一种基于WSN的智能家居安防系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统，系统采用目前主流的ZigBee无线技术、移动通信技术和嵌入式系统与接口技术，系统本体使用的ZigBee芯片采用了TI公司的CC2530，实现了传感终端与协调器的无线通信，上位机采用意法半导体生产的STM32F103单片机作为主控制器组成嵌入式控制系统，实现了数据的传输链路转换和系统控制；智能网关核心板采用RT5350芯片，手机接入其建立的局域网以实现终端实时监测与控制以及视频监控功能；采用SIM800A模块实现报警信息以GSM方式发送到用户手机，最终实现了家居环境监视、视频监控、防盗自动报警、家电自动控制、燃气泄漏远程报警等功能。系统通过本地、远程两种控制方式实现了对家电的控制。

A smart home security system based on WSN

The utility model discloses a Home Furnishing intelligent security system based on wireless sensor network, the system uses the current mainstream ZigBee wireless technology, mobile communication technology and embedded system and interface technology, ZigBee chip using ontology system uses TI's CC2530, the wireless communication terminal sensing and coordinator, PC using the production of STMicroelectronics STM32F103 MCU as the main controller of the embedded control system, realizes the data conversion and transmission link control system; core board intelligent gateway using RT5350 chip, mobile phone access to the LAN terminal to realize the real-time monitoring and control and video monitoring function; using SIM800A module to achieve the alarm information sent to the user by way of GSM mobile phone, finally realizes Home Furnishing environment monitoring, video surveillance, burglar alarm, home Electric automatic control, gas leakage remote alarm and other functions. The system realizes the control of household appliances through two control modes, local and remote.

【技术实现步骤摘要】
一种基于WSN的智能家居安防系统
本技术涉及无线传感网络
，具体为一种基于WSN的智能家居安防系统。
技术介绍
随着科技的发展、人们生活水平的提高，以及一波高过一波的智能热潮，智能家居安防产业已经取得了迅猛的发展并日益渗透到平常百姓的生活中。而作为信息获取最重要和最基本的技术——传感器技术，也得到了极大的发展。具有感知能力、计算能力和通信能力的无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)综合了传感器技术、嵌人式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。系统本体设计了以一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统，该系统利用CC2530搭载各类传感器采集数据并以无线方式传输数据，上位机采用以STM32为核心的控制系统，并搭载了WiFi模块、GSM模块、ZigBee协调器、RFID模块以及摄像头模块。系统采用SIM800A实现报警信息以GSM方式发送，最终实现了家居室内温湿度、烟雾、人体红外等监测，并以短信的方式把报警信息发送到用户手机。系统本体实现了家居环境监视、视频监控、防盗自动报警、家电自动控制、燃气泄漏远程报警等功能，使家居更安全、更舒适、更方便。同时，本设计方案借助于GSM网络的短消息业务和多种无线传感器网络技术，为安防系统的建设提供了一种灵活、方便的无线解决方案。该系统具有良好的可扩展性和实用价值，可以实现全方位的安全监控与防护，而其最重要的一点在于，该系统能够通过无线网络可靠地与用户通信，增强了系统的安全性、可靠性与隐蔽性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于无线传感网的智能家居安防系统来解决以上问题。本技术采用的技术方案是：一种基于无线传感网的智能家居安防系统，包括系统本体，所述系统本体由传感器、多终端节点、协调器、上位机、手机终端、智能网关组成；上位机主要由STM32模块、ZigBee模块、WiFi模块、GSM模块、RFID模块组成，主要实现三种功能：发送指令控制下位机、实现智能网关作用、自动短信报警功能，出于安全性考虑使用该上位机前需要经过刷卡识别确认身份后才可使用；所述上位机以STM32作为主控制器，同时WiFi模块、GSM模块、ZigBee协调器、RFID模块以及摄像头均通过串口连接到主控制器，所述传感器包括温湿度传感器、烟雾传感器、红外热释电传感器、继电器模块；终端节点由ZigBee模块组成，并与传感器连接；所述手机终端能够检测传感器的数据、实时视频监控，也可以发送控制指令到达位于上位机中的网关，再从网关通过ZigBee控制继电器，从而实现家电控制。作为优选，将连接有多种传感器的终端节点放置在用户指定的房间。作为优选，网关采用输出为5V的电源适配器供电，通过AMS1117电源芯片稳压到3.3V给系统供电。作为优选，上位机主控制器移植嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ。该处理器是基于Cortex-M3内核的高性能的32位处理器，硬件资源丰富而且又具有低功耗的优势。作为优选，系统本体选用的是电阻式的触摸屏，且触摸屏通过串口连接在上位机的主控制器上。作为优选，ZigBee芯片采用TI公司的CC2530，并移植ZigBee2007协议栈。作为优选，GSM模块采用SIM800A，工作频率为GSM/GPRS900/1800MHz，该模块是GSM模块的重要部分，可通过串口传输标准的AT命令对模块进行控制。作为优选，智能网关核心板采用RT5350芯片，并移植基于嵌入式Linux的OpenWRT系统。RT5350集成了CPU、WiFi、USB等基本模块，可以单芯片解决终端设备的无线连接和控制功能，其具备高集成度和低成本的优势，且易于二次开发。OpenWRT是一个高度模块化、高度自动化的嵌入式Linux系统，拥有强大的网络组件和扩展性，同时，它还提供了100多个已经编译好的软件，而且数量还在不断增加，大大简化了开发软件的工序。作为优选，使用GSM模块将报警信号以短信形式发送到移动终端。作为优选，将摄像头安装在上位机主控板上，通过智能网关建立的局域网进行摄像头数据的传送，通过连接到局域网中的手机终端进行视频监视，方便灵活实用。作为优选，温湿度传感器选用DHT11，该传感器采用数字信号输出，具有卓越的长期稳定性与较低功耗。作为优选，红外热释电传感器采用HC-SR501，是基于红外线技术的自动控制产品。具有灵敏度高、可靠性强、超低功耗等优势。作为优选，烟雾传感器采用MQ-2，该传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。该传感器尤其对烷类烟雾更为敏感，具有良好的抗干扰性，可准确排除有刺激性非可燃性烟雾的干扰信息。同时具有良好的重复性与长期的稳定性。作为优选，协调器主要负责无线网络的建立和维护，终端节点负责采集传感器数据，并通过继电器与家电设备连接。二者通过ZigBee进行通信。作为优选，系统本体涉及到的家电控制包括灯具控制与风扇控制。作为优选，家电控制通过控制继电器的开闭来实现，继电器与多终端节点相连。系统本体通过本地控制与远程控制两种方式对家电进行控制。其中本地控制可在两种终端设备上进行操作。其一，以STM32为主控制器的上位机通过触摸屏对家电进行本地控制，STM32的指令传输到ZigBee协调器，ZigBee协调器通过无线技术将控制指令下达给终端节点，从而通过控制继电器的开闭来控制家电的开关；其二，在智能网关建立的局域网范围内，在手机APP上将控制信息发送到网关，网关再通过ZigBee控制继电器的开闭，从而实现本地控制家电开关。远程控制通过GSM短信方式发送控制命令，GSM模块SIM800A接收控制命令并执行所需要的动作。与现有技术相比，本技术的优点在于：1.创造性的设计了一个集智能网关与控制系统于一体的上位机。该上位机功能强大：对各个终端节点数据进行汇总并显示在屏幕上；通过触摸屏远程控制家电设备的开关；对终端气体浓度超标、屋里是否有人、室内温度过高进行判断并通过内部的GSM模块把报警短信发送到用户手机。2.手机终端可以实时监测气体浓度是否超标、屋里是否有人、室内温湿度值和家电的开关状态以及远程控制家电的开关。从而实现智能家居安防，远程火灾报警、家电控制等家庭基本的家居控制功能。3.系统本体借助GSM网络的短消息业务和ZigBee、WiFi无线传感网络技术，为安防系统的建设提供了一种灵活、方便的无线解决方案。该系统具有良好的可扩展性和实用价值，可以实现全方位的安全监控与防护，而其最重要的一点在于该系统能够通过无线网络可靠地与用户通信，增强了系统的安全性、可靠性与隐蔽性。4.GSM模块起到短信报警与短信收发远程控制家电的作用。5.对家电的控制实现本地控制与远程控制两种控制方式。在没有WiFi的情况下仍然可以远程控制家电的开关。6.系统本体实现了家居环境监视、视频监控、防盗自动报警、家电自动控制、燃气泄漏远程报警等功能，使家居更安全、更舒适、更方便。7.该系统功能强大、工作稳定、可靠性好、功耗低，具有较高的实用价值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统，包括系统本体，其特征在于：所述系统本体由传感器、终端节点、ZigBee协调器、上位机、手机终端、智能网关组成；所述系统本体采用ZigBee芯片，所述传感器包括温湿度传感器、红外热释电传感器、烟雾传感器、继电器；所述上位机采用意法半导体生产的STM32F103单片机作为主控制器组成嵌入式控制系统，并移植嵌入式操作系统μC/OS‑Ⅱ；所述智能网关核心板上集成了WiFi模块并建立局域网，且手机接入局域网；所述智能网关核心板采用SIM800A模块，并通过本地、远程两种控制方式构成家电控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统，包括系统本体，其特征在于：所述系统本体由传感器、终端节点、ZigBee协调器、上位机、手机终端、智能网关组成；所述系统本体采用ZigBee芯片，所述传感器包括温湿度传感器、红外热释电传感器、烟雾传感器、继电器；所述上位机采用意法半导体生产的STM32F103单片机作为主控制器组成嵌入式控制系统，并移植嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ；所述智能网关核心板上集成了WiFi模块并建立局域网，且手机接入局域网；所述智能网关核心板采用SIM800A模块，并通过本地、远程两种控制方式构成家电控制。2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统，其特征在于：所述上位机通过串口连接有电阻式的触摸屏；所述STM32主控制器通过串口分别与WiFi模块、GSM模块、ZigBee协调器、RFID模块以及摄像头连接。3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈良玉，李全虎，
申请(专利权)人：陈良玉，
类型：新型
国别省市：内蒙古,15