居家安全智能檢測(cè)系統(tǒng)

1、居家安全智能檢測(cè)系統(tǒng)在日常生活中，有時(shí)我們會(huì)擔(dān)心電器電源是否關(guān)閉、煤氣或天然氣閥是否關(guān)好、門窗是否鎖好等，而目前相關(guān)的檢測(cè)系統(tǒng)僅用于現(xiàn)代化程度較高的公寓或工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，成本高昂，不能滿足大眾居家生活和規(guī)模較小的個(gè)體經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的需要，鑒于此，我們希望能夠設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、靈活，能夠走進(jìn)大 眾生活的解決方案。1 技術(shù)實(shí)現(xiàn)1.1 系統(tǒng)架構(gòu)居家安全智能檢測(cè)系統(tǒng)是一款基于 ZigBee 組網(wǎng)的集多功能一體的檢測(cè)裝置?，F(xiàn)目前主要由一個(gè)中央處理器、GSM短信通知模塊、還有四個(gè)檢測(cè)模塊（溫度采集模塊、家用電器開(kāi)關(guān)檢測(cè)模塊 、可燃?xì)怏w檢測(cè)模塊、家庭意外著火檢測(cè)模塊）組成。中央處理器采用 mini2440 開(kāi)

2、發(fā)板控制，這是一款低價(jià)實(shí)用的 ARM 9 開(kāi)發(fā)板。我們通過(guò)系統(tǒng)移植將 Linux 系統(tǒng)移植到開(kāi)發(fā)板，使用 Q T、C+編程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的界面控制軟件，再移植到開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)主控顯示的功能。1.2 方案選擇系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要涉及三方面的內(nèi)容：傳感器，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)， 人機(jī)交互。傳感器系統(tǒng)能夠識(shí)別的內(nèi)容有：是否有電流，是否有火災(zāi)的可能，是 否有可燃?xì)怏w的泄露。市面上已經(jīng)有相應(yīng)的傳感器，可以直接 輸出數(shù)字信號(hào)，主控芯片可以依據(jù)廠家提供的技術(shù)手冊(cè)進(jìn)行辨 別。信號(hào)的傳送信號(hào)的傳送主要包含兩個(gè)部分：室內(nèi)局域交互，室外遠(yuǎn)程交互 。室內(nèi)局域交互主要包括傳感器數(shù)據(jù)的采集上傳，動(dòng)作命令的下達(dá)。就功能實(shí) 現(xiàn)而言，應(yīng)在室內(nèi)搭建局

3、域網(wǎng)絡(luò)。方案設(shè)計(jì)涉及有線、無(wú)線的 選擇和多種的無(wú)線技術(shù)的取舍。（1）無(wú)線與有線 無(wú)線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)速度與以太網(wǎng)相當(dāng)，一個(gè) AP最多可支持多達(dá)上百個(gè)用戶的接入，最大傳輸范圍可達(dá)到幾十 公里，具有以下的鮮明特點(diǎn)：具有高移動(dòng)性，通信范圍不受環(huán)境條件的限制，拓寬了網(wǎng)絡(luò)的 傳輸范圍。在有線局域網(wǎng)中，兩個(gè)站點(diǎn)的距離在使用銅纜（粗 纜）時(shí)被限制在 500m ，即使采用單模光纖也只能達(dá)到 3000 m ，而無(wú)線局域網(wǎng)中兩個(gè)站點(diǎn)間的距離可達(dá)到 50km 。無(wú)線技術(shù)的取舍目前在智能家居行業(yè)中，較為主流的無(wú)線技術(shù)一共有三種： WiF i 、藍(lán)牙、和 ZigBee 。（ 1） WiFi 技術(shù)基于 WiFi 技術(shù)的智能家

4、居產(chǎn)品最為常見(jiàn)，其優(yōu)勢(shì)在于傳輸速率 快，且產(chǎn)品成本低，生活中也最為普及，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，基于 WiF i 的智能家居組合最為省事，購(gòu)買設(shè)備直接組網(wǎng)即可。凡事都存在兩面性， WiFi 雖然傳輸快、普及廣，但也存在著自 身的技術(shù)劣勢(shì)：其最大的問(wèn)題要屬安全性非常低，無(wú)線穩(wěn)定性 弱；功耗大也是其弱點(diǎn)之一，將導(dǎo)致其在家居領(lǐng)域的應(yīng)用受限 ，例如智能門鎖、紅外轉(zhuǎn)發(fā)控制器、各種傳感器等不適宜使用 ；此外， WiFi 的組網(wǎng)能力也相對(duì)較低，目前 WiFi 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際規(guī) 模一般不超過(guò) 16 個(gè)設(shè)備，而實(shí)際家居環(huán)境中，僅開(kāi)關(guān)、照明、 家電的數(shù)量就已遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于 16 個(gè)，顯然發(fā)展空間受到了一定的限 制。（ 2） Zigbe

5、e 技術(shù)ZigBee 技術(shù)的安全性很高，至今全球尚未出現(xiàn)一起破解先例。其安全性源于其系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)：采用AES加密（高級(jí)加密系統(tǒng)），嚴(yán)密程度相當(dāng)于銀行卡加密技術(shù)的 12倍；其次， Zigbee 采用 蜂巢結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，每個(gè)設(shè)備均能通過(guò)多個(gè)方向與網(wǎng)關(guān)通信，網(wǎng)絡(luò) 穩(wěn)定性高；另外，其網(wǎng)絡(luò)容量理論節(jié)點(diǎn)為 65300 個(gè)，足夠滿足家 庭網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求，即便是智能小區(qū)、智能樓宇等仍能全面覆蓋 ；最后， Zigbee 具備雙向通訊的能力，不僅能發(fā)送命令到設(shè)備 ，同時(shí)設(shè)備也會(huì)把執(zhí)行狀態(tài)反饋回來(lái)，這對(duì)終端使用體驗(yàn)至關(guān) 重要，尤其是安防設(shè)備，倘若你點(diǎn)擊了關(guān)門，卻不知道門是否 真的已經(jīng)鎖上，將會(huì)帶來(lái)多大的安全隱患；此外，

6、Zigbee 采用 了極低功耗設(shè)計(jì)，可以全電池供電，理論上一節(jié)電池能使用 10 年以上，節(jié)能環(huán)保。（ 3）藍(lán)牙技術(shù)大家對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的熟知，恐怕要屬手機(jī)上的藍(lán)牙功能了。其功 耗以及成本都介于 WiFi 與 Zigbee 兩者之間，但傳輸距離最短， 屬于一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、短距離的通訊方式，因在移動(dòng)設(shè)備或較短距 離間傳輸，故藍(lán)牙產(chǎn)品會(huì)提供一些較為私人化的使用體驗(yàn)，例 如藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱、智能秤等，由于其傳輸距離較短，所 以并不適合組建龐大的家庭網(wǎng)絡(luò)。綜合考慮后，采用 Zigbee 技術(shù)進(jìn)行局域網(wǎng)絡(luò)的搭建。GSM應(yīng)用GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲(chǔ)器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立

7、的操作系統(tǒng)、是一部手機(jī)開(kāi)發(fā)人員使用ARM或者單片機(jī)通過(guò)RS232串口與GSM模塊通信，使 用標(biāo)準(zhǔn)的AT命令來(lái)控制GSM模塊實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線通信功能?；?GS M模塊產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)往往都是基于 ARM平臺(tái)，使用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行 開(kāi)發(fā)。有些GSM模塊具有“開(kāi)放內(nèi)置平臺(tái)”功能，可以讓客戶將 自己的程序嵌入到模塊內(nèi)的軟件平臺(tái)中。直接使用由正點(diǎn)原子 開(kāi)發(fā)的GSM模塊。該模塊以ATK-SIM900A為核心，可以直接通過(guò)串口與主控芯片進(jìn)行交互 4。G SM模塊通過(guò)AT指令進(jìn)行通訊，本系統(tǒng)主要用到 AT發(fā)短信指令“AT+CMGF=1、“ AT+CMGS= 機(jī)號(hào)”。2 項(xiàng)目總結(jié)2.1 社會(huì)價(jià)值評(píng)估（1）該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)代表

8、了當(dāng)下嵌入式設(shè)備的新趨勢(shì)，我們不再 從零開(kāi)始，而是借鑒和整合現(xiàn)有的成果。隨著社會(huì)生活的不斷發(fā)展，人們對(duì)于智能化設(shè)備的要求也越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)的難度和復(fù)雜度也越來(lái)越大。模塊式產(chǎn)品的出現(xiàn)，使嵌入式設(shè)開(kāi)發(fā)人員不必糾結(jié)于每個(gè)底層的實(shí)現(xiàn)，而能夠?qū)⒕杏诜桨傅脑O(shè)計(jì)和芯片的代碼的編寫(xiě)，或直接整合現(xiàn)有的版塊，開(kāi)發(fā)出更復(fù)雜 的產(chǎn)品。（2）居家安全智能檢測(cè)系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于大眾生活的嘗 試。我們將不同的內(nèi)容整合到一個(gè)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)集中管理，如 電流，煤氣，煙霧，進(jìn)一步的電視，電腦，微波爐，門禁等。 若能夠獲得相應(yīng)的研發(fā)支持，可以在生活中產(chǎn)生良好的效益。2.2 功能拓展（1）加入網(wǎng)絡(luò)的版塊，實(shí)現(xiàn)當(dāng)下移動(dòng)應(yīng)用的需要；（2）可以加入門禁，警報(bào)等實(shí)現(xiàn)閉環(huán)居家控制功能；（ 3） Zigbee 節(jié)點(diǎn)的放