智能监测报警系统

- 1 - 摘 要 随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、 控制技术的迅猛发展与提高，人们对室内环境的要求也越来越高。 现代无线通讯技术是未来网络媒体发展的趋势，是当前发展竞相开发的热点，提 出了 Zigbee 技术与 GPRS 的无线技术来完成对室内环境的监测，该系统全部采用无线 通信技术来完成，省去了重新布线的问题，而且把 GPRS 远程通信技术加入到室内环 境中实现监测和报警功能，从而使用户千里之外可以随时了解家中的情况提供一种解 决办法。 本文首先分析了 Zigbee 技术的研究意义、应用前景以其优良的性能为众多的近距 离无线通信应用领域提供了低成本、低功耗、高可靠性的解决方案。其次是 GPRS 技 术逐步完善，它的覆盖区域也日益增大几乎可以分布到所有人类居住的地方，并且具 有维护费用比较低，安装方便，易于实现远程数据的采集和设备的控制。本设计采用 Zigbee 组成的无线传感器网络的和 GPRS 无线通信技术构成的大范围远程数据采集系 统，结合各类传感器对居室环境中多路状态（如火警、气体浓度、非法入侵等）进行 监测和预警，一旦出现警情可通过 GPRS 系统向用户的手机实时发送短消息，主要完 成了采用 GPRS 无线通信模块与新一代无线网络技术 Zigbee 相结合，实现了通过手机 短信对室内环境进行监测与报警的系统。 关键词关键词：Zigbee 技术、GPRS 技术、监测、报警 - 2 - Abstract For the automatic, real-time monitoring the state of the environment, the Zigbee wireless sensor network technology has been widely used because of its reliable technology, low power consumption, low cost, short development cycle. This paper will combine the wireless sensor network technology and GPRS network, realized the remote monitoring of home appliances and security equipment to send text messages by mobile phone, using CC2430 and single chip microcomputer users home security monitoring system of main body in any place of household equipment and safety to observe. The system has the advantages of simple structure, safe and reliable, cost-effective, have broad application prospects.Family intelligent monitoring system based on GPRS and Zigbee technology to single family communication control unit, a main controller are installed in each household, and a plurality of connected with the home appliance division controller, the master and control bus type connection, home bus using Zigbee wireless communication Keywords: wireless sensor network; wireless communication module; digital sensor; GPRS module - 3 - 目 录 摘摘 要要.- 1 - ABSTRACTABSTRACT.- 2 - 目目 录录.- 3 - 第第一一章章 绪绪 论论 .- 5 - 1.1 研究背景 .- 5 - 1.2 系统的总体方案 .- 5 - 1.3 家庭网关 .- 7 - 1.4 研究目的和意义 .- 8 - 1.5 课题的研究内容 .- 9 - 1.6 本文主要工作及组织结构.- 10 - 第二章第二章 关键技术和主要器件的介绍关键技术和主要器件的介绍.- 10 - 2.1 几种无线通信技术的对比.- 11 - 2.1.1 红外线技术 .- 11 - 2.1.2 家庭射频技术的 HOME RF.- 11 - 2.1.3 蓝牙技术 .- 11 - 2.1.4 几种无线通信标准的性能比较.- 12 - 2.1.5 GPRS 网络总体结构 .- 12 - 2.1.6GPRS 协议 .- 13 - 2.2 ZIGBEE 无线技术 .- 15 - 2.3 CC2430 芯片的介绍 .- 16 - 2.4 常用传感器原理及应用 .- 16 - 2.4.1 烟雾传感模块.- 16 - 2.4.2 微波红外双鉴传感器.- 17 - 2.4.3 门磁开关传感器.- 18 - 2.4.4 温度传感器.- 18 - 第第三三章章 智智能能监监测测报报警警系系统统硬硬件件设设计计 .- 20 - 3.1 系统基本工作原理 .- 20 - 3.2 系统硬件设计 .- 21 - 3.2.2 MCU 主控模块 .- 21 - 3.2.4 入侵监测传感器的选择 .- 24 - 第第四四章章 智智能能监监测测报报警警系系统统软软件件设设计计 .- 26 - 4.1 系统的软件设计 .- 26 - 4.2 系统软件调试 .- 28 - 4.2.1 服务器监控界面的设计.- 28 - 结结 论论.- 34 - - 4 - 致致 谢谢.- 35 - 参参 考考 文文 献献 .- 36 - - 5 - 第一章 绪 论 1.1 研究背景 近年来，随着无线传感器网络技术的迅猛发展，以及人们对 于环境保护和环境监控提出了更高要求，越来越多的行业都致力于在环境监测 系统中应用无线传感器网络的研究。通过在监测区域内布设大量的廉价微型传感器 节点，经由无线通信方式形成一个多跳的网络系统，从而实现网络覆盖区域内感知 对象信息的采集量化、处理融合和传输应用。与传统的环境监测手段相比，使用传 感器网络进行环境监测有三个显著的优势：一是网络的自组性提供了廉价而且快速 部署网络的可能 ;二是现场采集的数据可通过中间节点进行（路由）传送，在不增 加功耗和成本的前提下，可将系统监测容量提高一个数量级；三是网络的健壮性、 抗毁性满足了某些特定应用的需求。无线传感器网络技术是一项应用性非常强的技 术，因此其在当前我国环境监测系统中的应用具有巨大的潜力。 1.2 系统的总体方案 方案如图 1.1 所示。 图 1.1 无线环境监测系统主节点组成 单 片 机 ST89C52RC 无 线 通 信 模 块 数 字 传 感 器 GPRS 模块 （SIM 卡） RS232 单片机 ST89C52RC 无线通信模块 数字传感器 GPRS 模块 （SIM 卡） RS232 - 6 - 本设计中各功能部分均采用目前应用性能较好的集成模块电路来实现，环境中 各类状态，如温度、湿度、流量、光照、气体浓度、火警、异常侵入等参量的测量 均采用数字式传感器或集成模块，这样既可以提高系统工作的稳定性，又可以使硬 件电路设计得以简化，减小了系统的体积，从而提高了系统的现场应用性。系统主 节点组成，可见在硬件结构上，任何子节点都可以通过与GPRS 模块相连而变成 主节点。 为提高系统的可靠性以及减小设计、开发周期，本系统由一个主节点和多个子 节点组成，电路上均采用集成化设计。子节点负责采集环境参量，通过无线通信模 块将数据以多跳方式逐级传递给主节点；主节点除具备基本的参量采集功能外，主 要负责将汇集来的各子节点数据通过GPRS 网络发送给用户手机，课题所设计的智 能监测报警系统的总体功能模块图如图1.2 所示。 人机界面 （web页） 因特网 Zigbee网络 家庭网关主节点 终端 节点 家电 网络 终端节点 传感器网 络 - 7 - 图 1.2 智能监测报警系统的功能模块图 终端节点单元包括以下两部分部件 :射频收发模块、传感器或受控终端以及两 者之间的接口控制模块。射频收发模块作为系统中各网络节点的通信接口，进行网 络中各节点设备的网络无线连接和无线数据或指令的收发。系统的终端传感或受控 单元，主要进行环境温度、湿度等各种数据的采集或者进行有人闯入或者有毒气体 等意外灾难情况的探测以及对各种网络家电的控制。这种监测功能需要通过接口控 制模块来直接操作并完成。 1.3 家庭网关 家庭网关是一种简单的、智能的、标准化的、灵活的数字家庭网络接口单元， 它可以从不同的外部网络接收通讯信号，通过家庭网络传递信号给某个终端设备。 从结构上看，家庭网关是家庭外部TCP/IP 网络和局部家庭网络之间的连接点。所 以，家庭网关应具备两个主要功能 ： （1）作为外部接入网 (如 Internet 接入)连接到家庭内部，同时将家庭内部 网络连接到外部的一种物理接口，家庭网关应能同时处理多种类型的接入网技术， 即完成不同网络间的协议转换和路由选择功能。 协议转换，这一功能描述只是原理概念上的一个总体定位，实际设计和实现时 决不是将一种协议对应转换成另一种协议那么简单。从信息流动和变换的观点来看， 可以将家庭网关视为如图 1.3 所示模型。 在图 1.3 中，有两条双向的信息流通过家庭网关，家庭网关在其中起着信息格 式变换的作用。 TCP/IP 网络 ZigBee 无线网络 家庭网关 电源 时钟 显示部分 按键 STC89C52 CPU Internet 接口 RAM FLASH USB ZigBee 接口 - 8 - 图 1.3 家庭网关的结构图 （2）使用户可以获得各种服务 (包括现有的服务和未来可能出现的服务 )的 平台。如远程通讯，远程教育、远程医疗、远程抄表、家电管理和集成、安全系统 管理、家庭能源调节和管理、在线和电子公告等。同时，作为家庭与媒体的中心， 实现音频和视频信息的综合预处理等。如可视电话、视频传送和分配、虚拟VCR 和视频点播、视频交互通讯、 CD 点唱机。 传统的家庭网关多采用 PC 机模式，这样为了使网络能够正常运行，首先要保 证 PC 始终保持在开机状态并且稳定无故障，这样势必造成了整个网络的可靠性降 低。为了避免系统对传统 PC 机的依赖问题，课题采用嵌入式技术设计家庭网关， 设备通过嵌入式模块，直接接入Internet 实现信息交互的过程。课题采用飞利浦 的 LPC2200 系列 ARM7 嵌入式芯片设计网关。课题所设计家庭网关的结构图如图 1.3 所示。 1.4 研究目的和意义 在智能监测报警系统中，无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势。 这不仅仅因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，省去了花在综合布线上的 费用和精力，而且更符合家庭网络的通讯特点。同时随着无线网络技术的进一步发 展，也必将大大促进智能化、网络化的进程。 目前，无线网络技术主要可分为射频技术、IRDA 红外线技术、 IEEE80211b 和 IEEE80211a 协议技术、 Home RF 协议、蓝牙技术、 ZigBee 技 术。其中射频 (RF)技术已很成熟。它的成本低廉，穿透性较好，但抗干扰能力差， 安全性差，最致命的缺陷是它没有统一的标准，各公司的通信协议都不一样。红外 IRDA 技术也比较成熟，但必须直线视距连接，限制太大，并不适合我们通常意义 上的家庭网络； IEEE8021l 是 IEEE 最初制定的一个无线局域网标准，主要用于 办公室局域网和校园网。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要， IEEE 小组又相继推出了 IEEE8021lb 和 IEEE8021la 两个新标准，但无论是 - 9 - IEEE80211b 还是 IEEE8021la 都是一种高速率传输协议，用在家居系统上有 些大材小用，而且价格昂贵。它更适于办公室的无线网络；Home RF 无线标准是 由 Home RF 工作组开发的，旨在使计算机与其他电子设备之间实现无线通信的开放 性工业化，由于 Home RF 网络没有密码因而它的安全性较差，且它的抗干扰能力 很差；而 ZigBee 技术和蓝牙技术都属于 IEEE80215 协议，在一定的范围内有 重叠，但其各自的技术特点决定了其应用的侧重点仍有很大的不同。蓝牙更适合于 语音业务及需要更高数据量的业务，如移动电话，耳机等。ZigBee 作为一种低 功耗、低数据速率、低成本的技术更适合于智能化，安全保障系统及进行低数据率 传输的低成本设备之间。 一般家庭网络通讯有以下几个特点： l、传输的数据量比较小，因而无需太大的传输速度； 2、信息的实时性要好，时延要短，尤其在安防信息上； 3、无论采用何种方式建立家庭网络，都必须保证数据传送过程中的安全性和 可靠性，不易被人窃取和破坏 。 1.5 课题的研究内容 本文在分析智能监测报警的发展方向，研究的必要性及意义后，把外部网络 (移动网)和家庭内部控制网络相结合，完成了智能监测报警系统的设计。设计整体 框图如图 1.4 所示。 - 10 - 图 1.4 设计整体框图 基于 GPRS 和 ZigBee 技术的智能监测报警解决方案采用以单户家庭为单元的通 信控制模式，在每一个家庭中都安装一个主控中心(负责用户控制信号及家电反 馈信息的接收和转发 )，及若干个与家电设备相连的分控终端 (控制该家庭的所有 电器)。主控和分控装置由家庭总线相连，家庭总线采用ZigBee 无线通信方式。 此装置便于家庭独自管理，安全性、可靠性高。 1.6 本文主要工作及组织结构 基于 ZigBee 和 GPRS 相结合的无线数据传输网络，由封装CC2430 和数字传 感器的终端节点对中的相对湿度、温度、大气压等火灾因子进行实时采集，经每个 子网中的中心节点将数据发出，由GPRS 模块传送数据到手机或服务器，在服务器 中建立自己的数据库，并负责将上传的数据存储到火灾预警数据库中，经决策生成 软件对数据进行综合分析产生相应的预警和决策，系统结构如图1.5 所示。 - 11 - GPR S 无线基站 无线基站 智能手机 智能手机 Int ern et Int ern et ZigBee无线传 感网 桌面客户 便捷式移动客户 数据库 第二章第二章 关键技术和主要器件的介绍关键技术和主要器件的介绍 2.1 几种无线通信技术的对比 目前，各种无线传输技术林立，应用广泛。每个技术都有其立足的特点，或基 于传输速度、距离、耗电量的特殊要求；或着眼于功能的扩充性；或符合某些单一 应用的特别要求；各种短距离无线通信技术都在争取成为市场标准。这里我们重点 介绍与控制网络有关的无线通信技术。 2.1.1 红外线技术 IRDA 红外线技术是家庭无线控制网络的一个选择，它设备简单，价格低廉，很 容易推广。而且现有的家电通常具有红外线遥控接口，很容易融入到这样的网络中。 图 1.5 系统结构图 - 12 - 但是，红外线控制方式的作用距离短，而且要求控制器与接收器之间必须具有目视 接触，属于点对点的通信方式。因此，红外使用不很方便。特别是对于家庭组网方 式，红外方式明显是不适合的。 2.1.2 家庭射频技术的 Home RF Home RF 工作组是由美国家用射频委员会领导于 1997 年成立的，其主要工作任务 是为家庭用户建立具有互操作性的话音和数据通信网。Home RF 的普及率高达 45%，在 家庭无线联网市场独占鳌头。但由于 Home RF 技术标准得到的支持程度、抗干扰能力 等方面的欠缺，加上市场营销策略失当、后续研发与技术升级进展迟缓，市场优势逐 渐丧失，导致最终 Home RF 工作组不得不宣布黯然退出无线联网市场的角逐。 2.1.3 蓝牙技术 蓝牙技术由爱立信、东芝、IBM 和英特尔五家公司于 1998 年提出。主要用来打破 以红外线或电缆线联系不同产品时受到的限制，2000 年做到使移动电话等设备与个人 电脑或任何其他设备、仪器之间，能够在约几十米的距离内无需连接电缆线或红外接 口就可进行数据交换。 蓝牙技术是实现话音和数据无线传输的开放性规范，是一种低成本、短距离、支 持点到点和点到多点的通信的无线通信技术，蓝牙最早是作为电缆的替代的一种低功 耗短距离无线接口，实现在移动电话、便携式电脑和其他电子装置之间的无缝连接， 进而形成一个个局域网，使得其范围内的各种信息化的移动和便携设备都能实现资源 共享。 虽然用途上与红外类似，其标准中也考虑到了与红外系统的兼容性，但是由于无 线电波比红外线有固有的优势，蓝牙技术具有更广泛的应用。但是未来的家庭网络中 设备节点的数量将会越来越多，蓝牙有限的网络容量将会限制其在低速控制网络中的 应用。另外，蓝牙的成本始终高居不下，也就导致其无法适用于未来的大规模家庭网 络的应用。目前己经有基于蓝牙的智能安防监测系统，但是因为系统造价高，所以无 法推广开来。 蓝牙技术具有强大数据通讯优势，用于抄表领域在技术上是完全可行的。目前市 - 13 - 场上早已有蓝牙技术的抄表模块。但由蓝牙技术主要针对的是数据交换及语音信号传 输，同其它专有的抄表技术相比，有协议过于复杂、芯片成本较高的缺点。 2.1.4 几种无线通信标准的性能比较 几种无线通信标准的性能比较如表2-1 所示。 表 2-1 线通信标准的性能比较 考虑到安防监测的无线 网络小数据流量少、对适时性要求不高的特征，选用任何 无线通信技术必须考虑以下几点： 低成本：用户计量仪表是低成本的。因此这些用来联网的元件也必须是低成本的。 低功耗：内置电池正常使用时间，热量表应不低于五年、水表与燃气表不应低于 六年。 2.1.5 GPRS 网络总体结构 GPRS 网络是在现有 GSM 网络中增加 GGSN(GPRS 网关支持节点)和 SGSN(GPRS 服务支 持节点)来实现的，使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据。其系统结构如 图 2.2 所示。 ZigBeeBluetoothWI-fiGPRS/GSM 应用范围监事与控制 短距离的有 线的替代品 Web、视 频、e-mail WAN 、声音与数 据 系统资源 4KB-32KB250KB+1MB+16MB+ 电池寿命 100-1000+1-71-51-7 网络节点 数 255/65KB7301000 带宽 （Kbps） 20-250100011000+64-128 - 14 - 计算机手机 B T S SGANSGAN 其他GPRS网络InternetI.25 图 2.2 GPRS 系统结构 2.1.6GPRS 协议 移动台和 SGSN 之间的 GPRS 分层协议模型如图 2.3 所示 Um 接口是 GSM 的空中接口。 Um 接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑 信道。MAC 为媒质接入控制层。MAC 的主要作用是定义和分配空中接口的 GPRS 逻辑信 道，使得这些信道能被不同的移动台共享。LLC 层为逻辑链路控制层。它是一种基于高 速数据链路规程层 LLC 的无线链路协议。LLC 层负责在高层 SNDC 层的 SNDC 数据单元上 形成 LLC 地址、帧字段，从而生成完整的 LLC 帧。SNDC 被称为子网依赖结合层。它的 主要作用是完成传送数据的分组、打包，确定 TCP 的地址和加密方式。为提高系统的 可靠性以及减小设计、开发周期，本系统由一个主节点和多个子节点组成，电路上 均采用集成化设计。子节点负责采集环境参量，通过无线通信模块将数据以多跳方 式逐级传递给主节点； 网络层的协议目前主要是 Phase 阶段提供的 TCP/IP 和 X.25 协议，这些协议对于 传统的 GSM 网络设备(如 BSS 和 NSS 等设备)是透明的。如图 2.3 所示 - 15 - 网络协议 SNDC LLC 网络协议 RF接口 物理连接 MAC 物理连接 LAPD LLC SNDC LLR MAC 物理链路 RF接口 物理链路 LAPD MSUM GB SGSN RSS 图 2.3 GPRS 协议 7）GPRS 技术的优点： （1）资源利用率高 PRS 引入了分组交换的传输模式，用户只有在发送或接收数据期间占用资源，这意 味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。GPRS 用户的 计费以通信的数据量为主要依据，体现了“得到多少，支付多少”的原则。 （2）传输速率高 GPRS 的高传输速率，意味着通过便携式电脑，GPRS 用户能快速地上网浏览，同时 也使移动多媒体应用成为可能。 （3）接入时间短 分组交换接入时间短，能提供快速即时的连接，可使已有的 Internet 应用(如 E- mail、网页浏览等)操作更加便捷、流畅。 （4）支持 IP 协议和 X.25 协议 GPRS 支持因特网上应用最广泛的 IP 协议和 X.25 协议。而且由于 GSM 网络覆盖面 广，使得 GPRS 能提供 Internet 和其它分组网络的全球性无线接入。 GPRS 模块与单片机之间通过串口进行通信，当模块收到来自于单片机的 AT 命令时， - 16 - 其做出相应的响应，并回显 OK 字符给单片机，表明指令功能已完成，当单片机收到 OK 时，则可进行下一条 AT 指令的输出。为保障整个系统的可靠性以及便于系统管理，对 其进行初始化设置时务必要完成以下几个指令： (a)AT+ESIMS 即查询 SIM 卡是否存在； (b) AT+COPS 即查询是否正确登陆到网络； (c) AT+CLIP=1 开启来电显示； (d) AT+CMGD=1,4 清空 SIM 卡短信。 2.2 ZIGBEE 无线技术 ZigBee 是无线传感网络的一种类型,ZigBee 技术工作在 3 个不同频段上,对应全球 的三个不同的地区，分别具有 0.25Mbit/s、0.02M bit/s 和 0.04M bit/s 的最高传输 速率,它的短距离传输能够覆盖 10-75m 的范围；zigBee 网络在中国使用开放的 2.4GHZ 频段，适合于短距离且数据量小的应用领域。 ZigBee 具有如下特点: (1)低速率: ZigBee 的 0.25M bps 的通讯速率，是低速率的数据传输。 (2)近距离: 相邻节点间的传输距离介于 1075m 之间，通过协调节点和路由节点 的接力通信，能实现较远的传输距离。 (3)低功耗: ZigBee 的射频功率为 1mW,设计了省电睡眠模式,所以其功耗很低。在 优化的电源管理模式下，2 节干电池可供 1 个节点工作 1 年以上。 (4) 成本低、结构灵活: ZigBee 模块的成本起点不高,在 20 元左右，而且通过技 术改进可以简化协议，从而降低对控制器等硬件的性能要求，降低对存储容量的需求， 并且 ZigBee 协议软件是开源的。所以低成本是 ZigBee 技术很大的优点。 (5) 实时性高、时延短: ZigBee 从省电模式转入正常工作模式需要 12ms，各节点 自动组网实现通信需要 30ms，节点间实现数据传输的通信时延很短。所以 ZigBee 技术 能满足工业控制自动化等对实时性要求很高的无线通信应用场合。与其它同类技术比 较，它们的通信延时和组网时间都要高一个数量级如蓝牙技术、WiFi 技术等。 (6) 组网灵活、容量大: ZigBee 可采用各种拓扑结构如网状结构、树状结构等， 一个发送节点可控制管理很多终端节点和协调节点，一个主节点最多可管辖 255 个终 - 17 - 端节点和协调节点；低层的网络节点由上一层网络节点管理，可以构成规模庞大节点 数达数万个的大网，组网方式灵活多变，子网个数众多通信复杂度低是 ZigBee 的优点。 (7) 稳定可靠: ZigBee 节点间的数据传输采用完全的确认应答模式, 如果没有确 认应答则数据必须重发，直到确认为止；采取了避免冲突策略。 在本设计中，采用星型网络，这种星型结构的特点是对中心节点(这里是无线数字 家居服务器或网关)的依赖性很大，中心节点出现问题可能造成整个网络的瘫痪。家庭 内部无线网络连接距离较短，一般在 100 米以内，家用电器位置容易改变，家庭电器 等的数量也容易变化。根据家庭网络的这些特点以及以上介绍的无线网络拓扑结构， 本文以家庭网关为中心节点组建一个星型家庭网络。ZigBee 技术最大传输距离 150 米， 完全满足家庭网络需要。通过实用证明，星型家庭网络组网简单，实用可靠。 2.3 CC2430 芯片的介绍 CC2430 及其外围附属电路构成无线收发模块，该模块工作在 2.4GHz 全球开放 ISM 频段免许可证使用；该芯片采用 0.18 m CMOS 工艺生产，工作时的电流损耗为 27 mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于 27 mA 或 25 mA。CC2430 具备多种休眠 模式和转换到主动模式时间超短的特性，特别适合那些要求长电池寿命的应用。而且 因为射频收发模块和单片机内核都包括在 CC2430 芯片内部，所以简化了接口电路的设 计。该电路主要包括：15V 和 30V 电源滤波电路、并行接口电路芯片、时钟电路、 复位电路、组网显示电路等。通过设置不同的滤波电容从而实现不同的电源电压供电； 并行接口电路将芯片内的 21 个 IO 引脚以及复位、电源等引脚通过 12 脚的两排针引出， 满足在不同的系统应用中由用户进行灵活的定义，使系统的通用性和灵活性增强。 2.4 常用传感器原理及应用 2.4.1 烟雾传感模块 NIS-10A 是烟雾离子探测式烟雾传感器，使用放射性物质的射线探测烟雾离子。放 射性物质包裹在金属制电极内部,所以不会泄露放射能量。NIS-10A 属于通用性低功耗 数字传感器,使用电池带动。 - 18 - 外加电压：DC611V 以下 电流: 24 3pA 湿度可选用 DHT11 传感器应避免安装在诸如空调出风口附近、暖气片附近等环境温度正常变化的 场所。 传感器监视区域内应避免有热源。 传感器尽量避免对着有强光的窗口。 传感器监视区域内应避免出现小动物，如不可避免，应选用防小动物干扰的透 镜。 2.4.2 微波红外双鉴传感器 微波红外双鉴传感器是被动式红外传感器和微波传感器的组合，微波传感器根 据多普勒效应原理来探测移动物体。传感器发射微波，微波遇到障碍物时被反射回 传感器，当障碍物相对传感器运动时，则传感器接收到的反射波频率发生变化：当 障碍物朝着传感器运动时，传感器接收到的反射波频率比发射波高，当障碍物远离 传感器运动时，传感器接收到的反射波频率比发射波低，因此，传感器通过比较反 射波和发射波的频率来探测是否有移动物体进入。 微波只对移动物体响应，红外传感只对引起红外温度变化的物体响应，微波和 红外双鉴传感器只有两者同时响应才会做出报警。因此，大大提高报警可靠性。 产品名称：红外微波双鉴探测器 产品型号：PA-525D 产品说明：探测范围：14m14m 外形直观大方，适合任何装饰环境 仿真直接转换成数字式 无死位标准透镜 数字式微波探测技术 自动背景分析 数字式自动脉冲数调节 - 19 - 环境测试模式，数字式温度补偿 综合发光二极管显示 产品参数： 探测方法 微波+红外 红外传感器类型 双源 探测范围 90,14m14m 频率 FCC 无线报警软件流程图如图 4.2 所示。 - 30 - 开始 MCU 初始化 CC2430 初始化 设定信道 检测按钮 是否启动 发送数据 建立数据包 延 时 启动接受模式 接到 监测数据包 数据 SCI 发送 NY Y 图 4.2 无线报警软件流程图 4.2 系统软件调试 4.2.1 服务器监控界面的设计 本次设计中软件的设计采用 B-S 模式，服务器端的程序使用 vs .Net 2008 中的 ASP.NET 中 C#开发，页面采用 AJAX+HTML 的方法。 VS.NET 是微软为开发应用程序并管理其运行时执行而创建的一个新平台，是用于 代码编译和执行的集成托管环境，VS.NET Framework 提供丰富的类库供 VS.NET 应用程 - 31 - 智能家居 网络服务 平台 登录实时显示异常报警数据查询家电控制数据入库 序进行调用。 本网络平台的后台数据库采用 SQL SERVEQR 2005。Microsoft SQL Server 2005 是一个全面的数据库平台，使用集成的商业智能 (BI) 工具提供了企业级的数据管理。 Microsoft SQL Server 2005 数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可 靠的存储功能，使您可以构建和管理用于业务的高可用和高性能的数据应用程序。 平台的总体设计为将串口数据读入，存入 sql server 中，同时在网页中将所存的 数据显示出来，且能够实现异常数据的报警机制及过往的数据的查询。主要功能如图 4.3 所示。 图 4.3 功能结构图 智能家居网络服务平台的主要界面如下： 1、登录界面 在打开网站主界面后，为提高系统的可靠性以及减小设计、开发周期，本系统 由一个主节点和多个子节点组成，电路上均采用集成化设计。子节点负责采集环境 参量，通过无线通信模块将数据以多跳方式逐级传递给主节点；相关用户可以通 过用户名，密码进行登录。如图 4.4 所示。 - 32 - 图 4.4 登陆主界面图 2、程序主界面 登录成功后可进入程序主界面，在此界面中包括数据入库、实时显示、异常报 警、数据查询及家电控制等选项。 显然从功耗、传输距离、容量方面具有优势，也 完全符合对温室大棚的环境参数进行监测和控制。因此选择合适的控制器对大棚内的 相应的执行机构进行控制也是系统需要解决的主要问题。选择相应的选项可在右侧界 面打开相应的功能。在此界面中还可对登录人得信息进行修改。如果是管理员，还 可以添加及删除登录人的信息。图4.5 显示的是数据入库后实时显示的内容。 - 33 - 图 4.5 实时显示 3、异常报警 点击异常报警选项，可以查看有问题的数据项，在设定好报警值之后，可以对 异常的数据项进行报警。图4.6 中，设定的报警值为湿度超过0.55 即进行报警， 报警项由底色为红色的高亮条目显示。 图 4.6 异常报警 - 34 - 4、数据查询 此项目中可以按照日期，温度值，