居家環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究與應用[1]

  引言

  家居環(huán)境是指家庭團聚、休息、學習和家務勞動的環(huán)境。家居環(huán)境條件的好壞，直接影響著居民的發(fā)病率和死亡率。城市居民每天在室內(nèi)工作、學習和生活的時間占全天時間的90%左右，因此，居室環(huán)境與人類健康和兒童生長發(fā)育的關系極為密切。近年來，急性傳染性非典型肺炎（SARS）、H1NI豬流感及超級細菌的出現(xiàn)，都說明室內(nèi)環(huán)境健康的重要性。因此，“健康家居”、“智能家居”的新概念突顯其重要意義，也就是家居應將安全、健康、舒適放在首位。

  加強對家居環(huán)境的環(huán)境狀況（包括有害氣體含量、空氣濕度、室內(nèi)溫度、火災引起的煙霧等）的實時監(jiān)測與治理，可為人們提供一個安全、健康、舒適的生活環(huán)境。

  系統(tǒng)總體設計

  本系統(tǒng)主要是對家居環(huán)境中的溫度、濕度、煙霧濃度、一氧化碳濃度、甲烷濃度進行實時的監(jiān)測。系統(tǒng)的主要工作有：自動進行數(shù)據(jù)采集、處理、指標分析，實時的將指標信息顯示在液晶屏和遠程監(jiān)控網(wǎng)頁上，當溫度過高，煙霧濃度、有害氣體濃度超標時，進行本地聲光報警提示并發(fā)送遠程報警信息到遠程監(jiān)控主機。根據(jù)需要，本環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主要包括三部分：前端信息采集端、信息處理中心、遠端監(jiān)控端。

  前端信息采集端：因WIA-PA無線傳感網(wǎng)絡具有網(wǎng)絡拓撲維護靈活、快速；自適應跳頻模式與重傳機制，保障通信可靠性更加有效；支持網(wǎng)內(nèi)報文聚合，降低網(wǎng)絡開銷，延長電池壽命；兼容IEEE802.15.4標準，可以使用現(xiàn)有商品器件，易于實現(xiàn)；兼容無線HART標準，支持HART命令，很容易升級傳統(tǒng)儀表為其增加無線通信功能；用戶可以方便的使用、管理，無需較高的專業(yè)知識。因而這里采用的是基于WIA-PA標準自主研發(fā)的WIA-PA工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡中的溫度、濕度、煙霧、一氧化碳、甲烷等傳感器分布在家居環(huán)境內(nèi)，采集各種環(huán)境變量信息并將信息發(fā)送到無線網(wǎng)關處。

  信息處理中心是以GM8120為核心處理器的室內(nèi)中心控制機，主要負責環(huán)境信息的接收、處理、轉(zhuǎn)發(fā)、本地實時顯示、異常報警，報警信息的遠程發(fā)送。

  遠程監(jiān)控端即智能家居遠程監(jiān)控主機，遠程監(jiān)控主機在接收到來自室內(nèi)中心控制機轉(zhuǎn)發(fā)的環(huán)境信息后將實時的在遠程監(jiān)控頁面上顯示傳感器數(shù)據(jù)指標；當接收到遠程報警時，進行遠程的報警提示并將報警信息的存儲到相應的數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖

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