家庭安全远程监控系统的设计与实现

刘寰

摘要：本文设计了一种基于ZigBee无线传输技术的家庭安全监控系统，将传感器监测到的信号经过接收模块传输到家庭网关，通过驱动设备实现声光报警。家庭网关与家中的路由器相连，通过Internet网络传输到广域网中，用户通过手机等终端设备接收来自家庭的报警信号，实现对家庭安全的远程监控。

关键词：ZigBee技术；传感器；家庭网关；远程监控

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0179-02

随着人民生活水平不断提高，家中的家用电器和贵重设备也越来越多，家庭的安全隐患也逐渐增多，人们的安全意识也在不断的提高，家庭财产的安全保护就显得尤为重要，家庭安全远程监控系统也就应运而生。

1 系统设计框图

系统由传感器节点，网关节点以及家庭路由器等组成，系统设计框图如图1所示。节点由CC2530芯片及人体传感器、烟雾传感器等组成，通过无线与网关节点相连，网关节点与驱动电路相连实现声光报警、液晶显示和键盘控制等，同时与家庭路由器相连，将报警控制信号通过Internet网传输出去，用户通过手机、Pad等终端设备进行实时监控[1]。

2 系统的硬件设计

2.1 CC2530微处理器基本电路

CC2530是一款由TI公司生产的全面兼容8051内核的单片机，基本电路包括电源电路、晶振电路、射频发射与接收电路和输入输出接口电路等。CC2530同时支持IEEE 802.15.4协议，它可以建立强大的网络节点，并且成本非常低，具有极高的接收灵敏度和抗干扰性能[2]。特别是它具有丰富的接口，这些接口分为三组，分别为P0、P1和P2组，P1组共有8个引脚从P0_0到p0_7，P1组也有8个引脚从P1_0到P1_7，P2组共有5个引脚从P2_0到P2_4，非常適合家庭监控安防系统的控制与管理，基本电路如图2所示。

2.2 人体红外传感器电路

在本设计中采用HC-SR501红外传感器，该传感器具有灵敏度高、可靠性强、超低功耗、工作电压范围宽等特点，当人体进入检测范围时输出高电平，当人体离开时则自动延时关闭高电平，输出低电平，工作电路如图3所示。

2.3 有害气体传感器电路

MQ-2传感器可用于家庭等场所气体泄漏的监测装置，常用于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测，是一种多气体检测传感器。它具有灵敏度高、稳定性好、寿命长、响应快等特点，属于二氧化锡半导体气敏材料，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大，利用这一点可以检查烟雾的存在，当烟雾浓度大于设定浓度时输出低电平，工作电路如图4所示。

3 系统的软件设计

3.1 利用ZigBee协议组建无线网络

ZigBee定义了短距离、低数据传输速率无线通信所需要的一系列通信协议，所使用的工作频段为868MHz、915Mz和2.4GHz，最大传输速率为250kbps，它具有高可靠性、低成本、低功耗、高安全性等特点，完全能满足家庭安全监控系统的需要[3]。无线网络可以包含终端节点、协调器节点（家庭网关）和路由器节点等，终端节点连接传感器，负责采集来自人体红外传感器、烟雾传感器等的信息，协调器负责组建无线局域网络，路由器负责数据的传输与转发，网络拓扑如图5所示。

3.2 IAR软件开发环境

利用IAR Embedded Workbench开发环境建立工程，实现终端节点与协调器、协调器与路由器之间的无线通信，从而实现对家庭安全的监测与控制管理，流程图如图6所示[4]。

4 结语

本文利用ZigBee无线传输协议，采用了TI公司的CC2530芯片，组建了家庭安全远程监控系统，实现了通过手机等终端设备对家庭安全的远程监控。经检验，该系统工作性能稳定，达到了预期的目的。如果增加传感器的类型，本系统的实用性和性能将会进一步提高。

参考文献

[1]王小强，欧阳骏，黄宁淋.ZigBee无线传感网络设计与实现[M].北京：化学工业出版社，2014.

[2]李明亮，刘小龙，牟宏磊，徐宪清.基于ARM11的智能家居设计与实现[M].北京：北京航空航天大学出版社，2013.

[3]刘微，陈贺新.家庭的远程监控系统的设计[J].通讯技术，2009（1）：312-313.

[4]李正民，张兴伟.基于ZigBee 技术的无线智能安防技术的实现[J].计算机与现代化，2012（9）：97-100.endprint