4.2 信息分析处理
采取不同的传感器信息处理方式，可得到不同系统应用形式，并导致系统在灾情探测与
报警能力、协调控制能力和管理能力及系统本身与上级网络的信息交换等方面产生较大的差
别。因此，传感器信息的分析处理是智能建筑安全防范系统必须考虑的核心问题。
4.2.1 信号特征分析
各种灾情(非法入侵、火灾、煤气泄漏等)表现出来的一些特征，利用不同类型的传感
器可以敏感地感知，并产生相应的传感器输出信号。从信号处理角度分析，传感器输出信号
可以近似地看作是一个非平稳随机过程，利用信号检测和处理方法并结合信号的特性可以有
效地检测出灾情信号。
待 测
目 标
光学系统
(菲涅耳透镜)
热释电红
外传感器
报 警
电 路
信 号
处 理
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但灾情的发生是一个随机过程，因此，传感器输出信号x(t) 的变化是一个非稳定过程，
环境变化如时间、温度和人为其他活动等都可能影响x(t) ，即： x(t) 是随机信号，随时间
或环境变化而变化; x(t) 的背景噪声很强，其特征有时与被测信号及其相似。
x(t) 的表达式通常为：
? ? ?
+
=
无灾情
情
( )
( ) ( ) 有灾
( )
x t
x t x t
x t
n
n f
其中x (t) f —灾情特征信号;
x (t) n —其他因素引起的非灾情信号(噪声)。
显然， x (t) n 与x (t) f 互不影响，灾情发生时我们无法从x(t) 中分离出x (t) f ，但此时
x(t) 有较明显的变化(正向增加或负向减少)，且持续较长时间。因此，防范系统的关键就
是对x(t) 进行有效的分析处理，如图4 所示。
图4 信号分析处理
传感器输出信号x(t) 经处理后得到信号y(t) = T[x(t)] ，这个信号再经判断D[ y(t)] 判
断后产生输出结果。
寻找适当的信号处理算法T，在确保正确检测灾情的同时又具极低的误报警率，是安全
防范系统的首要任务。归纳起来，目前信号处理方法可划分为三大类：阀值比较法、类比判
断法和分布智能法。本文采用阈值比较法，它简单明了，易于实现。
4.2.2 信号处理——阀值比较法[5]
基本原理：直接将输出信号与预先设定值进行比较，当信号大于设定值时输出报警信号。
?? 固定阀值比较法
将传感器输出信号x(t) 幅值与预先设定阀值比较，该方法表达式如下：
? ? ?
≤
>
= =
y t S
y t S
y t T x t D y t
0 ( )
1 ( )
( ) [ ( )] [ ( )]
其中，S—设定阀值。
为提高可靠性和抗干扰能力，可对信号进行平均和延时处理，用x(t) 代替x(t) ，如下
所示：
x t dt
t t
x t t
t
o
∫ −
= 1
0
( ) 1 ( )
1
?? 变化率比较法
将x(t) 的变化率与设定阀值比较，以此来判断是否报警。
? ? ?
≤
>
= =
y t S
y t S
D y t
dt
y t dx t
0 ( )
1 ( )
( ) ( ) [ ( )]
传 感 器X(t) 信 号 处 理 T Y(t) 判 断 D
灾情
非灾情
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同理，可用x(t) 代替x(t) 来提高可靠性和抗干扰能力。
5. 基于无线传感器网络的安防系统运行流程
软硬件设计完成之后系统即可运行起来，大致分为三步，流程图如图5 所示。
首先，初始化基站节点及传感器端机节点。端机节点工作状态分为三种：全布防状态、
半布防状态和撤防状态。
其次，基站根据不同的中断信号进行不同的处理。
最后，完成命令后返回等待状态。
图5 系统运行流程图
6. 结束语
智能建筑自上世纪90 年代进人我国市场以来，国内也相继建成了一批智能建筑，它的
发展提供了许多值得研究的新课题，涉及建筑、信息、通讯等多项技术领域。
安全防范系统是智能建筑不可或缺的子系统，而目前普遍采用的是总线式或电话线式联
网方式，它们在布局和通信上存在一些不足之处，本文结合无线传感器网络的特点，对安全
防范系统的建立，包括传感器节点的布局、信号的采集、分析及处理进行了研究，系统可靠
方便，具有广泛的实际应用前景。
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参考文献
[1] 五岳独尊zzzz.请问3A 建筑是什么意思[EB/OL].http://zhidao.baidu.com/question/6367819.html?fr=qrl3，
2006-4-21.
[2] 孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005.5.
[3] 沈建华，杨艳琴，翟骁曙.MSP430 系列16 位超低功耗单片机原理与应用.北京：清华大学出版社，
2004.11 [4] Nordic.Single chip 433/868/915 MHz Transceiver nRF905[EB/OL].http://www.nordicsemi.no
[5] 小大.住宅小区消防报警系统设计[EB/OL].http://www.dq.shejis.com/new_lw/html/123768.shtml，2006.11
The Research on Safeguard System of Intelligent Building
based on WSNs
Deng Ying, Zhang Li, Liu Youyuan
Dept. of Logistics Engineering, Wuhan University of Technology, Hubei Wuhan, China (430063)
Abstract
There exists communication jam and wiring difficulty in tradition safeguard system of intelligent
building based on bus or telephone line. This paper introduces wireless sensor network(WSNs) into the
safeguard system, and discuses the basic architecture and concrete realization method of the system
based on WSNs. The system exerts the characteristics of WSNs- organizes conveniently and nimblysufficiently
to use a mass of sensor nodes which laid decentrally to collect information and then send it
to the central computer by sink nodes. The computer deals with the information and makes
corresponding response. This paper discusses the structure of the network, the collection and
processing method of information in details.
Keywords: Wireless Sensor Network, Intelligent Building,, Safeguard System
