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无线传感器网络在智能楼宇自控系统的应用

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vdianwang 发表于 2022-11-6 16:27:27 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
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。

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。

智能家居系统整体设计
智能家居系统根据功能划分,包括的主要子系统如图1所示。
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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。无线传感器网络结构图如图2所示。
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智能家居系统的硬件设计

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。智能监控模块的设计结构图如图3所示。
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图3设计的系统工作原理: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。
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温度传感器采用DS18b20,体积小且耐磨耐碰,使用方便,封装形式多样,适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。DS18b20具有独特的单线接口方式,在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现与DS18B20之间微处理器的双向通讯。支持多点组网功能,多个DS18b20可以并联在唯一的三线上,最多只能并联8个,既可实现多点测温,又不会因数量过多使供电电源电压过低.从而造成信号传输的不稳定。

湿度传感器选择DHT11。DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。

02智能检测模块
智能检测模块主要功能是对房间人数进行随时检测和记录,同时对人体的体征是否正常进行实时监测。例如能够监测是否有人跌倒并及时报警送医。

利用激光传感器监测房间人数。把该传感器安装在房间的出入口,能够实时地监测进出门人的动作。选择激光对射式传感器,每个门安装两对,每对包括一个发射和一个接收部件。

利用超声波测距传感器检测人体行动和体征。超声波可以测量物体的距离,用作测量人体是否在移动,如果人体移动,超声波测量得到的距离是不断变化的:还可以用作测量人体是否跌倒,把超声波测距传感器安装在天花板上,当人体在超声波传感器可测范围内跌倒,传感器测出的距离数据会发生变化,进而可以判断出有人体跌倒的结果。为有老人和小孩的家庭提供很大的便利。

03智能安防模块
智能安防模块主要功能是监测房间火、气、电、人等状态,防止发生火灾、煤气中毒、触电和小偷进入等事件,保护家庭的安全。本文充分利用各种传感器,接入无线通信模块,构成无线传感器网络。例如利用火焰传感器、烟雾传感器、煤气探测传感器和门磁等传感器,达到家居智能安防的目的。

家居智能监控软件设计
01智能监控软件设计
家居智能监控模块的设计目的是通过传感器监测和控制家庭中的重要设备。以对家居燃气设备进行监控(见图4)为例,当控制系统监测到燃气在使用时家中没有人。则启动定时计数,经过一定时间后若家中还没有人,系统就会发生提醒信息并自动关闭燃气阀。
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02家居远程监控系统设计
远程监控模块能够执行高加密(电话识别)多功能语音电话远程控制功能。当业主出差或者在外办事,可以通过手机、固定电话来控制家中的空调、窗帘、灯光电器等,使之提前制冷、制热、或进行开启和关闭;还可以知道家中电路和各种家用电器是否正常工作,得知室内的空气质量数据。从而控制窗户和紫外线杀菌装置进行换气或杀菌:此外根据外部的天气状况适当地控制屋内空气湿度和温度等。也可以通过手机或固定电话来自动给花草浇水、宠物喂食;控制卧室的柜橱,对衣物、鞋袜、被褥等杀菌、晾晒等。

总结
本文设计的基于无线传感器网络的智能家居系统。提供了广泛的信息交互功能,优化了居住环境,帮助人们有效地利用空间以及节约各种能源,实现了对家电的远程控制功能,同时结合无线传感器网络技术的优点,提供灵活布局、移动性强和数据传输稳定的家居系统。







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