家庭安全遠程監控系統的設計與實現

劉寰

摘要：本文設計了一種基于ZigBee無線傳輸技術的家庭安全監控系統，將傳感器監測到的信號經過接收模塊傳輸到家庭網關，通過驅動設備實現聲光報警。家庭網關與家中的路由器相連，通過Internet網絡傳輸到廣域網中，用戶通過手機等終端設備接收來自家庭的報警信號，實現對家庭安全的遠程監控。

關鍵詞：ZigBee技術；傳感器；家庭網關；遠程監控

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）05-0179-02

隨著人民生活水平不斷提高，家中的家用電器和貴重設備也越來越多，家庭的安全隱患也逐漸增多，人們的安全意識也在不斷的提高，家庭財產的安全保護就顯得尤為重要，家庭安全遠程監控系統也就應運而生。

1 系統設計框圖

系統由傳感器節點，網關節點以及家庭路由器等組成，系統設計框圖如圖1所示。節點由CC2530芯片及人體傳感器、煙霧傳感器等組成，通過無線與網關節點相連，網關節點與驅動電路相連實現聲光報警、液晶顯示和鍵盤控制等，同時與家庭路由器相連，將報警控制信號通過Internet網傳輸出去，用戶通過手機、Pad等終端設備進行實時監控[1]。

2 系統的硬件設計

2.1 CC2530微處理器基本電路

CC2530是一款由TI公司生產的全面兼容8051內核的單片機，基本電路包括電源電路、晶振電路、射頻發射與接收電路和輸入輸出接口電路等。CC2530同時支持IEEE 802.15.4協議，它可以建立強大的網絡節點，并且成本非常低，具有極高的接收靈敏度和抗干擾性能[2]。特別是它具有豐富的接口，這些接口分為三組，分別為P0、P1和P2組，P1組共有8個引腳從P0_0到p0_7，P1組也有8個引腳從P1_0到P1_7，P2組共有5個引腳從P2_0到P2_4，非常適合家庭監控安防系統的控制與管理，基本電路如圖2所示。

2.2 人體紅外傳感器電路

在本設計中采用HC-SR501紅外傳感器，該傳感器具有靈敏度高、可靠性強、超低功耗、工作電壓范圍寬等特點，當人體進入檢測范圍時輸出高電平，當人體離開時則自動延時關閉高電平，輸出低電平，工作電路如圖3所示。

2.3 有害氣體傳感器電路

MQ-2傳感器可用于家庭等場所氣體泄漏的監測裝置，常用于液化氣、苯、烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測，是一種多氣體檢測傳感器。它具有靈敏度高、穩定性好、壽命長、響應快等特點，屬于二氧化錫半導體氣敏材料，煙霧的濃度越大，導電率越大，輸出電阻越低，則輸出的模擬信號就越大，利用這一點可以檢查煙霧的存在，當煙霧濃度大于設定濃度時輸出低電平，工作電路如圖4所示。

3 系統的軟件設計

3.1 利用ZigBee協議組建無線網絡

ZigBee定義了短距離、低數據傳輸速率無線通信所需要的一系列通信協議，所使用的工作頻段為868MHz、915Mz和2.4GHz，最大傳輸速率為250kbps，它具有高可靠性、低成本、低功耗、高安全性等特點，完全能滿足家庭安全監控系統的需要[3]。無線網絡可以包含終端節點、協調器節點（家庭網關）和路由器節點等，終端節點連接傳感器，負責采集來自人體紅外傳感器、煙霧傳感器等的信息，協調器負責組建無線局域網絡，路由器負責數據的傳輸與轉發，網絡拓撲如圖5所示。

3.2 IAR軟件開發環境

利用IAR Embedded Workbench開發環境建立工程，實現終端節點與協調器、協調器與路由器之間的無線通信，從而實現對家庭安全的監測與控制管理，流程圖如圖6所示[4]。

4 結語

本文利用ZigBee無線傳輸協議，采用了TI公司的CC2530芯片，組建了家庭安全遠程監控系統，實現了通過手機等終端設備對家庭安全的遠程監控。經檢驗，該系統工作性能穩定，達到了預期的目的。如果增加傳感器的類型，本系統的實用性和性能將會進一步提高。

參考文獻

[1]王小強，歐陽駿，黃寧淋.ZigBee無線傳感網絡設計與實現[M].北京：化學工業出版社，2014.

[2]李明亮，劉小龍，牟宏磊，徐憲清.基于ARM11的智能家居設計與實現[M].北京：北京航空航天大學出版社，2013.

[3]劉微，陳賀新.家庭的遠程監控系統的設計[J].通訊技術，2009（1）：312-313.

[4]李正民，張興偉.基于ZigBee 技術的無線智能安防技術的實現[J].計算機與現代化，2012（9）：97-100.endprint