基于无线传感器网络的室内监控系统
基于无线传感器网络的智能家居环境监制系统的设计与实现
该系统工作过程是 ：居室内无线传感器网络负责 星将所 监测 区域 内的数据 传送 至远程 管理节 点 ， 用户 随 时可 以通过 管理 节点发 布监 测任 务以及收集 监 测数据 ， 采集环境 参数 各项数 据并 传 送 至智 能控制 单元 ，智 能 控制单元 中的无 线 网关 模块 负 责家庭 内 、外 网的连 接 并且及 时对传 感 器网络进行 有效 的管理 和配 置 。
一
节点 还可 以在 自己信号覆 盖 范 围内和那 些不 承担 网络 数 据库 中。 当用 户有所 需求发 送控 制命 令时 ， 控 主机 监 信 息 中转 任务 的孤 立子节 点进行 无线 连接 。 根据 通 信 协 议 将 所 要 求 发 送 的命 令 进 行 打 包 并 经 由 ３２ ．． ２数据传 输外 网设计 ＧＲ Ｐ Ｓ网络 传送 至现场 智能控 制单 元进行 处理 并执行 。 外 网技 术 是 智能 家居 环境 监 控 系统进 行 远程 控 制 数据 管 理软 件 在应 用 程序 服 务器 上 实 现数 据 的采 集 、 的基础 。 目前外 网通信 技术 主要包 括 有线 以太 网技术 存储 、 印 、 打 通讯 、 现场 画面 的监 视等 。除 此之 外 ， 它还 和无 线 Ｇ Ｒ Ｐ Ｓ技 术 。 针对 无线 家庭 网关 的可移 动 、 携 需要 监 控各 个 传感 器 节 点 的工作 状 态 以及 健 康情 况 ， 便
基于无线传感器网络的智能小区监控系统设计
的系统芯 片 （ ｏ Ｓ Ｃ）Ｃ Ｓ解决 方案 。这种 解决方 ＭＯ 案 能够提 高性 能并满 足 以 Ｚｇ ｅ 为 基础 的 ２４ Ｈｚ ｉＢ ｅ ． Ｇ
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊ ｉｓ ． ０ ９ １ ４ ２ １ ．（ ） ２ ｏ ： ３ ６ ／ ． ｎ １ ０ －０ ３ ． ０ １ １ 下 ． ３ ０ ｓ
０ 引言
随 着社会 经济 的发展 ，人 们 的生 活越 来越 好 。
人 们 在追 求 舒 适 生活 环 境 的 同时 ，更 为关 注 的还
大 的 外 围 模块 ，并 且 有 ３种 不 同 的版 本 ，他们 是
根 据不 同的 闪存 空 间 ３ 、６ ２ ４和 １ ８ Ｂ ｔ 来 优化复 ２ ｋ ｙｅ 杂 度与成本 的组 合 。
１ 硬件设计
无 线 传 感器 网络 是 由部 署 在监 测区域 内 的大
量微 型 传 感 器节 点 组 成 的 ，通 过 无线 通 信 方 式形 成 一个 多 跳 的 自组 织 网络 系统 ，其 目的是 协 作地 感知 、 采 集和 处理 网络 覆 盖 区 域 中感 知 对 象 的信
报 告 中，分 别被列 为 ２ ｌ世纪 最 有影 响 的 ２ 项 技 １ 术和 改变 世界 的 １ ０大技 术之一 。
传 感 器 节 点 是无 线 传 感 器 网络 的基 本 组 成单
位 。它 由传 感 器 模 块 、处 理 器 模 块 、无 线 通 信模 块 和 能 量 供 应 模 块 四 个 部 分 组 成 。 由 于 传 感 器
基于无线传感器网络的室内环境感知与控制系统
基于无线传感器网络的室内环境感知与控制系统随着科技的不断发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）作为一种新型的网络技术，已经广泛应用于室内环境监测和控制系统。
室内环境感知与控制系统是指通过无线传感器网络实时监测室内环境的状态，并根据监测的结果进行相应的调控，以提高室内环境的舒适度和能效。
一、室内环境感知技术室内环境感知技术是指通过无线传感器网络获取室内环境的相关信息，在室内环境感知与控制系统中起到关键作用。
常用的室内环境感知技术包括温度感知、湿度感知、光照强度感知和二氧化碳浓度感知等。
1. 温度感知：无线传感器节点可以通过温度感应器实时监测室内温度的变化，并将数据传输到网络中心，利用温度数据可以实现室内温度的自动调节，提高能源利用效率和居住舒适度。
2. 湿度感知：通过湿度感应器，无线传感器节点可以实时监测室内湿度的变化。
湿度感知技术在室内环境控制中非常重要，它可以实现室内湿度的自动调节，以提高人体舒适度和保护建筑结构。
3. 光照强度感知：通过光照感应器，无线传感器节点可以实时监测室内光照强度的变化。
光照强度感知技术可以根据不同的情景要求自动调节室内灯光的亮度，提高照明质量和节能效果。
4. 二氧化碳浓度感知：通过二氧化碳传感器，无线传感器节点可以实时监测室内二氧化碳浓度的变化。
高浓度的二氧化碳会对人体健康造成不良影响，因此二氧化碳浓度感知技术可以及时调节室内空气质量，提高人体健康和工作效率。
二、室内环境控制技术室内环境控制技术是指根据室内环境感知结果，利用无线传感器网络进行室内环境的控制和调节，从而提高室内环境的舒适度和能效。
1. 温度控制：在室内环境感知结果的基础上，通过无线传感器节点控制室内恒温系统，使室内温度保持在合适的范围之内。
可以根据室内外温度差异，合理调节恒温系统的开关和温度设定，提高室内温度控制的精确度和能源利用效率。
2. 湿度控制：通过无线传感器节点控制加湿器和除湿器，根据实时湿度感知数据调节室内湿度，保持在适宜范围内。
基于无线传感器网络的智能家居控制系统
基于无线传感器网络的智能家居控制系统随着科技的不断发展，人们的生活方式也在不断地变化。
智能家居作为一种新型的生活方式，正在逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。
基于无线传感器网络的智能家居控制系统是智能家居中的一种重要应用。
一、无线传感器网络的智能家居控制系统概述无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由无线节点组成的分布式传感器网络，节点之间无需预先设置通信链路，它们通过无线通信的方式互相连接和协同工作。
基于WSN的智能家居控制系统，是一种通过安装传感器和执行器组成的智能家居系统，与传统智能家居系统不同的是，它的数据采集和控制是通过无线传感器网络来实现的。
二、基于无线传感器网络的智能家居控制系统的架构基于无线传感器网络的智能家居控制系统的典型架构包括传感器层、网络层、应用层和控制层四个部分。
1. 传感器层传感器层是整个系统的关键部分，它负责收集环境信息和家庭设备的状态。
传感器层包括传感器节点、外设和电源，通过这些设备可以获取环境信息，例如温度、湿度、光线、烟雾等。
传感器节点是整个系统的核心设备，它包括传感器和微处理器，通过传感器获取环境信息，并将数据上传至网络层。
2. 网络层网络层是将传感器层的信息传输到应用层，并将控制层的指令传输到传感器层的关键部分。
网络层通过将多个节点组成一个网络，实现节点之间的通信和设备间的互联。
网络层的通信方式包括无线和有线两种方式，无线通信方式主要使用蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等协议。
3. 应用层应用层是整个系统的最上层，通过应用层将传感器层的信息和控制层的指令传输到用户的移动设备或电脑等设备上。
应用层可以将数据显示为图表、曲线、文字等方式，也可以通过数据分析来做出相应的决策。
4. 控制层控制层是整个系统的命令中心，负责对家庭设备进行远程控制。
控制层可以通过移动设备或电脑等设备来远程操控家庭设备的开关，定时开关，调节亮度等操作。
基于无线传感网络的环境监测系统
基于无线传感网络的环境监测系统摘要：无线传感器网络是目前环境监测领域研究的热点技术。
结合ZigBee和无线传感网络设计了集多种功能于一体的完整环境监测系统。
在本系统中，节点选用CC2530芯片作为zigbee通信模块，网关采用GPRS作为系统与3G网络的通信模式。
系统实现了采集温度、湿度、光线亮度等环境信息，并进行了相应处理，设计了网关数据处理软件算法。
系统具体的工作方式为：传感器节点对室内的环境信息进行采集并将数据以ZigBee无线自组网方式发送到无线传感网络的控制中心网关，网关负责将传感器数据处理后上传到云服务器；用户能够通过手机APP和网页查看，对于重要的警告信息网关会发短信到用户的手机，而服务器端会发邮件或微博提醒用户。
经过测试和使用，本系统运行可靠，能准确获取环境数据，网关和服务器端数据能够实时更新，环境参数能实现自动调节与校准。
关键词：环境监测；无线传感网络；ZigBee；GPRS1 相关工作本文研究目的是利用ZigBee 技术结合 WSN 设计安全高效的、个性化的环境监测系统。
许多本领域学者已经利用WSN设计了一些环境监测系统，代表性的成果有：雷旭等利用无线传感器网络设计了隧道环境信息监测系统。
系统以STM32 微控制器为核心设计了低功耗网络节点与网络汇聚节点设计了B/S 模式访问的监控中心软件；梅海彬等提出了一种基于Arduino开放平台与XBee Pro增强通信距离的无线传感器网络，对近海环境进行了实时监测；另外，针对农田土壤参数（诸如温湿度等）的精确采集系统设计上，很多学者研究了土壤WSN 精确化应用系统与实现的关键技术。
诸如此类，这些都是典型的WSN环境监测系统与关键技术研究的文献成果。
概括这些目前WSN环境监测领域文献共性特点，大多是针对农业、海洋等某一领域设计的应用系统，缺乏共性通用的系统平台设计思想；另外由于缺乏目前云计算、Android等最先进的新技术植入，缺乏先进与人性化设计理念。
基于无线传感器网络的智能家居系统
基于无线传感器网络的智能家居系统前言大家好，我是林总，伴随着人们生活水平的不断提高，科技的迅速发展，发展楼宇自控系统已成为一种必然的趋势。
越来越多的家庭开始注重提升生活品质和生命质量，为自己营造一个安全、舒适、清新、便利的生活环境。
正文传统的家居，防盗系统十分简陋，信息无法有效传递；各电器彼此间独立，无法共享信息和远程控制；家居电力系统简单，无法进行智能控制。
家居系统采取有线传输方式。
系统布局灵活性差。
无线传感器网络技术的出现解决了传统家居系统的缺点。
无线传感器网络是由许多的无线传感器节点通过自组织方式形成的无线网络，具有监测精度高、低功耗、低成本、实时性好、高容量、覆盖区域大等显著的优点。
无线传感器网络由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三大主要部分组成，其组成部分中的集成传感器、数据处理单元和通信模块中的各节点通过协议自主成一个分布式网络。
再将采集的数据进行优化，经无线电波传输给信息处理中心。
01智能监控模块智能监控模块不受时间地点的限制，能够直接通过局域网络或宽带网络．利用浏览器进行远程的影像监控和语音通话。
也支持本地卡存储和远程PC机、移动端来测邮件传输、FTP传输。
同时可利用远程影音进行拍摄，更可达成专业的安全防护，也增加了很多生活乐趣。
智能视频监控模块主要功能是对室内电器、室内环境进行监控。
由于无线传输模块如CC2430内置一个8051微控制器内核。
因此，可直接接入继电器对家用电器进行有效控制．也可接入传感器，如温度传感器对空调温度或者热水器温度进行检测和控制。
工作原理：先通过传感器(包括温感、湿感、烟感和煤气浓度传感器)将现场温湿度、煤气浓度、烟雾浓度等非电信号转化为电信号；经调理电路，将传感器输出的电信号进行调理(放大、滤波等)，满足A／D转换的要求；由A／D转换电路，完成将模拟信号到数字信号的转换。
单片机可判断室内是否发生异常，如果环境有异常，系统将显示报警。
按实现功能主要包括：主控制模块、传感器模块、报警模块。
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居远程监控系统研究与设计
基于无线传感器网络的智能家居远程监控系统研究与设计一、本文概述随着科技的不断进步和人们生活水平的提高，智能家居系统逐渐成为了现代家庭的重要组成部分。
其中，基于无线传感器网络的智能家居远程监控系统以其高效、便捷的特点，受到了广泛关注。
本文旨在研究与设计一种基于无线传感器网络的智能家居远程监控系统，以提升家庭安全、便利性和节能性。
本文将首先介绍无线传感器网络的基本概念和特点，阐述其在智能家居领域的应用优势。
随后，文章将详细分析现有智能家居远程监控系统的研究现状，指出现有系统的不足之处，并提出相应的改进方案。
在此基础上，本文将设计一种新型的基于无线传感器网络的智能家居远程监控系统，包括系统架构、硬件和软件设计等方面。
文章将通过实验验证所设计系统的性能，并探讨其在实际应用中的前景。
通过本文的研究与设计，旨在为智能家居领域提供一种高效、可靠的远程监控解决方案，推动智能家居技术的进一步发展，提升人们的生活质量和便利性。
二、无线传感器网络概述无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSNs）是由一组具备感知、计算和通信能力的低功耗、小型化传感器节点以自组织方式构成的无线网络。
这些节点通常被部署在监控区域内，用于感知和采集各种环境参数，如温度、湿度、光照、压力、声音、震动、移动物体的信息等，并通过无线方式将数据传输到网络中的其他节点或用户终端。
无线传感器网络的出现，极大地推动了物联网（Internet of Things, IoT）的发展，并为智能家居、环境监测、工业自动化、农业精准管理、灾害预警等领域提供了强大的技术支持。
在智能家居远程监控系统中，无线传感器网络扮演着至关重要的角色。
传感器节点可以布置在家庭的各个角落，实时监控家庭环境参数，如室内温度、湿度、空气质量、光照条件等，还可以用于监控家用电器的运行状态、门窗的开关情况、家庭成员的活动轨迹等。
这些实时数据通过无线传感器网络传输到中央控制单元或云端服务器，用户可以通过智能手机、平板电脑或电脑等设备远程访问这些数据，实现对家庭环境的实时监控和智能控制。
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无线传感器网络集传感器技术、微机电系统（MEMS）技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术于一体，它由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。
无线传感器网络因其具有成本低、能耗小等特点，已经展现了非常广阔的应用前景，参考文献[1]和参考文献 [2]中分别介绍了其在农业与医药学领域的应用。
2003年MIT技术评论Technology Review在预测未来技术发展的报告中，将其列为改变世界的十大新技术之一。
随着社会经济的发展及生活条件的改善，人们对工作和生活环境的安全性和舒适度提出了更高的要求，而室内环境与人们的生活与工作息息相关，因此室内环境的监测与控制引起了人们越来越多的关注。
为了实现各式各样的生活与工作要求，室内环境的结构也是多种多样的，正是这种结构复杂多样性及区域差异性，给室内环境的监测与控制带来了诸多挑战。
但是，随着无线传感器网络技术的发展及应用，这些挑战均迎刃而解。
1 系统工作原理
系统的监控功能主要利用了无线传感器网络技术来实现。
系统分为三个部分，分别为监控节点、
下位机和上位机。
系统结构如图1所示：
图1 系统结构示意图
监控节点：作为无线传感器网络的基本组成部分，它可以利用搭载的多种传感器来获取室内的环境参数，通过微机电系统将这些参数进行数字化处理，并打包通过无线通讯模块发送至下位机。
下位机：作为无线传感器网络的中心节点，下位机起着承上启下的作用。
它既能够通过无线通讯模块与诸传感器节点通讯，又能通过串口与上位机实现信息交互，最终实现了传感器节点与上位机的协调。
上位机：作为无线传感器网络的“大脑”，上位机负责整个传感器网络的正常运行。
通过对下位机呈递的数据包进行解码，上位机能够提取各环境参数信息，并将其图形化显示。
此外，通过设置环境参 数阈值，上位机可以实现整个系统的自动控制。
基于无线传感器网络的室内监控系统
张新耀 冯启朋 霍 鹏 王亚慧
（中国海洋大学信息科学与工程学院，山东 青岛 266100）
摘要：
室内环境与人的生活、工作密切相关，一般具有结构复杂及区域差异性大的特点。
无线传感器网络是由具有感知能力、计算能力、无线通讯能力的传感器节点组成的智能网络，可以有效地监测环境参数变化，并能够对环境异常做出实时处理，从而实现复杂环境下的分区域环境监控，由此设计了一套基于无线传感器网络（WSN）的智能室内监控系统。
文章通过对整个系统的设计方法、软硬件实现及系统测试结果进行了分析研究，最终证明了由无线传感器网络构成的系统可以高效地实现室内环境监控的任务。
关键词：
无线传感器网络；室内监控系统；环境监控；环境参数中图分类号：
TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）30-0030-032012年第30期（总第237期）NO.30.2012
（CumulativetyNO.237）
2 系统功能介绍
环境参数采集与图形化显示：传感器节点通过搭载的各类传感器可以采集各类环境参数，例如温度、湿度、光照、空气质量等，并通过无线传输将这些数据发送至上位机。
上位机通过解包提取各环境参数，对其进行图形化显示。
通过图形化显示，可以直观地得到环境参数的变化过程，便于发现环境异常及对环境变化趋势做出合理判断。
异常处理：当环境参数超过预先设定的阈值时，则判定为异常状态。
此时，可以通过上位机软件，调整相应节点控制设备的工作状态，以使环境参数恢复正常。
双重工作模式：上位机软件设置有双重工作模式，即自动控制模式和手动控制模式。
在自动工作模式下，上位机会根据阈值判断当前室内环境是否发生异常，从而对节点的控制设备进行调节，使室内环境维持在相对稳定状态。
在手动模式下，可以根据当前的需要，主动干预室内环境的调节，从而实现某些特殊条件下特殊要求。
3 硬件和软件设计
3.1 硬件的设计
图 2 节点结构示意图
监控节点的设计：由5个基本部分组成，分别为传感器检测单元、数据处理单元、无线传输单元、控制单元和电源供应单元。
节点结构如图2所示。
节点的处理器使用综合性能较好的ATMEL 的AVRmega16单片机。
本节点拟设计为通用节点，可拓展为8路开关/模拟量输入、8路输出外接控制器、2路占空比可调PWM，可接多种多个传感器，扩展性强。
传输采用AM2400BS-R（NRF2401）无线通信模块，收发频率为2.4～2.524GHz，数据传输速率最快为1M/bps，可以传输较大的数据包，发射功率最大为0dB，传输距离远。
节点程序流程图如图3所示。
控制单元由继电器、排气扇、风扇（可由PWM控制转速）、白炽灯、火警报警器等组成。
电源根据具体情况可以采用220V交流电、蓄电池、太阳能电池、USB等供电，省电也是本系统考虑的主
要因素。
图3 节点程序流程图
通信协议：分为无线通信协议和串口通信协议。
无线通信协议分为上行和下行协议，上行协议用于节点到下位机的数据信息传输，下行协议用于下位机到节点的控制命令传输。
上下行协议中预留了保留位，方便进行系统的进一步扩展。
下位机与上位机之间采用RS232串行通信协议。
下位机：搭载ATmega16微处理器和AM2400BS-R （NRF2401）无线传输模块，拟采用USB供电。
主要负责上位机和监控节点之间数据传输的协调工作，也可拓展携带温度、湿度、光照等多种传感器，以完成对主控室室内环境的检测。
下位机程序流程图
如图4所示：
图4 下位机程序流程图
3.2 软件的设计
上位机软件：采用Visual C#语言编写，在
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Microsoft Visual Studio集成开发环境中开发。
软件设计的流程图如图5所示。
主要包括用户登录界面、区域选择界面和参数显示界面。
用户登录界面用于设定用户权限，保证系统安全；区域选择界面有利于用户快速定位目标区域，保证系统快捷方便；参数显示界面可以记录并显示参数历史信息，并提供参数的动态变化曲线和控制按钮，方便用户对参数未来的变化趋势进行合理预测和对异常情况
进行处理。
图5 上位机软件流程图
Internet的创新性应用：可在互联网上进行拓展，不仅可以方便地进行远程监控，还可以扩大监测范围，使该系统拥有更广阔的应用前景。
4 系统测试及结果
为了进行系统测试，设计了一套模拟系统，该模拟系统包括3个无线传感器节点，每个节点搭载温湿度传感器、光照传感器和烟雾报警模块。
通过对3个无线传感器节点进行轮询，测试得到最大的无线通讯有效距离约为30米。
图6、图7分别为测试所得到的温度、湿度变化
曲线。
环境参数的采集时间间隔为5秒。
图6 温度变化曲线
图7 湿度变化曲线
5 结语
本文从应用角度出发，设计了一套基于无线传感器网络的室内监控系统。
该系统低功耗，低成本，便于安装。
通过测试实验，证明该系统功能实用可行，是对室内监控系统的重大改进。
对室内环境可以全面的了解和掌握，对异常情况可以做出正确的判断和实时有效的处理，使室内环境的安全性及舒适度得到大幅改善。
参考文献
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业中的应用[J]．农业工程学报，2005，21．
[2] 李毅治，张月琳．传感器在医药学领域的应用[J]．药学
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[3] E strin D，Govindan R，Heidemann J S，et al．Next century
challenges：scalable coordinate in sensor network[A]．In：Proc 5th ACM/IEEE Int' l Conf on Mobile Computing and Networking[C]．1999：263-270．
[4] 陈丹，郑增威，李际军．无线传感器网络研究综述[J]．计
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[5] 石军锋，钟先信，陈帅，邵小良．无线传感器网络结构及
特点分析[J]．重庆大学学报，2005，28（2）．
基金项目：中国海洋大学“国家大学生创新性实验计划”项目资助（编号：100082491002）
作者简介：张新耀（1990-），男，山东兖州人，中国海洋大学信息科学与工程学院学生，研究方向：海洋技术。
（责任编辑：周加转）。