基于ZigBee的区域定位的小区汽车安防系统设计方案

　　协调器是ZigBee网络的汇聚节点，负责开启ZigBee网络，给新入网节点分配网络地址，汇聚和处理网络数据，与PC机进行串口通信等。硬件部分由CC2530芯片、电源管理单元、串口模块以及天线、晶振等电路组成，串口模块用来与PC机上的串口通信软件进行通信。

　　3 系统软件设计

　　本系统的软件设计主要包括遥控节点、传感器节点、网关、WEB服务器和数据库服务器等部分。

　　3.1 遥控节点

　　遥控节点的软件部分主要实现液晶的驱动和显示、按键的处理、LED的控制以及与传感器节点的通信。

　　3.2 传感器节点程序设计

　　传感器节点的软件部分主要实现红外模块的驱动和控制、报警电路的控制以及与遥控节点、父节点、协调器之间的通信。

　　3.3 网关程序设计

　　网关是连接ZigBee网络和Internet的桥梁，其软件部分包含协调器软件和串口通信软件两部分。

　　当协调器收到传感器节点传来的“开启/关闭成功”、“报警”等信息时，协调器会解析信息并以相应的格式通过串口传给串口通信软件。串口通信软件会根据串口数据帧格式解析串口数据，并根据数据内容设置数据库中对应表格相应元素的值。另外，串口通信软件能监控串口的状态，并能实时显示解析的信息，值得注意的是，在打开串口前必须先设置好串口通信的参数。

　　3.4 上位机软件设计

　　为方便管理，系统使用Java Web等技术开发了基于MVC(ModelViewController)模型的B/S(Browser/Server)架构的上位机管理软件。

　　作为B/S架构软件的支撑，Web服务器和数据库服务器必不可少。考虑到成本和小区用户量等因素，Web服务器使用了免费的轻量级应用服务器Tomcat，数据库服务器则使用了体积小、速度快、成本低的MySQL。另外，为了方便开发，系统使用了Apache Jakarta项目组开发的应用框架Struts2配合Web网页的开发，并且使用功能强大的对象/关系映射(Object Relational Mapping)框架Hibernate配合数据库的开发，保证了源码的简练和完全面向对象的风格。

　　上位机管理软件分停车场管理员和普通用户两部分开发。停车场管理员部分主要实现查看所有用户信息、查看汽车状态、监控车库状态、删除用户、添加新用户、修改密码等功能，普通用户部分主要实现查看汽车状态、查看和修改个人信息等功能。

　　4 区域定位的实现

　　ZigBee短距离通信技术标准有一个显著的特点：每个新加入的节点必须通过一个在其通信范围内的路由器(系统中为锚节点)才能入网。根据这一特点，系统实现了区域定位的功能。

　　系统在每个锚节点中设ZigBee网络唯一的RouterID作为子节点的ParentID，并且锚节点所管辖的范围(用车库号表示，即图1中锚节点定位区域)与RouterID建立一一对应关系存储，在数据库中的MatchAddress数据表中。因此，当传感器节点请求到锚节点的ParentID，并通过ZigBee网络、网关转发到服务器时，服务器就能找到对应的车库号，得知汽车目前所在的位置。

　　系统提供了以车库为单位的区域定位监控界面，如图7所示。车库为黄色表示该车库内的汽车一切正常，车库为红色则表示该车库内存在异常汽车，停车场管理员点击进入红色车库就可以看到异常汽车及车主的详细信息，方便管理员通知小区保安进行查看。

　　这种定位方法只是一种粗略的定位，会受节点通信距离的影响，目的是方便管理员通知保安人员迅速找到异常汽车。在实际测试中，受到汽车车门等障碍物的干扰，传感器节点的通信距离大概在10～20 m左右。

　　结语

　　系统为实时监控小区内汽车安防状态而设计，很好地利用了ZigBee网络和Internet的优良性能，克服了传统汽车安防系统噪声扰民、反应慢、监控范围小等缺点，提高了物业公司保护居民财产安全的能力。并且系统具有很强的扩展能力，在传感器节点上可以添加其他类型传感器以实现更多功能，如添加温度或烟雾传感器可以及时预警和监测火灾等。实际运行测试显示，系统能够正常实现上述功能。