WSN系統(tǒng)的介紹與基于WSN的智能家居安防系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)

　　人們對(duì)生活品質(zhì)的追求越來(lái)越高，更加向往安全、智能和健康的家居環(huán)境。傳統(tǒng)智能家居安防系統(tǒng)功能單一、效率低下、誤報(bào)率較高、維護(hù)成本大、不能很好地與快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合，已經(jīng)難以滿足市場(chǎng)及大眾對(duì)家居安防系統(tǒng)的要求。現(xiàn)代無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WSN）和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)化的智能家居安防系統(tǒng)具備了安全、智能、便捷、環(huán)保的特性，同時(shí)保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、高可靠性、低誤報(bào)率、低功耗及低成本維護(hù)。為此，本文提出基于具有低功耗、自組網(wǎng)、低速率、低成本和雙向通信特性等特點(diǎn)的 WSN 和智能手機(jī) Android 平臺(tái)，利用家庭網(wǎng)關(guān)構(gòu)建能進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的采集、傳輸及網(wǎng)絡(luò)后臺(tái)存儲(chǔ)的智能家居安防系統(tǒng)，同時(shí)該系統(tǒng)可利用 Internet 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　1、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的 WSN 部分采用 ZigBee 協(xié)議，由多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)和一個(gè)協(xié)調(diào)器組成，各終端節(jié)點(diǎn)可自組織網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)最終匯聚到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，然后通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)接入互聯(lián)網(wǎng)。用戶能夠在 PC 端、機(jī)頂盒、手機(jī)客戶端通過(guò) Internet 完成對(duì)智能家居的遠(yuǎn)程監(jiān)控。家居內(nèi)各傳感器信息通過(guò)終端節(jié)點(diǎn)上的 GPIO 口采集經(jīng) WSN 網(wǎng)絡(luò)無(wú)線發(fā)送至協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過(guò) USB-TTL 模塊與家庭網(wǎng)關(guān)完成數(shù)據(jù)通信，家庭網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)上報(bào)至服務(wù)器。為了降低本安防系統(tǒng)的誤報(bào)率，確保其高可靠性，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)采集可燃?xì)怏w濃度的傳感器特意選用高靈敏度的可燃?xì)怏w傳感器，并結(jié)合集成在終端節(jié)點(diǎn)協(xié)議棧內(nèi)部的防誤報(bào)算法，確保信息的準(zhǔn)確性及可靠性。

　　WSN 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與家庭網(wǎng)關(guān)的通信需要在 USB-TTL 模塊的轉(zhuǎn)換下完成， USB-TTL 模塊驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)基于 Linux 系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)智能家居安防系統(tǒng)的智能化，按照冗余設(shè)計(jì)需求使該模塊的設(shè)備描述符會(huì)能識(shí)別 USB 接口變動(dòng)，并對(duì)可能變換的設(shè)備描述符進(jìn)行讀寫(xiě)操作。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案如圖 1 所示。

　　硬件電路設(shè)計(jì)