基于WiFi的智能家居安防系統的設計

馬標

摘 要：智能家居作為科技發展的產物，正在走進人們的日常生活，且其子系統——安防系統由于與人們的安全息息相關，更加引起了人們的關注。文中在分析傳統智能家居安防系統成本高、效率低、損耗大等問題的基礎上，設計了一種基于WiFi傳輸、分模塊管理的智能家居安防系統，有效降低了成本，增加了系統的可靠性等。

關鍵詞：智能家居；安防系統；WiFi；分模塊管理

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）01-00-02

0 引 言

現在是一個科技不斷發展的時代，智能家居作為其發展的產物，極具代表性，正逐漸滲入人們的日常生活，被人們所熟知。為了讓住所更加安全，向構建的家居系統中加入監控技術、計算機通信技術、現代控制技術等，構成了當前智能家居的重要組成部分——安防系統。我國的安防行業起步時間相比國外較晚，但發展迅速，并正在各個領域不斷擴大其影響力。

1 安防系統的總體設計

分模塊組建智能家居中的安防系統，是指把系統分為兩個模塊，即室內管理模塊與室外管理模塊。室內模塊又可細分為室內監控模塊、環境監測模塊與煙霧報警模塊，主要對室內進行防護。室外模塊可細分為室外監控模塊、門禁模塊。外出時，可通過由GPRS發送給手機的信息及通過手機與PC觀測到的室外情況及時做出反應。由于在安防系統的設計中所涉及的器件大都集中在室內，在WiFi的正常覆蓋范圍內，不僅可通過使用WiFi自由搭建系統從而有效避免有線線路因路徑固定不變所帶來的弊端，更大大節約了成本。安防系統的總體設計如圖1所示。

2 智能家居安防系統的硬件設計

本系統的硬件部分主要由主控制器模塊、WiFi模塊、視頻監控模塊、煙霧報警模塊、環境監測模塊與門禁模塊等組成。通過系統中各硬件模塊的有效結合，極大地提高了智能家居安防系統的工作效率。

2.1 主控制器模塊

本智能安防系統中使用的主控制器是性能優越的8位AT89C51單片機，處于系統核心位置。該單片機有4個輸入輸出口，在安防系統中可與多個器件連接并對接收到的數據進行處理。同時還具有4 kB的Flash存儲器，可快速讀取數據，提高數據的處理速度。擁有128 B的RAM隨機存儲器，可有效保存接收到的部分數據，在需要時將數據調入并處理。當接收到各模塊不斷發送的數據后，應對數據進行處理，并根據相應的結果做出判斷。

2.2 WiFi模塊

WiFi是一種用戶可通過它訪問服務器、閱讀郵件、瀏覽網頁等的互聯網技術，與IEEE之間存在IEEE.802.11工業標準。由于其傳輸信號的距離有限，所以其通常被運用在局域網中。隨著WiFi與IEEE之間的協議被不斷補充，WiFi的運用范圍也隨之越來越廣。

WiFi的有效覆蓋距離可達100 m，具有覆蓋范圍廣、發射功率低等優點，因此不會對人體造成傷害，更無需設置有線線路，系統構建更加靈活，已被人們廣泛應用在多種結構與系統中。雖然采用這種方式傳輸數據易受干擾，但并不影響其高性價比。在本系統中使用ATK-RM04模塊進行無線通信，它可用于用戶串口、以太網與WiFi三者接口間的轉換。常用此模塊的串口設備可以很容易地通過WiFi網絡傳輸數據。此次設計的WiFi主要用于數據傳輸，將各模塊的數據如監控模塊所產生的監控信息通過WiFi傳到主控制器，經主控制器對數據進行處理后再通過WiFi傳到PC端，用戶可通過PC端實時觀測室內情況，若發現可疑之處可及時處理。

3 智能家居安防系統的軟件設計

軟件設計的關鍵在于使用WiFi進行主控制器與各硬件模塊間的數據傳輸時，應保證數據發送方與數據接收方均保持穩定，不會造成數據丟失等問題。當總控制器對各硬件模塊傳送來的數據做出判斷后，需要通過GPRS傳遞給用戶時，用戶通過GPRS下發指令給總控制器，同時保證數據通道的接收方與發送方保持穩定。此設計把系統軟件劃分成了應用層與系統層。系統層可直接與安防系統的硬件聯系，并在裸板上運行程序。應用層更貼近具體功能的實現，可用來建立各部分之間的數據通道，用以執行報警任務。

在此次安防系統的軟件設計中，系統層軟件由開源Linux操作系統、根文件系統與Bootloader組成，且組成系統層軟件的每一部分都在其中發揮著重要作用，缺一不可。

4 結 語

此次基于WiFi智能家居安防系統的設計，因使用WiFi進行傳輸，故降低了搭建有線線路組網的成本。且本次設計對家居進行了全方位的防護，通過在廚房、臥室、客廳等地放置煙霧傳感器，并對廚房設定了不同于其它地方的煙霧報警標準，從而可對火源進行有效防護；通過門禁系統識別欲進出住宅人員的身份，之后再決定是否開門，可有效杜絕用戶不在家時陌生人闖入的情況發生；通過監控模塊實時觀察室內和室外情況，當有可疑情況發生時可及時處理等。

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