作者/ 梁兴通 李扬 广东工业大学(广东 广州 510006)
摘要：本文介绍了智能家居安防终端监控体系的规划和完结，选用根据ZigBee无线网络技能的CC2530收发模块，经过与温度、红外传感器、霍尔传感器的衔接，完结各项信号的数据收集，并完结室内温度、烟雾、防盗、煤气走漏监测等报警体系的软件规划，完结对家居中各种监控，在保证报警的一起会采纳相应的安全措施。
导言
智能家居[1]是以住所为渠道，装置有智能家居监控体系的寓居环境，作为一个综合性智能体系，经过物联网、传输技能、智能操控等先进的新技能完结智能化家居办理。智能家居体系[2]所包含子体系中，安防最为要害，因而，研制安全牢靠和性价比高，且便利易用的智能家居安防体系有着重大含义。
选用无线通讯技能既漂亮又牢靠，可革除繁琐凌乱的布线，只需一个模块就可替代很多线材，其间，ZigBee自组网技能[3]具有容量大、时延小、功耗低、长距离传输、速率低、安全牢靠、作业灵敏等特色，适用于构建家庭网络。
本文研讨一个具有丰厚功用、安全牢靠的智能家居安防体系解决计划，所规划体系当有侵略者时，安防体系都能及时宣布报警，并告诉小区物管或家庭主人，一起，家中摄像头也翻开进行抓拍，便于后期剖析处理，有用削减录像及存储容量。
1 体系总体规划与作业原理
1.1 体系总体规划
智能家居安防监控体系组成[4]为红外和霍尔探测器，温度、烟雾和气体等传感器，摄像头及计算机、手机等，还需求起中心传输效果的网络数据传输模块，本规划挑选根据ZigBee技能的CC2530模块。温度传感器装置在客厅、厨房、主卧、客卧、书房;烟雾传感器和摄像头装置在大门、主卧、客卧;霍尔探测器装置在房门上;红外探测器装置在窗户上。在厨房装置特别气体探测器，以检测煤气走漏状况，如表1。各传感器信号经过ZigBee传输至与上位机衔接的接纳模块，并于用户界面显现及剖析，如图1所示。
1.2 ZigBee无线网络技能原理
ZigBee协议栈最下面是物理层(PHY)、介质拜访层(MAC)和数据链路层，都由IEEE802.15.4规范界说，在此之上是网络层和运用层规划，如图2所示为ZigBee协议栈的结构图。
1.2.1 ZigBee协议栈物理层
物理层规范有两个，都选用扩频技能，数据包格局也相同，其首要差异在于一个作业在2.4GHz频率，而另一个作业在838/915MHz频率。 ZigBee物理层由同步包、物理层包头、物理层净荷三部分组成。
1.2.2 ZigBee协议栈MAC层
MAC层由其对应的PHY层决议，能够完结各种不同功用，其完结首要功用包含设备无线链路树立、停止和保护，其数据包信息分别是载荷、帧头和帧尾。
1.2.3 ZigBee协议栈运用层和网络层
协议栈运用层中，运用支撑子层保证绑定设备的通讯。ZigBee设备功用是确认设备在网络中的方位和树立网络设备间安全运用层。
网络层为MAC供给其作业进程中所需接口函数，以保证MAC层正常运作，且为运用层供给所需服务接口，还可供给数据和办理服务实体。此外，办理实体还能够运用网络层数据完结网络办理，以便对网络信息库进行监测和保护。
2 智能家居安防体系
2.1 安防体系硬件规划
在实践运用中，将温度传感器、霍尔传感器、气体探测器、红外探测器与CC2530传输模块衔接，各需求一组，并使之完结与微机的通讯。CC2530硬件规划分为主控电路、射频前端电路、传感器电路等。其间最为首要的是主控电路，担任操控CC2530的作业进程。其电路衔接示意图如图3所示。射频前端电路则决议着传输的质量，芯片的输出信号为差分信号，所以射频前端参加差分单端转化电路，另外在射频前端需进行阻抗改换。
2.2 硬件通讯功用完结
CC2530作为构建无线网络的中心器材，不只契合ZigBee技能，并且还具有强壮的串行通讯接口，使其运用规模愈加广泛。其内核为增强型8051，可是鉴于体系节点多、数据量大等原因，需求凭借具有强壮数据处理功用的计算机完结数据的处理、剖析及操控，和谐器只做网络办理及数据中转功用。体系经过接口电路将CC2530的串行接口和PC机的COM口相连，完结无线网络与运转操控体系的PC机彼此通讯，合作LabVIEW内置的串口操控模块完结各个传感器与主机通讯。
3 智能家居安防监控体系的软件规划
3.1 CC2530软件规划
每个传感器模块都衔接一个CC2530芯片，而每一个芯片在出厂时都会分配仅有的MAC地址。在装置好TI供给的协议栈，zstack的工程电脑平分别下载EDEB-PRO,REB-PRO,CEB-PRO到模块中。根据星形拓扑网络修正传输程序，设定与主机衔接的和谐器，每收到一个传输恳求都先校验其通讯地址，然后树立衔接，按需进行数据传输。主机规划为同步通讯，可一起监测各个传感器的实时信息。数据传输是CC2530模块软件规划的要害，数据的发送由传感器端调用AF_DATAREQUEST()函数完结，数据的接纳由zstack完结，数据传输完结后再触发调用SYS_EVENT事情及MSG_CMD。主机接纳到后，调用用户程序进行处理，即完结一次信号的传输。
3.2 安防体系软件规划
用户软件规划选用适用于智能家居视图的开发环境——LabVIEW，该智能家居安防体系首要包含五部分功用：1)各个家用电器的开关操控;2)家庭内部温度的实时监控与操控;3)家庭煤气运用的安全监控;4)避免外来侵略的安保体系;5)避免火灾的警报体系。
在主监控界面上按下发动按钮，整个体系就处于作业状况。监测室温、煤气走漏的监测体系、安保体系及防火的烟雾体系开端作业。经过主监控界面上的子体系挑选器，可跳转到每个子体系的详细数据监测界面，而各个家用电器开关部分都能够在主监控界面得到操控，其间还包含全屋的电源总开关，如图4所示。
在室温监测部分能够看到实时的家居内部温度。为进步寓居环境舒适度，能够自行设置一个舒适的温度规模，当超出设定规模时，信号灯便会提示，与此一起，空调也会依照设定自行翻开，使室温回到舒适的规模内，如图5所示。家用煤气监测部分首要功用是监测煤气管道是否漏气及计算用气量，如图6所示。
在安保体系方面，每个红外传感器对应一个信号灯。当安保体系发动时，有不合法外来侵略时，信号灯就会变红，一起宣布警报响铃，并且还能经过主监控界面上的信号灯知道侵略者从何而来，该功用能够使用布尔原件的与门完结，如图7所示。
在烟雾感应体系方面，首要起到避免火灾的效果。当信号灯变红，表明检测到火情，一起宣布警报音，主监控界面上当即显现详细火灾现场，以便于逃生，如图8所示。温度检测模块样机，如图9所示。
4 结语
本文探讨了ZigBee技能在家居安防中的运用，对短距离安稳数据无线传输有较强的实用价值，供给了安防体系常用模块的整套计划。监控界面规划思路清晰，各功用组织层次分明，后台剖析合理。并能在功用演示环节，模仿现场，完结对应功用，根本契合相关要求，具有市场推广含义。
参考文献:
[1]廖秋香.根据ZigBee技能的智能家居安防体系规划研讨[J].科技信息,2012(8):16-16.
[2]郭红丹.根据无线网络的家居安防体系的规划研讨[J].硅谷,2012(2):98-98.
[3]杨彬彬.智能家居安防监控体系的规划及软件完结[D].山东大学,2008.
[4]倪伟.智能家居安防体系的规划[J].淮阴工学院学报,2009,18(5):48-53.
[5]周洁明.根据LabVIEW的长途无线监控体系[D].同济大学2009.
本文来源于《电子产品世界》2017年第1期第69页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
