导言
跟着电子信息技术和计算机网络技术的开展，完结家居信息化、网络化是当时智能家居体系开展的新趋势。报警体系作为智能家居体系的一个重要组成部分，其功能的好坏直接关系到整个智能家居体系的好坏。把无线网络技术应用到家居报警体系中，通过各种传感器实时收集家居的环境信息，通过无线的方法将信息传输给家居操控中心， 能够补偿有线设备的缺点， 具有价廉、牢靠性高、等长处。笔者依据无线网络技术和智能家居的特色，规划了一种依据无线网络技术的家居无线报警体系。该无线报警体系能够对整个家居的安全环境进行实时监控。监控的规模包含室内防盗、火灾报警、煤气走漏、水管决裂等一系列不安全要素。一旦有上述安全事端的产生，该报警体系就会宣布相应的报警信息，能够使户主在得到报警信息后，当即采纳有用的应急办法，对事端进行紧迫处理。
体系结构
本报警网络选用了星型拓扑结构，由中心节点和无线报警网络节点组成。中心节点是一个与计算机相连的无线通讯模块，能够和网络中的任何一个网络节点通讯。无线报警网络节点是组成智能家居报警体系的根本单位，是构成智能家居报警体系的根底渠道。它由微处理器(AT89C2051)、无线通讯模块(nRF2401)、环境监测传感器(门磁开关、红外线传感器、火灾烟感传感器、煤气走漏传感器、玻璃破碎报警器等)和一些外围器材构成，担任家居环境的监测和报警信息的传递。
智能家居报警网络框图如图1所示。
图1 智能家居报警体系
选用这种星型拓扑结构能够很好地扩展组合，简单添加网络节点，满意在家居中网络节点散布的不确定性，可在房间、阻隔处放置一个节点，防止无线搅扰和报警区域不确定性的问题，由中心节点对多个网络节点所传递的数据进行归纳处理，剖析是否宣布报警信号。在必定程度上下降报警体系的误报，进步无线报警体系的牢靠性。在报警体系网络中，网络节点的首要功能是收集数据，并把数据以无线传输的方法传送给网络中心节点，由中心节点对这些数据进行归纳剖析处理，以此决议是否给予报警。
无线报警网络节点硬件规划
无线报警网络节点首要由微处理器AT89C2051、nRF2401无线通讯芯片、外围设备和开关量输入接口的传感器构成。微处理器AT89C2051是整个网络节点硬件体系的中心操控部件，担任接纳传感器触发的开关量报警信号，发送nRF2401通讯指令，操控信息的传输。Nordic公司的单片射频收发芯片nRF2401是完结无线数据传输的要害器材。nRF2401作业于2.4~2.5GHzISM频段,芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块,输出功率和通讯频道可通过程序装备，芯片功耗十分低,以-5dBm的功率发射时,作业电流只要10.5mA,接纳时作业电流只要18mA,多种低功率作业形式,节能规划更便利。网络节点选用nRF2401进行数据传输，来完结报警信息的无线传输。网络节点通过衔接的传感器感知外部环境异常改变。例如， 安装在门窗方位的红外挨近开关能够用来监测偷盗者的不合法侵略; 安装在天花板上的烟雾报警器能够监测到室内呈现的突发火灾; 安装在地板上的水浸传感器， 能够感知到因水管爆裂、窗户进雨， 房顶渗漏等要素引起的室内进水事情; 安装在厨房的煤气报警开关能够用来监测有无煤气走漏。这些安全监测传感器， 均为开关量输入器材， 能够供给全方位的安全监测保证。网络节点的电路原理图如图2所示。
图2 网络节点电路原理图
在网络节点中电源是动力中心,在节点中起着十分重要的效果,特别是在无线通讯体系中,电源不光是动力供应者,它也直接影响通讯的质量。器材对加到输入引脚或输出引脚的电压通常是有约束的。这些引脚由二极管或别离元件接到Vcc。假如接入的电压过高，电流将会通过二极管或别离元件流向电源。而现行的电压输出模块中多为5V电压，因此需求规划出一个输出安稳的5V转3V的电压调理模块。在该体系中，选用专为通讯操控芯片供给转化电压的LM1117，它具有功耗低，体积小的长处。又由于电压中含有许多高频搅扰源，这些高频成分很简单通过电源进入通讯体系中。
别的体系本身的发送频率也会通过电源感应反应到通讯体系形成搅扰。因此可在电源电路中参加220μH的电感，与并入多个不同容值的%&&&&&%所构成的滤波电路来按捺各种高频信号。使节点能够得到安稳牢靠且低搅扰的电源,保证节点的牢靠工作。该电源电路如图3所示。
图3 电源电路
在网络节点规划过程中遇到的首要问题及解决方法有：nRF2401射频电路作业在2.4GHz~2.5 GHz 高频率作业频段，抗搅扰规划直接关系到射频功能和整个网络节点的工作状况。在无线通讯部散布线时,合理的布局与布线及选用多层板既是布线所有必要的也是下降电磁搅扰进步抗搅扰才能的有用手法。布线时需求留意以下几点：一是无线通讯部分电路没有用做布线的面积均需用铜填充并衔接到地,以供给RF屏蔽到达有用抗搅扰的意图 ;二是nRF2401 芯片底部应接地 ;为了下降推迟、削减串扰，保证高频信号的传输 ，要运用多个接地过孔将nRF2401芯片底部和地层相连; 三是尽可能地削减串扰，削减散布参数的影响，器材要严密地散布在nRF2401的四周。
体系软件规划
在智能家居报警体系中，选用的是网络中心节点轮询和杰出事情陈述机制。中心节点每隔必定的时刻向每一个网络节点发送要数指令，网络节点收到要数指令后，向中心节点回发数据。假如产生紧迫事情，网络节点能够主意向中心节点发送陈述，由中心节点进行处理并宣布相应报警信息。中心节点能够对网络节点的阈值参数进行设置，以满意不同用户的需求。在智能家居报警体系中，每一个网络节点都有一个固定的地址，传送的数据根本都是短消息，信息的格局如图4所示，包含帧头、意图地址、数据巨细、数据内容和校验位。
网络节点翻开电源，初始化，建链后直接进入休眠形式，当中心节点收到网络节点的报警中止恳求时，触发中止，激活网络节点，接纳报警信息包，处理完毕后持续进入休眠状况，等候有报警中止恳求时，再次激活。若有多个网络节点一起向中心节点发送报警中止恳求时，中心节点来不及处理而丢掉一些恳求，则网络节点发现自己的恳求没有得到呼应后几秒钟，再次宣布恳求，直到得到中心节点的呼应停止。网络节点选用串行口通讯方法。在程序规划中首要选用中止的方法来完结数据的接纳和发送。
结语
依据无线网络技术和智能家居的特色，提出了依据无线网络技术的智能家居报警体系的构成计划，体系的规划选用了模块化规划，使其具有很好的移植性和扩展性。并在试验室搭建了一个小型报警体系进行试验，开始试验结果表明：选用依据无线网络技术的报警体系具有较高的通讯功率和较好的安稳牢靠性。
