以支持255 個節點) 。綜上所述,可以定義“隨用隨建”為:通過幾個簡單的無線節點板和基本配置的PC ,隨時隨地快速組建一個基于Simplici TI 通信協議的WSN ,實現信息的采集、處理、傳輸功能。它最大能容納256 個節點(包括網關) ,且可以隨時修改源代碼實現多種功能。這樣既方便又最大程度地節省了成本和功耗。完成任務后,節點自動轉入休眠模式,收回節點,按鍵關閉節點電源。

3 　測試結果及分析

通過測試從時延、功耗和誤報率等幾方面*價防盜器的性能。

(1) 時延。為了節能,開啟節點電源后其處于休眠模式。經過大量的實驗室測試,節點從休眠到工作激活的時延為15 ms ,設備搜索時延一般為30 ms ,活動設備信道接入時延為15 ms ,理想時延共60 ms ,但考慮到車廂內電磁環境復雜,影響傳播因素較多,把時延定為0. 1 s。

(2) 功耗。以433 MHz 頻率為標準,在正常工作模式下,所有引腳都工作的電流消耗為14. 8 mA ;睡眠模式下為0. 2μA ;節能模式下為29. 4μA。整個系統的大部分時間處于休眠節能模式,如果PC 有人為移動,就通過事件觸發機制再次喚醒該節點的單片機。系統一旦進人節能模式,通過電源管理電路,將除單片機、射頻模塊和硬件看門狗以外器件的供電切斷,這時只有硬件看門狗、單片機的串口中斷邏輯和射頻模塊消耗電能,可以最大限度地節約電能。

(3) 誤報率。誤報率是系統最復雜、最難解決的問題。在此,提出利用判決程序、計算閾值,通過判斷是否超過閾值來決定是否報警,在大大降低了誤報率的同時,盡可能地避免漏報。

4 　結　語

無線傳感器網絡被認為是21 世紀最重要的技術之一。在此,基于WSN ,著眼解決筆記本等貴重物品的防盜問題,設計出微功耗筆記本防盜器。文章創新點在于:

(1) 通過分析大量的火車晃動所引起的x , y , z 軸加速度數據和一般人移動PC 所引起的加速度數據,利用統計方法確定一個閾值。閾值大于火車正常晃動加速度;小于人為移動加速度。利用閾值編寫判決程序,判斷筆記本是否為異常移動而進行報警。

(2) 提出了“隨用隨建”的概念,使網絡可以隨時隨地快速組建,大大地拓展了防盜器的應用場合;采用事件觸發模式來激活節點, 大大降低了節點和系統的功耗。