基于无线传感器网络和GSM的家居安防系统设计
基于无线传感器网络的智能家居系统设计与实现
基于无线传感器网络的智能家居系统设计与实现智能家居系统是当前物联网发展的重要组成部分，它利用无线传感器网络技术将各种智能设备和家居设施连接在一起，实现了家居的智能控制和管理。
本文将基于无线传感器网络的智能家居系统的设计与实现进行详细介绍，包括系统架构设计、传感器选择与布局、通信协议应用、智能控制算法等方面内容。
首先，我们要设计一个合理的系统架构，以满足智能家居系统的需求。
系统架构要考虑到家居设施的种类和数量，以及通信和控制的需求。
一种合理的架构设计是将家庭区域划分为不同的控制区域，每个区域都有一个控制中心，负责和传感器节点进行通信和控制。
同时，还需要一个中心服务器，用于收集和处理传感器数据，并提供用户界面和智能控制算法。
系统架构的设计应该考虑到系统的易用性、可靠性和扩展性。
在选择和布局传感器节点时，我们需要根据智能家居系统的功能需求来确定所需的传感器类型。
常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、人体红外传感器等。
根据不同的功能需求，我们可以选择合适的传感器类型，并根据家居设施的具体情况进行布局。
例如，温度传感器可以安装在不同的房间，用于实时监测温度变化，湿度传感器可以安装在浴室等潮湿环境的地方。
在通信协议的应用方面，我们可以选择无线传感器网络中常用的通信协议，如IEEE 802.15.4协议。
该协议是一种低功耗、低数据速率的通信协议，适用于智能家居系统中传感器节点的通信。
此外，我们还可以利用互联网技术，将智能家居系统连接到云平台，实现数据的远程存储和管理。
智能控制算法是智能家居系统中的关键部分，它能够根据传感器数据实时调整家居设施的状态和参数。
例如，我们可以利用温度传感器数据控制空调的开关和温度设定值，利用光照传感器数据控制窗帘的开合等。
智能控制算法可以利用人工智能和机器学习技术，根据用户的习惯和喜好进行调整和优化，提供更加舒适和智能化的家居环境。
除了以上提到的方面，我们在设计与实现智能家居系统时还需注意数据安全和隐私保护。
基于无线传感器网络的家庭安防报警系统设计.
-30-20083产品设计与实现基于无线传感器网络的家庭安防报警系统设计现代化居住格局使家庭生活的封闭性越来越强, 安全问题显得尤为重要。
当前安全防范及报警系统是确保住宅、住户安全的极为重要的途径之一,同时也是数字化家庭的重要组成部分。
遇到匪警、火警、煤气泄漏等紧急情况时,及时通过电话完成对外报警求助十分必要。
本文介绍了一种由嵌入式报警主机、无线传感器网络节点构成的智能电话报警系统。
采用无线传感器网络技术,使家庭的安防传感器形成一个无线网络; 利用双音多频编解码技术实现了主动拨号、语音报警及简单的电话控制;采用以S3C2410为核心处理器的嵌入式开发平台, 构建了一个配置容易、功能强大、覆盖范围大的新型嵌入式报警系统。
该系统由一个报警主机和无线传感器网络节点组成。
图1是系统的总体结构简图,图中的无线通讯模块结构完全相同。
报警主机由基于S3C2410的32位嵌入式微控制器的开发平台和无线通讯模块组成。
报警主机与无线传感器网络节点构成星型拓扑无线网络。
利用S3C2410本身所具有的IIS接口, 通过扩展 UDA1341构成音频处理模块 ,实现了两个通道的音频输入和一个通道的音频输出,报警主机通过IIS接口来交换音频数据,音频信号经过音频功率放大后由音频变压器耦合进入电话线路以尽可能减小对双音多频 DTMF (DualToneMulti Frequency信号的影响。
振铃检测模块首先将电话线的信号通过整流滤波后送入S3C2410的外部中断输入端,S3C2410根据不同的铃音信号控制电话接口电路实现不同的操作,同时识别信号的类型和次数并提供给上层应用程序。
当摘挂机控制模块接收到CPU 发出的摘挂机控制信号时, 模块中的继电器接入或断开一个300Ω电阻以实现自动一、系统的硬件结构和工作原理 1、系统的硬件结构[1][2]黄布毅何超前李冬富石军 1, 21111. 郑州轻工业学院, 河南,4500022.河南省科学技术厅, 郑州,450003【摘要】【关键词】介绍了一种由嵌入式报警主机、无线传感器网络节点构成的智能电话报警系统。
基于无线传感器网络和GSM技术的远程家庭安全系统
基于无线传感器网络和GSM技术的远程家庭安全系统摘要：在本文中，一种应用wsn和gsm技术设计的低功耗可移动式安全报警系统将被呈现。
它可用作检测盗贼、气体泄漏和火灾预警不，并能远程发送报警信息。
这个系统的硬件包括单芯片C5081F310、远程接受发送芯片CC110、西门子TC35 GSM 模块。
系统软件基于C51语言开发，并能够进行数据的采集和无线接受和发送，同时能够给用户的手机发送一段报警短信息当检测到危险状况时。
关键字：无线传感器网络；全球移动通信；家庭安全系统；短信息1. 简介家庭安全是十分重要的对于人们来说，随着IT、网络、自动控制技术的发展，当下一种远程家庭安全监控和报警系统变得越来越可行。
通过结合无线传感器网络（WSN）和GSM技术，本问设计了一种低功耗远程家庭安全监控和报警系统，它可以用来检测盗贼、气体泄漏和火灾预警，并能发送报警信息给户主的手机。
无线传感器网络由很多小型无线传感器节点组成。
通过结合三种不同的技术，例如传感器、微机电和无线通信。
WSN可以检测、收集和处理其覆盖地域中的对象信息，并能发送数据给观察者。
换句话说，WSN 技术在大范围覆盖区域有优势，可以远程监控，高监控精度，网络建立快和成本合理。
GSM网络技术的成熟度、大区域覆盖、长距离通信、声音通信效果等方面都有优势。
本文提出的远程家庭安全系统结合了WSN 和GSM的许多优点。
首先，无论使用者在哪，一旦危险的情况在家里发生，例如气体泄漏和盗贼入侵，这个系统可以立即发送报警短信给使用者通过GSM网络，提醒人们家里可能的危险状况。
第二，这种无线传感器网络，不用使用电缆，功耗低。
2.系统结构和工作原理系统结构是如图1所示。
它组成的MCU基于家庭无线控制中心，一个WSN中心节点模块和几个数据手机节点、GSM模块、GSM 网路和手机。
WSN数据收集节点模块分别连在热电红外探测器上、温度传感器、烟雾检测和气体传感器上。
当热电红外探测器发现有人非正常的入侵房子或者当温度传感器检测到室内温度过高，同时烟雾传感器检测到高浓度；或者当气体传感器检测到过高可燃气体浓度，传感器将会通过家庭控制中心建立无线传感器网络发送编码报警信号。
基于无线传感器网络和GSM的家居安防系统设计
传感检测及物联网系统自动化应用５３２０１０ １２期基于无线传感器网络和ＧＳＭ的家居安防系统设计熊志金（广州铁路职业技术学院，广州 ５１０３１５）摘 要：针对现有家居安防系统的缺陷及其实际应用背景，提出一种由ＧＳＭ网络、一个汇聚节点以及多个ＷＳＮ节点构成的无线家居安防系统。
介绍系统的结构组成、ＷＳＮ节点的硬件结构和无线通信协议，并对汇聚节点的软件设计作了说明。
关键词：无线传感器；ＧＳＭ；嵌入式系统The Design of Based on Wireless Sensor Networks and GSMＸＩＯＮＧ Ｚｈｉ－ｊｉｎ （Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｒａｉｌｗａｙ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０３１５，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｈｏｍｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍｓ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＧＳＭ ｎｅｔｗｏｒｋ， ａ ｓｉｎｋ ｎｏｄｅａｎｄ ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＷＳＮ ｎｏｄｅ ， ａｎｄ ｉｔ ｄｅｔａｉｌｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ， ＷＳＮ ｎｏｄｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｎｋ ｎｏｄｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ．Keywords: ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ＧＳＭ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍ作者简介：熊志金（１９７４－），硕士，工程师，讲师，研究方向为嵌入式控制技术、智能家居。
收稿日期：２０１０－１１－０１０ 引言无线传感器网络（ＷＳＮ）是由多个节点组成的面向任务的无线网络，它综合了传感器、嵌入式计算、现代网络及无线通信、分布式信息处理等多种领域技术，通过各类微型传感器对目标信息进行实时监测，由嵌入式计算资源对信息进行处理，并通过无线通信网络将信息传送至远程用户。
基于GSM网络和无线传感网络的智能家居系统的设计与实现
技术创新《微计算机信息》2012年第28卷第10期120元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》网络与通信基于GSM 网络和无线传感网络的智能家居系统的设计与实现The Design and Realization of Intelligent Home Controlling System Based on GSM Networkand Wireless Sensor Network(湘潭大学)杨鹏杨穗钟建新YANG Peng YANG Sui ZHONG Jian-xin摘要:设计并实现了一种基于GSM 通讯网络和无线传感通信网络的智能家居控制系统。
该系统以GSM 网络为平台,采用GSM 模块TC35i 实现用户对家居信息的远程监控,基于无线传感模块CC1100实现家居信息采集及对家用电器的控制。
当家居环境异常时,系统会自动向预存的手机号码发出报警消息。
同时,用户可以在异地通过手机短信查询和控制家居情况的状态。
系统通过GSM 网络实现对家居系统的远程实时监控,操作方便、灵活,易于组网和维护。
关键词:GSM 网络;无线传感器网络;CC1100模块;智能家居系统中图分类号:TP277文献标识码:BAbstract:An intelligent home controlling system based on GSM network and wireless sensor network was designed and realized.Based on GSM network,the GSM module TC35i is utilized to monitor the home information.The wireless transmission module CC1100is used for collecting the home information and controlling the household appliances.When home information is abnormal,a warning message will be sent automatically to the mobile phone which number has been pre-existed in the system.Meanwhile,users can query and control the status of home environment via GMS.The system can achieve remote monitoring and control of the home system through GSM network.It is convenient to operate and flexible to construct.Key words:GSM network;Wireless sensor network;CC1100model;Intelligent home system文章编号:1008-0570(2012)10-0324-021引言随着社会经济的发展,人们对住宅的智能化需求程度越来越高,迫切需要住宅的智能化程度更高,环境更舒适,安全更可靠,智能家居系统应运而生。
基于无线传感器网络的智能家居控制系统设计
基于无线传感器网络的智能家居控制系统设计近年来，随着科技的发展和人们对便利性的要求不断提高，智能家居已成为一个备受关注的领域。
智能家居是指利用各种智能技术，实现家居物品（如电器、电子产品、照明灯具等）之间的互联互通，并通过控制中心进行智能化管理、控制和调度，以提高生活质量的一种生活方式。
而基于无线传感器网络的智能家居控制系统，就是智能家居领域中的一种重要形式。
它可以通过连接家中的传感器、控制设备和智能终端，实现智能化的家居环境。
一、系统结构基于无线传感器网络的智能家居控制系统，通常由三个部分组成：传感器系统、控制系统和终端设备。
1. 传感器系统传感器系统包括温度传感器、湿度传感器、燃气传感器等多种传感器，用于感知家中环境参数的变化。
传感器将环境参数信息通过无线信号传输到控制系统中进行处理。
2. 控制系统控制系统是智能家居控制系统的“大脑”，它由单片机（MCU）和Wi-Fi模块组成。
传感器系统获取的家中环境参数信息将通过Wi-Fi模块传输到局域网或互联网，并由MCU进行处理之后，再控制家中的电器设备。
3. 终端设备终端设备是智能家居控制系统的输入和输出设备，如手机、平板电脑、电视等。
用户可以通过这些设备，远程控制家中的电器设备，或获取家中环境参数的信息。
二、实现方式基于无线传感器网络的智能家居控制系统，可以通过多种方式来实现：1. 嵌入式设备采用嵌入式设备实现智能家居控制系统，可以将传感器、控制系统和终端设备集成在一起。
这种方式的优点是稳定、灵活、安全，但需要专业的技术人员进行开发和维护。
2. 云端服务将家庭环境参数信息上传到云端，建立数据中心，利用云计算技术进行处理和控制。
这种方式的优点是支持多平台、应用灵活，但需要保证良好的网络连接和数据安全。
3. 物联网技术采用物联网技术实现智能家居控制系统，通过设备间的互联互通，实现智能化的家居环境。
这种方式的优点是系统扩展性强、应用广泛，但需要规范化的设备连接和管理。
基于无线传感器网络的智能家居安全系统设计与实现
基于无线传感器网络的智能家居安全系统设计与实现智能家居安全系统是基于无线传感器网络的一种关键技术，旨在保护家庭居民的安全和隐私。
本文将详细讨论基于无线传感器网络的智能家居安全系统的设计与实现。
智能家居安全系统设计与实现所面临的挑战之一是如何确保系统的可靠性和稳定性。
为此，我们需要选择合适的无线传感器网络技术和协议，搭建一个稳定可靠的通信网络。
常见的无线传感器网络技术包括Wi-Fi、Zigbee和蓝牙等。
在选择时，我们应考虑大规模设备连接的能力、传输距离以及功耗等因素。
一般来说，Zigbee技术具有较低的功耗和较长的通信距离，因此在智能家居安全系统中较为常用。
智能家居安全系统的核心是传感器设备的布置和功能实现。
传感器设备负责监测家庭环境，并通过无线传感器网络将数据传输到控制中心。
根据需求，我们可以布置各种类型的传感器设备，例如温度传感器、火灾报警器、燃气泄漏探测器等，以监测不同的安全风险。
所有传感器设备的数据都将汇集到控制中心进行处理和响应。
智能家居安全系统的控制中心起着重要的作用。
它负责接收和处理传感器设备的数据，并根据需求触发相应的安全操作。
控制中心应具备较强的计算能力和决策能力，以便在发生紧急情况时能够做出及时的响应。
此外，控制中心还应具备远程访问和控制的功能，方便用户在外部进行系统管理和监控。
为了进一步加强智能家居安全系统的可靠性，我们可以采用数据备份和恢复机制。
通过将传感器设备的数据备份到云端，即使系统中某些设备损坏或网络出现故障，我们仍然可以获取和分析宝贵的数据。
同时，利用云端的储存和计算能力，我们可以实现更复杂的安全模型和算法，提高系统的安全性和准确性。
此外，还有一些其他的安全措施可以应用到智能家居安全系统中。
例如，我们可以采用身份验证和加密机制，确保只有授权的用户才能访问系统。
此外，我们还可以通过视频监控和入侵检测等技术来提高家庭的安全性。
为了进一步改善智能家居安全系统的用户体验，我们可以设计一个易于操作和管理的用户界面。
基于无线传感器网络和GSM的家居安防系统设计
蓝 牙等无线设备， 这使得在该频段传输会受 到很大 的 干扰。 本系统无线传感器节点采用Ａ ｍｅ ｔ ｌ公司推 出的低
图 １ 系统 总体 结构 图
作者简介： 熊志金（ ７一 硕士， ￣９， １ ４， ９ ） ＿ ５ ｘ 讲师， 研究方向为嵌入
式控制 技 术 、 能家居 。 智
功耗低电压收发芯片Ａ ８Ｒ ２ ２ 它是首款面向中国无 Ｔ ６ ） 由多个 节 点组 成 的面 ｗ Ｎ 是
２系统硬 件设计
２ １Ｗ Ｓ 节 点 ． Ｎ
无 线 传 感 器 网 络 节 点 硬 件 由传 感 器 、 处 理 器 、 微 无 线 传 输 模 块 以及 电源 组 成 ， 图２ 示 。 感 器将 监 如 所 传
测的信息（ 温度 、 湿度、 煤气、 烟雾、 红外等）转化为 电信
号 传 送 给 微 处理 器 ； 处 理器 用 于 处 理 传 感 器 获 取 的 微
数据、 完成 网络节点问的网络层通信协议； 无线传输模
块 实 现 网络节 点 间 物理 层 和部 分 ＭＡＣ层 的传 输 ； 电源
疗、 环境监测、 抢险救灾、 防恐反恐 、 危险区域远程控制
ＸＯ ＧＺｆｉ ＩＮ ｔｊ ｉｎ － （ ｕｎｚｏ Ｒ ｉ ａ Ｖ ｃｌｎｌ ｅｈｉ ｌ ｏｅｅＧ ａｇｈｕ５０ １， ｉ ） Ｇ ａｇｈｕ ａｗ ｙ ｏａｏａ ｃｎ ａＣ ｌｇ， ｕｎｚｏ １３５ ｈ ａ ｌ ｉ Ｔ ｃ ｌ Ｃｎ
Ａｂ ｔ ｃ： ｅ ａ ｓ ｏ ｔｅｄ ｆｃ ｆ ｍｅｓ ｃ ｒ ｙ ｓ ｓ ｍｓｔ ｅ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ａｓ ｓ ｍ ｗｈｃ ｓ ａｅ ｎｔｅＧＳ ｎ ｔ ｒ ， ｎ ｏ ｅ ｓ ｒ ｔＢ ｃ ｕ ｅ ｆ ｈ ｅｅ ｔ Ｈｏ ｕ ｉ ｔ ， ｐ ｐ ｒ ｒｓ ｎｓ ｔ ａ ｓｏ ｅ ｔ ｙｅ ｈ ｙｅ ｉｈｉ ｂ ｓ ｄｏ ｈ Ｍ ｅ ｗｏｋ ａｓ ｋｎ ｄ ｉ
基于无线传感器网络的智能家居控制系统设计与实现
基于无线传感器网络的智能家居控制系统设计与实现智能家居是指利用先进的通信技术、嵌入式技术和人工智能算法等技术手段，将各种家居设备连接到一起，并实现远程控制和自动化管理的系统。
基于无线传感器网络的智能家居控制系统是一种采用无线传感器网络进行数据采集和通信的智能家居控制系统。
本文将介绍基于无线传感器网络的智能家居控制系统的设计与实现。
一、系统设计基于无线传感器网络的智能家居控制系统主要由以下几个组成部分构成：1. 无线传感器节点：无线传感器节点负责采集环境数据，如室内温度、湿度、光照强度等，并将采集到的数据传输给智能中心节点。
2. 智能中心节点：智能中心节点是系统的核心，负责接收从无线传感器节点传输过来的数据，并根据预设的算法进行数据处理和决策。
智能中心节点可以通过云服务器进行远程控制和管理。
3. 执行节点：执行节点是根据智能中心节点的指令来执行相应的操作，比如开关灯、调节温度等。
执行节点可以是智能插座、智能灯泡、智能空调等智能家居设备。
4. 用户终端：用户终端是用户与智能家居控制系统进行交互的界面，可以通过手机App、电脑等设备来远程控制家居设备，查询环境数据等。
二、系统实现基于无线传感器网络的智能家居控制系统的实现涉及硬件和软件两个方面。
1. 硬件实现：硬件方面需要将传感器节点、中心节点和执行节点进行物理连接。
传感器节点需要选择合适的传感器来进行环境数据的采集，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
中心节点可以采用单片机或嵌入式系统来实现数据的接收和处理。
执行节点可以选择对应的智能家居设备。
2. 软件实现：软件方面需要进行相应的编程开发。
传感器节点需要编写采集数据的驱动程序，并通过无线传感器网络传输数据至中心节点。
中心节点需要编写数据处理和决策的算法，并与执行节点进行通信和控制。
用户终端的软件可以开发相应的手机App或网页应用，以实现用户与智能家居控制系统的交互。
三、系统优势基于无线传感器网络的智能家居控制系统相比传统的家居控制系统有以下几个优势：1. 灵活性：由于无线传感器网络的特性，系统的安装和布线相对简单，不需要额外的网络布线工作，能够快速部署和扩展。
基于无线传感器网络的智能家庭安防系统设计与开发
基于无线传感器网络的智能家庭安防系统设计与开发智能家庭安防系统是目前智能家居领域中备受关注的重要组成部分。
无线传感器网络技术作为智能家居安防系统的核心技术之一，为提升家居安全性能及居民生活质量发挥着至关重要的作用。
本文将围绕基于无线传感器网络的智能家庭安防系统的设计与开发展开讨论。
1. 引言随着科技的不断进步和普及，智能家居安防系统已经成为现代家庭生活中不可或缺的一部分。
智能家居安防系统使用无线传感器网络技术，通过感知环境，并实时检测和报警异常情况，有效提高了家庭的安全性。
2. 系统设计需求基于无线传感器网络的智能家庭安防系统设计主要包括以下几个方面的要求：2.1 硬件设备：智能家庭安防系统需要使用多个传感器设备，如红外感应器、门窗传感器、烟雾传感器等，以实时监测家庭环境并发现潜在的安全隐患。
2.2 网络通信：智能家庭安防系统的传感器需要实时与中心控制器进行通信，以传输环境监测数据和接收命令控制系统的运行。
2.3 数据分析和管理：智能家庭安防系统需要具备数据分析和管理功能，对传感器采集的数据进行处理、分析，并生成相应的报警信息。
2.4 布防与撤防：为了方便用户的使用，智能家庭安防系统需要提供布防与撤防功能，用户可以通过手机APP或遥控器进行操作。
3. 系统设计与开发在设计和开发基于无线传感器网络的智能家庭安防系统时，需要按照以下步骤进行：3.1 硬件选择与部署：根据系统设计需求，选择合适的传感器设备，并合理部署在家庭的关键位置，如门窗、走廊等。
确保传感器能够覆盖到家庭的每个角落，实现全方位的监测能力。
3.2 网络架构设计：根据家庭的网络环境和布线情况，设计无线传感器网络的架构。
考虑到系统的稳定性和可靠性，可以采用星型或网状结构。
确保传感器与中心控制器之间的通信畅通。
3.3 数据传输与处理：设计传感器与中心控制器之间的数据传输协议，确保传感器采集到的数据可以准确、及时地传输给中心控制器。
同时，中心控制器需要具备足够的计算能力和存储能力，以完成对数据的分析和管理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
传感检测及物联网系统自动化应用５３２０１０ １２期基于无线传感器网络和ＧＳＭ的家居安防系统设计熊志金（广州铁路职业技术学院，广州 ５１０３１５）摘 要：针对现有家居安防系统的缺陷及其实际应用背景，提出一种由ＧＳＭ网络、一个汇聚节点以及多个ＷＳＮ节点构成的无线家居安防系统。
介绍系统的结构组成、ＷＳＮ节点的硬件结构和无线通信协议，并对汇聚节点的软件设计作了说明。
关键词：无线传感器；ＧＳＭ；嵌入式系统The Design of Based on Wireless Sensor Networks and GSMＸＩＯＮＧ Ｚｈｉ－ｊｉｎ （Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｒａｉｌｗａｙ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０３１５，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｈｏｍｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍｓ， ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ａ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＧＳＭ ｎｅｔｗｏｒｋ， ａ ｓｉｎｋ ｎｏｄｅａｎｄ ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ＷＳＮ ｎｏｄｅ ， ａｎｄ ｉｔ ｄｅｔａｉｌｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ， ＷＳＮ ｎｏｄｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ，ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｎｋ ｎｏｄｅ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ．Keywords: ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ＧＳＭ；ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍ作者简介：熊志金（１９７４－），硕士，工程师，讲师，研究方向为嵌入式控制技术、智能家居。
收稿日期：２０１０－１１－０１０ 引言无线传感器网络（ＷＳＮ）是由多个节点组成的面向任务的无线网络，它综合了传感器、嵌入式计算、现代网络及无线通信、分布式信息处理等多种领域技术，通过各类微型传感器对目标信息进行实时监测，由嵌入式计算资源对信息进行处理，并通过无线通信网络将信息传送至远程用户。
这一技术具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和实用价值。
１ 系统总体设计系统总体结构如图１所示。
２ 系统硬件设计２．１ ＷＳＮ节点无线传感器网络节点硬件由传感器、微处理器、无线传输模块以及电源组成，如图２所示。
传感器将监测的信息（温度、湿度、煤气、烟雾、红外等） 转化为电信号传送给微处理器；微处理器用于处理传感器获取的数据、完成网络节点间的网络层通信协议；无线传输模块实现网络节点间物理层和部分ＭＡＣ层的传输；电源为传感器、微处理器和无线传输模块提供电能。
以往的网络节点设计通常采用ＣＣ２４２０芯片，工作在２． ４ ＧＨｚ 频段。
但在２． ４ ＧＨｚ 频段存在Ｗｉ－Ｆｉ 、无线ＵＳＢ、蓝牙等无线设备，这使得在该频段传输会受到很大的干扰。
本系统无线传感器节点采用Ａｔｍｅｌ 公司推出的低功耗低电压收发芯片ＡＴ８６ＲＦ２１２，它是首款面向中国无线市场、工作在７８０ ＭＨｚ 频段范围且符合ＩＥＥＥ８０２． １５． ４／ ４ｃ标准的无线收发芯片。
在此频段下，空间损耗较２．４ＧＨｚ频段小，能够获得更好的传输性能。
ＡＴ８６ＲＦ２１２ 芯片能工作在７００／ ８００／ ９００ ＭＨｚ 多个无线传感器节点１图１ 系统总体结构图无线传感器节点２无线传感器节点ｎ汇聚节点控制器用户手机／报警中心无线ＧＳＭ网络无线通信电源无线传输模块微处理器模块传感器模块图２ ＷＳＮ节点硬件结构图传感检测及物联网系统频段，可用于ＩＥＥＥ８０２． １５．４／４ｃ，ＺｉｇＢｅｅ。
芯片支持多种数据传输率和不同的调制方式，包括传输率为２０／４０ ｋｂｉｔ／ｓ 符合ＩＥＥＥ８０２． １５． ４ － ２００６ 标准的ＢＰＳＫ、１００／ ２５０ ｋｂｉｔ／ ｓ符合ＩＥＥＥ８０２． １５． ４ －２００６ 标准的Ｏ２ＱＰＳＫ、２５０ ｋｂｉｔ／ ｓ符合ＩＥＥＥ８０２． １５． ４ｃ 标准的Ｏ２ＱＰＳＫ 以及２００／ ４００／ ５００／ １０００ｋｂｉｔ／ｓ的Ｏ２ＱＰＳＫ等调制方式。
ＡＴ８６ＲＦ２１２ 芯片在睡眠时，电流消耗为０．２μＡ； 接收时，电流消耗为９ｍＡ；当发送功率为５ｄＢｍ时，电流消耗为１８ｍＡ ，能够满足网络节点低功耗的设计要求。
芯片天线部分采用了差分方式，这可以减少电路板上其他芯片杂散辐射。
此外，芯片具有卓越的静电保护性能，保证芯片运行的可靠性。
微处理器采用Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌａｂｓ的Ｃ８０５１Ｆ９３０单片机。
该款单片机是完全集成的混合信号片上系统，采用高速的８０５１μＣ内核，内置４ＫＢ的ＲＡＭ和６４ＫＢ具备安全保护功能的Ｆｌａｓｈ，片内集成了ＤＣ／ＤＣ转换器、比较器、１０位模数转换器以及温度传感器，提供快速唤醒时钟，具有丰富的数字外设（包括串口、ＳＰＩ等）。
此外单片机内具有多种电源管理模式（正常、空闲、停机、挂起、休眠） ，典型休眠模式下电流小于０．１μＡ，这使得该单片机适用于低功耗应用。
上电时，微处理器内部的２４．５ＭＨｚ晶振能够快速起振并保持稳定。
这能即时地为微处理器提供稳定的时钟源。
等到外部１６ＭＨｚ晶振稳定后，时钟源切换到１６ＭＨｚ，这为微处理器提供高精度的时钟源。
微处理器进入休眠状态后会关闭１６ＭＨｚ晶振来降低功耗。
此时微处理器使用３２．７６８ｋＨｚ晶振作为内部实时时钟的时钟源。
这样在降低了功耗的同时微处理器能在休眠一段时间后自动恢复到激活状态使用。
另外，在微处理器外加了一个看门狗避免单片机出现死机情况，确保网络节点运行的可靠性。
２．２ 汇聚节点汇聚节点硬件结构如图３所示。
点收集本住宅ＷＳＮ节点采集到的数据，然后由汇聚节点将收集的数据发送给用户手机或者是报警中心。
用户手机或者报警中心也以同样的方式将命令信息发送到各个普通ＷＳＮ节点。
每个ＷＳＮ节点都有一个唯一的１６位地址，其数据包格式如下：ＳＴＸ表示数据通信的开始符，ＥＴＸ表示数据包的结束符，数据包格式中Ｔｏ表示本次发送的目标节点地址域；Ｆｒｏｍ表示本次原始数据发送者的源节点地址域；Ｌｅｎｇｔｈ表示数据域中的有效数据的字节数；Ｄａｔａ为数据域， 用来表示传输的数据、命令、应答信息及数据包的标志信息等，其长度可变， 为１￣１０２３Ｂ有效数据；Ｃｈｅｃｋ表示校验域，对Ｄａｔａ域的数据进行校验和算法。
命令帧中数据域Ｄａｔａ表示本次发送的命令，目前常用的命令有以下几个：０１Ｈ：节点复位，要求复位ＷＳＮ节点；０２Ｈ：取数据命令，要求ＷＳＮ节点返回采集到的数据；０３Ｈ： 取节点信息，汇聚节点要求ＷＳＮ节点返回地址及相关配置信息；１１＃＃ ＃＃＃＃Ｈ：紧急事件报告，４字节，ＷＳＮ节点主动向汇聚节点报告，＃＃Ｈ为具体紧急事件的定义，＃＃＃＃Ｈ为发生紧急事件的地址信息。
３．２ ＷＳＮ节点软件设计无线传感器节点程序流程如图４所示。
主程序初始化相应的寄存器和变量及相应的管脚后， 进入主循环。
主循环负责对外部传感器信号转换后的电压信号进行采样及处理， 转换成相应的值， 并送到对应的缓冲区， 然后判断是否超限， 若是则启动相应的报警程序，否则结束此次循环。
３．３ 汇聚节点软件设计汇聚节点既可以是一个具有增强功能的传感器节点， 有足够的能量供给和更多的内存与计算资源，也可以是没有监测功能、仅带有无线通信接口的特殊网关设备。
汇聚节点具有２种功能： 网络维护和数据传输。
网络维护功能主要指负责组建无线传感器网络、分配网络地址及维护绑定表。
数据传输功能主要指充当无线传感器网络与ＧＳＭ网络的网关，将２个使用不同协议的网络连接在一起，实现２种协议栈之间的通信协议转换。
所有无线传感器节点将所采集到的传感器数据以无线的方式发送到汇聚节点上， 汇聚节点将这些数据转换之后通过ＧＳＭ网络传给用户手机或者是报警中心；汇聚节点接收用户手机或者报警中心发送过来的５４自动化应用ｗｗｗ．ａｕｔｏ－ａｐｐｌｙ．ｃｏｍ传感检测及物联网系统自动化应用５５２０１０ １２期数据， 并将这些数据转换之后发送给目标节点。
汇聚节点程序流程如图５所示。
４ 结语采用无线传感器网络克服了有线传感器网络的局限性，降低了系统功耗，具有实时性强，可靠性高，安装、维护及操作简单等优点。
开始初如化加入传感器网络加入网络成功？发送数据至汇聚节点数据异常？数据处理分析采集数据ＹＹＮＮ图４ ＷＳＮ节点软件流程图参考文献［１］孙利民，李建中，陈渝．无线传感器网络［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００５［２］马祖长，孙怡宁，梅涛．无线传感器网络综述［Ｊ］．通信学报，２００４，２５（４）［３］廖鹰，王育勤，陈楚湘．无线传感器网络路由技术研究［Ｊ］．计算机工程与设计，２００８，２９（９）ＣＡＮ总线通信程序主要包括：ＣＡＮ初始化、数据的发送和接收［５］。
初始化程序主要对ＣＡＮ控制器进行必要的设置，包括波特率的设置、中断允许设置、消息对象的初始化等。
根据实际情况，在本系统的设计中，为了兼顾ＣＡＮ总线长度和通信速率，波特率设置为１２５ｋｂｐｓ，与之对应的总线最长距离为５００ｍ。
数据是在各个参数的数据更新后立即发送，采用这种方式是因为系统在大部分时间里处于监视状态；而数据的接收采用中断方式，这是因为检测仪表接收的数据主要是监控中心发送来的命令，也就是说数据的接收和发送相比只占很少的一部分，所以采用中断方式接收数据以节约处理器资源。
４ 结语大量的实验测试证明，该系统测量精度高，抗干扰能力强，运行稳定，实时性较好，达到了设计要求。
借助于基于ＣＡＮ总线的智能仪表远程监控系统，便于企业内部的信息集成，为管理者的决策提供及时、全面、准确的信息资源，具有非常广阔的应用前景。
参考文献［１］刘星桥，赵德安，薛文平，等． 一种新型的溶解氧、ｐＨ值、温度智能监控器［Ｊ］． 仪器仪表学报，２００４，２５（４）：３７５－３７６［２］杨素英，尹景鹏，仲崇权，等． ｐＨ智能测量技术的研究及实现［Ｊ］． 仪器与仪表，２００３，（１０）：７－９［３］谢敏． 基于ＣＡＮ总线的智能温湿度检测系统设计［Ｊ］．电气自动化，２００９，３１（６）：５２－５４［４］蔡华锋，廖冬初，等． Ｃ８０５１Ｆ０４０中的ＣＡＮ控制器的应用［Ｊ］． 单片机与嵌入式系统应用，２００５，（１）：５５－５８［５］王泓． ＣＡＮ总线的消息机制［Ｊ］． 中国测试技术，２００６，３２ （１）：１３０－１３２（上接第５２页）继成为“上海市专利培育企业”后不久，中达电通又经浦东新区知识产权局初审和推荐、上海市知识产权局审核，成为“上海市专利工作试点企业”。