無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理及應(yīng)用答案(無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理及應(yīng)用第二版答案)
前言
大家好,我是林總,伴隨著人們生活水平的不斷提高,科技的迅速發(fā)展,發(fā)展樓宇自控系統(tǒng)已成為一種必然的趨勢(shì)。越來越多的家庭開始注重提升生活品質(zhì)和生命質(zhì)量,為自己營(yíng)造一個(gè)安全、舒適、清新、便利的生活環(huán)境。
正文
傳統(tǒng)的家居,防盜系統(tǒng)十分簡(jiǎn)陋,信息無法有效傳遞;各電器彼此間獨(dú)立,無法共享信息和遠(yuǎn)程控制;家居電力系統(tǒng)簡(jiǎn)單,無法進(jìn)行智能控制。家居系統(tǒng)采取有線傳輸方式。系統(tǒng)布局靈活性差。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)家居系統(tǒng)的缺點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多的無線傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織方式形成的無線網(wǎng)絡(luò),具有監(jiān)測(cè)精度高、低功耗、低成本、實(shí)時(shí)性好、高容量、覆蓋區(qū)域大等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
智能家居系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
智能家居系統(tǒng)根據(jù)功能劃分,包括的主要子系統(tǒng)如圖1所示。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)分布網(wǎng)絡(luò)和控制管理中心三大主要部分組成,其組成部分中的集成傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊中的各節(jié)點(diǎn)通過協(xié)議自主成一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)。再將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化,經(jīng)無線電波傳輸給信息處理中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

智能家居系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
01智能監(jiān)控模塊
智能監(jiān)控模塊不受時(shí)間地點(diǎn)的限制,能夠直接通過局域網(wǎng)絡(luò)或?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò).利用瀏覽器進(jìn)行遠(yuǎn)程的影像監(jiān)控和語音通話。也支持本地卡存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程PC機(jī)、移動(dòng)端來測(cè)郵件傳輸、FTP傳輸。同時(shí)可利用遠(yuǎn)程影音進(jìn)行拍攝,更可達(dá)成專業(yè)的安全防護(hù),也增加了很多生活樂趣。
智能視頻監(jiān)控模塊主要功能是對(duì)室內(nèi)電器、室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。由于無線傳輸模塊如CC2430內(nèi)置一個(gè)8051微控制器內(nèi)核。因此,可直接接入繼電器對(duì)家用電器進(jìn)行有效控制.也可接入傳感器,如溫度傳感器對(duì)空調(diào)溫度或者熱水器溫度進(jìn)行檢測(cè)和控制。智能監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工作原理:先通過傳感器(包括溫感、濕感、煙感和煤氣濃度傳感器)將現(xiàn)場(chǎng)溫濕度、煤氣濃度、煙霧濃度等非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào);經(jīng)調(diào)理電路,將傳感器輸出的電信號(hào)進(jìn)行調(diào)理(放大、濾波等),滿足A/D轉(zhuǎn)換的要求;由A/D轉(zhuǎn)換電路,完成將模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。單片機(jī)可判斷室內(nèi)是否發(fā)生異常,如果環(huán)境有異常,系統(tǒng)將顯示報(bào)警。按實(shí)現(xiàn)功能主要包括:主控制模塊、傳感器模塊、報(bào)警模塊。
溫度傳感器采用DS18b20,體積小且耐磨耐碰,使用方便,封裝形式多樣,適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。DS18b20具有獨(dú)特的單線接口方式,在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)與DS18B20之間微處理器的雙向通訊。支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè)DS18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上,最多只能并聯(lián)8個(gè),既可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫,又不會(huì)因數(shù)量過多使供電電源電壓過低.從而造成信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定。
濕度傳感器選擇DHT11。DHT11是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器,它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù),確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
02智能檢測(cè)模塊
智能檢測(cè)模塊主要功能是對(duì)房間人數(shù)進(jìn)行隨時(shí)檢測(cè)和記錄,同時(shí)對(duì)人體的體征是否正常進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。例如能夠監(jiān)測(cè)是否有人跌倒并及時(shí)報(bào)警送醫(yī)。
利用激光傳感器監(jiān)測(cè)房間人數(shù)。把該傳感器安裝在房間的出入口,能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測(cè)進(jìn)出門人的動(dòng)作。選擇激光對(duì)射式傳感器,每個(gè)門安裝兩對(duì),每對(duì)包括一個(gè)發(fā)射和一個(gè)接收部件。
利用超聲波測(cè)距傳感器檢測(cè)人體行動(dòng)和體征。超聲波可以測(cè)量物體的距離,用作測(cè)量人體是否在移動(dòng),如果人體移動(dòng),超聲波測(cè)量得到的距離是不斷變化的:還可以用作測(cè)量人體是否跌倒,把超聲波測(cè)距傳感器安裝在天花板上,當(dāng)人體在超聲波傳感器可測(cè)范圍內(nèi)跌倒,傳感器測(cè)出的距離數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生變化,進(jìn)而可以判斷出有人體跌倒的結(jié)果。為有老人和小孩的家庭提供很大的便利。
03智能安防模塊
智能安防模塊主要功能是監(jiān)測(cè)房間火、氣、電、人等狀態(tài),防止發(fā)生火災(zāi)、煤氣中毒、觸電和小偷進(jìn)入等事件,保護(hù)家庭的安全。本文充分利用各種傳感器,接入無線通信模塊,構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。例如利用火焰?zhèn)鞲衅鳌?span id="7cv38ze8gk" class="candidate-entity-word" data-gid="2482483">煙霧傳感器、煤氣探測(cè)傳感器和門磁等傳感器,達(dá)到家居智能安防的目的。
家居智能監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
01智能監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
家居智能監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)目的是通過傳感器監(jiān)測(cè)和控制家庭中的重要設(shè)備。以對(duì)家居燃?xì)庠O(shè)備進(jìn)行監(jiān)控(見圖4)為例,當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到燃?xì)庠谑褂脮r(shí)家中沒有人。則啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù),經(jīng)過一定時(shí)間后若家中還沒有人,系統(tǒng)就會(huì)發(fā)生提醒信息并自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)忾y。

02家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊能夠執(zhí)行高加密(電話識(shí)別)多功能語音電話遠(yuǎn)程控制功能。當(dāng)業(yè)主出差或者在外辦事,可以通過手機(jī)、固定電話來控制家中的空調(diào)、窗簾、燈光電器等,使之提前制冷、制熱、或進(jìn)行開啟和關(guān)閉;還可以知道家中電路和各種家用電器是否正常工作,得知室內(nèi)的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。從而控制窗戶和紫外線殺菌裝置進(jìn)行換氣或殺菌:此外根據(jù)外部的天氣狀況適當(dāng)?shù)乜刂莆輧?nèi)空氣濕度和溫度等。也可以通過手機(jī)或固定電話來自動(dòng)給花草澆水、寵物喂食;控制臥室的柜櫥,對(duì)衣物、鞋襪、被褥等殺菌、晾曬等。
總結(jié)
本文設(shè)計(jì)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)。提供了廣泛的信息交互功能,優(yōu)化了居住環(huán)境,幫助人們有效地利用空間以及節(jié)約各種能源,實(shí)現(xiàn)了對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制功能,同時(shí)結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),提供靈活布局、移動(dòng)性強(qiáng)和數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定的家居系統(tǒng)。

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