一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计技术方案

一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计，包括家庭网关和无线传感器网络，无线传感器网络主要由传感器节点、路由器节点、协调器节点以及安防执行机构组成；协调器节点连接若干路由器节点，路由器节点连接传感器节点，传感器节点连接安防执行机构；协调器节点与家庭网关信号连接；安防执行机构处于最底层，受传感器节点的控制，负责执行解决各种安防问题；传感器节点负责采集和传送安防传感器数据，并控制安防执行机构动作；协调器节点位于无线传感器网络的顶层，负责整个网络的建立和管理；家庭网关是整个家居网络的监控中心，可以实时观察整个网络的运行情况和报警信号，并通过网络与远程客户端进行交互。

Design of a smart home security system based on Wireless Sensor Network

A design of intelligent Home Furnishing security system based on wireless sensor network, including home gateway and wireless sensor network, wireless sensor network is composed of sensor nodes, router nodes, the coordinator node and security executive mechanism; the coordinator node is connected with a plurality of router nodes, router nodes connected sensor nodes, sensor nodes connect security Coordinator actuators; node and gateway signal connection; security enforcement agencies at the bottom, under the control of the sensor node, is responsible for the implementation of security to solve all kinds of problems; the sensor node is responsible for collecting and transmitting security sensor data, and security control actuator; top-level coordinator node in wireless sensor network, in charge of the establishment and management of the whole network; family gateway is the monitoring center of the whole network can be Home Furnishing. The operation of the whole network and the alarm signal are observed in real time, and the network is interacted with the remote client through the network.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计
本专利技术涉及智能家居领域，具体是一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计。
技术介绍
美国最先开始在智能家居领域进行研究并在1984年首次设计并展出了第一栋智能建筑，开辟了智能家居领域的先河，随之各经济发达的国家都纷纷提出了自己的智能家居设计理念，其中以德国、韩国、日本、新加坡等国的发展较快，普及程度也高。“911”恐怖事件后，全球安防产业蓬勃发展推动了整个智能家居安防行业的发展，智能安防系统迅速进入人们的生活中，全球各大安防企业也推出了自己先进的安防产品。其中一直都处于家居自动化技术领先地位的是Honeywell公司，该公司采用先进的综合布线技术把家居的数据、语音、控制等模块结合到一起，实现了数字网络家电、紧急呼叫、智能门禁系统、灯光控制模块、火灾探测器、红外探测器、电子门锁等终端的连接，把安防系统、信息家电控制、可视化对讲以及远程通信系统整合到一起，实现了真正的智能家居，但是该智能家居的安装费用较高，适用于国外别墅式的高档家庭，并不适合于我国社区式的普通家居。日本Sony公司不久前推出了用于安防监控的第一款一体化变焦摄像机SSC-ET181P/ET180P，借助VISCA协议的命令集，SSC-ET181P/ET180P的所有功能可以通过RS485接口实现远程控制，并且Sony的新型监控混合IP解决方案可以帮助用户在原有系统上，建立IP网络环境，监控系统已经走向了网络化和智能化，方便了用户进行远程的监控。Sony的安防监控方案虽然先进，但是其成本对于我国的普通的家庭来说还是较高，对于家居高消费人群来说比较适合。我国的家居环境与国外并不相同，国外家居多以别墅式和独体式的房屋建筑为主，所以国外在家居领域的发展更倾向于信息网络的通信和家居多媒体的应用，而我国的居住环境多以社区式的楼房建筑为主，所以我国发展的中心主要是家庭安防系统，这就切实体现出本课题研究的意义所在。我国的智能安防产业发展的较晚，70%的智能安防产品主要来自于美国、日本和韩国，这些国家的智能安防技术很成熟、性能稳定可靠，但是在平安城市、城市报警与监控系统“3111工程”以及奥运会、世博会等大型安防项目等的推动下，我国的智能安防产业发展进入了前所未有的高峰期，现在市场的规模己经超过了1500亿元。而普通家庭的智能安防领域在我国是一个巨大的市场，渐渐成为了我国智能安防行业的发展方向。虽然我国的家居安防产品10年前就开始进入市场，而且安防报警主机的价格己经低至几百元，但是还是无法打开这个潜力巨大的市场，究其原因主要有四点：一是系统的误报警，这是安防系统无法进入普通家庭的最主要因素，一般的用户都无法接受在3个月内出现一次误报警，但是作为电子产品来说要达到完全无误报警难度确实很高，这就需要安防技术的革新；二是安防系统撤防不方便，家居内如果有人在的时候就不需要某些安防系统开启，防止误报警，所以需要选择性地撤防，一般都采用的是输入密码的方式来撤防，一旦密码输入错误又会造成系统误报警；三是我国大部分的普通家庭都没有安装门禁系统，而使用万能钥匙打开普通机械锁并非难事，所以盗贼可以侵入家居破坏报警主机，整个系统就无法正常工作；四是为了弥补误报警的缺陷就需要安装视频监控和图像采集远传系统，但是成本较高而且图片的传输速度较慢。如果我国的安防企业想在家居安防领域占得一席之地，需要对产品做出根本性的改变，而物联网技术的出现就为产品的发展开辟了一片新天地。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计。为实现所述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计，包括家庭网关和Zigbee无线传感器网络，所述Zigbee无线传感器网络主要由传感器节点、路由器节点、协调器节点以及若干安防执行机构组成；所述协调器节点连接若干路由器节点，每个路由器节点分别连接两个传感器节点，传感器节点连接安防执行机构；所述协调器节点与家庭网关信号连接；所述安防执行机构处于最底层，受传感器节点的控制，负责执行解决各种安防问题；所述传感器节点负责采集和传送各种安防传感器数据，并控制安防执行机构动作；所述路由器节点不仅仅可以作为传感器节点而且还可以用于管理网络，为其子节点分配网络地址并帮助其他的节点路由数据以送至目的节点；所述协调器节点位于Zigbee无线传感器网络的顶层，负责整个Zigbee网络的建立和管理，Zigbee网络只有一个协调器节点，该节点还负责与家庭网关进行交互，其接口采用RS-232串口；所述家庭网关是整个家居网络的监控中心，可以实时观察整个网络的运行情况和报警信号，并通过GSM网络和Internet与远程客户端进行交互。优选地，每个路由器节点连接的传感器节点中的一个连接有安防执行机构。优选地，所述家庭网关通过Internet连接客户端监控PC。优选地，家居用户的手机通过GSM网络连接家庭网关。优选地，所有的监控数据和报警事件都存入家庭网关的数据库服务器中。优选地，所述Zigbee无线传感器网络共有三种网络拓扑结构，具体为星型拓扑结构、簇树拓扑结构和网状拓扑结构。优选地，所述传感器节点包括烟感探测器、瓦斯探测器、门磁探测器、红外探测器、温度探测器等信号采集传感器。优选地，所述传感器节点采用电池供电。优选地，本专利技术采用北京亚控公司开发的组态王（Kingview）作为可视化上位机监控管理平台的开发工具。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中的传感器节点可实时采集安防数据并且处理后及时报告超标事件；处理速度非常快，保证及时地传输安防数据、发送报警信息。2、传感器和设计的传感器电路可及时准确地感应到外部环境的变化，以提供准确及时的数据，保证系统的可靠性，防止误报警的发生。3、由于传感器节点都是采用的电池供电，并且长时间无人值守，所以各传感器节点均具有低功耗的优点，可有效节约能源。4、可扩展性强，当有新的监测对象时，可以很好地兼容新设备的加入，具备极强的可扩展性。5、数据传输的可靠性强，应答机制完善，保证报警事件能够及时地通知到用户。6、软件设计的各个部分应采用模块化的设计，满足方便调试和修改的要求。7、各通信模块的数据传输的格式应该统一，便于通信的数据传输。附图说明图1为一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计的整体网络架构图；图2为一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计的簇树网络拓扑图；图3为一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计的总体设计图；图4为一种基于无线传感器网络的智能家居安防系统设计中基于工控组态软件的可视化上位机监控管理平台的人机交互界面示意图。图中所示：1、排风机，2、瓦斯探测器，3、烟感探测器，4、声光报警器，5、红外对射装置，6、门磁。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。随着科学技术的进步，高科技智能化的家居设备己经渐渐步入我们的生活，现代社会中的人们对于生活的质量要求也越来越高。科学技术的进步让人们的生本文档来自技高网...

【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设计，包括家庭网关和Zigbee无线传感器网络，其特征在于，所述Zigbee无线传感器网络主要由传感器节点、路由器节点、协调器节点以及若干安防执行机构组成；所述协调器节点连接若干路由器节点，每个路由器节点分别连接两个传感器节点，传感器节点连接安防执行机构；所述协调器节点与家庭网关信号连接；所述安防执行机构处于最底层，受传感器节点的控制，负责执行解决各种安防问题；所述传感器节点负责采集和传送各种安防传感器数据，并控制安防执行机构动作；所述路由器节点不仅仅可以作为传感器节点而且还可以用于管理网络，为其子节点分配网络地址并帮助其他的节点路由数据以送至目的节点；所述协调器节点位于Zigbee无线传感器网络的顶层，负责整个Zigbee网络的建立和管理，Zigbee网络只有一个协调器节点，该节点还负责与家庭网关进行交互，其接口采用RS‑232串口；所述家庭网关是整个家居网络的监控中心，可以实时观察整个网络的运行情况和报警信号，并通过GSM网络和Internet与远程客户端进行交互。

【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设计，包括家庭网关和Zigbee无线传感器网络，其特征在于，所述Zigbee无线传感器网络主要由传感器节点、路由器节点、协调器节点以及若干安防执行机构组成；所述协调器节点连接若干路由器节点，每个路由器节点分别连接两个传感器节点，传感器节点连接安防执行机构；所述协调器节点与家庭网关信号连接；所述安防执行机构处于最底层，受传感器节点的控制，负责执行解决各种安防问题；所述传感器节点负责采集和传送各种安防传感器数据，并控制安防执行机构动作；所述路由器节点不仅仅可以作为传感器节点而且还可以用于管理网络，为其子节点分配网络地址并帮助其他的节点路由数据以送至目的节点；所述协调器节点位于Zigbee无线传感器网络的顶层，负责整个Zigbee网络的建立和管理，Zigbee网络只有一个协调器节点，该节点还负责与家庭网关进行交互，其接口采用RS-232串口；所述家庭网关是整个家居网络的监控中心，可以实时观察整个网络的运行情况和报警信号，并通过GSM网络和Internet与远程客户端进行交互。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设计，其特征在于，每个路由器节点连接的传感器节点中的一个连接有...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴国飞，厉国华，王海伦，许大星，
申请(专利权)人：衢州学院，衢州海西电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33