智能家居中環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究

　　圖3 室內(nèi)中心控制機(jī)軟件架構(gòu)圖

　　系統(tǒng)初始化模塊：對室內(nèi)中心控制機(jī)的硬件所有接口進(jìn)行配置及各變量的初始化。

　　環(huán)境信息捕獲模塊：室內(nèi)中心控制機(jī)通過監(jiān)聽UDP端口，捕獲WIA-PA無線網(wǎng)關(guān)發(fā)送來的無線傳感器采集到的家居空氣、環(huán)境信息數(shù)據(jù)，將收到的數(shù)據(jù)傳送給環(huán)境信息處理模塊。

　　環(huán)境信息處理模塊：對收到的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、加工處理，計(jì)算各傳感器的值。一方面將處理后的信息發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，使得遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)信息也能實(shí)時的更新。另一方面將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給環(huán)境信息實(shí)時顯示處理模塊，實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境信息在室內(nèi)中心控制機(jī)上的實(shí)時顯示。

　　環(huán)境信息實(shí)時顯示處理模塊：對環(huán)境信息處理模塊傳送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行界面顯示處理。

　　信息異常聲音報(bào)警模塊：當(dāng)室內(nèi)溫度過高或煙霧濃度、有害氣體含量超標(biāo)時，室內(nèi)中心機(jī)發(fā)出語音報(bào)警提示引起系統(tǒng)用戶的注意。

　　環(huán)境信息異常圖像顯示模塊：當(dāng)室內(nèi)溫度過高或者煙霧濃度、有害氣體含量超標(biāo)聲光報(bào)警時，室內(nèi)中心機(jī)發(fā)出聲光報(bào)警的同時彈出報(bào)警圖像操作界面，等待用戶通過操作室內(nèi)中心控制機(jī)觸摸屏查看信息或者取消報(bào)警信息等。

　　系統(tǒng)初始化完成以后，室內(nèi)中心控制機(jī)創(chuàng)建數(shù)據(jù)接收線程獲取家居環(huán)境信息。傳感器會發(fā)送兩種數(shù)據(jù)包：一個是入網(wǎng)包，一個是數(shù)據(jù)包。收到入網(wǎng)包后，通過解析確定是哪個傳感器上線，然后在室內(nèi)中心機(jī)的相應(yīng)界面上顯示相應(yīng)傳感器的名稱。收到數(shù)據(jù)包后，進(jìn)行數(shù)據(jù)包的處理提出有效數(shù)據(jù)信息，計(jì)算出傳感器的值，并在室內(nèi)中心控制機(jī)上進(jìn)行傳感器數(shù)值的實(shí)時顯示。同時將收到環(huán)境信息發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，進(jìn)行信息的及時更新和顯示。當(dāng)室內(nèi)溫度過高或者煙霧濃度、有害氣的含量超標(biāo)時，室內(nèi)中心控制機(jī)將進(jìn)行實(shí)時的本地報(bào)警同時將報(bào)警信息發(fā)送到遠(yuǎn)端監(jiān)控主機(jī)上。室內(nèi)中心控制機(jī)軟件主流程圖如圖4所示。

　　圖4 室內(nèi)中心控制機(jī)軟件流程圖

　　系統(tǒng)功能測試

　　環(huán)境實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能測試：主要對環(huán)境監(jiān)測值實(shí)時顯示和環(huán)境值異常時的報(bào)警功能進(jìn)行測試。

　　硬件組成：室內(nèi)中心控制機(jī)、WIA-PA網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)；WIA-PA溫/濕度傳感器、WIA-PA甲烷傳感器、WIA-PA一氧化碳傳感器、WIA-PA煙霧傳感器、路由器各兩個。

　　軟件組成：將寫好的室內(nèi)控制中心機(jī)程序下載到室內(nèi)中心控制機(jī)中，確保室內(nèi)中心機(jī)能正常工作，同時將各WIA-PA傳感器的程序和WIA-PA網(wǎng)關(guān)的程序下載到各自的硬件系統(tǒng)中確保能正常使用。同時將遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的管理軟件打開。

　　系統(tǒng)測試的地點(diǎn)選擇在按家居環(huán)境布局的展示廳。在展示廳的入門處安置一個室內(nèi)中心控制機(jī)。將WIA-PA網(wǎng)關(guān)放置在門后的交換機(jī)箱內(nèi)，按照房間（客廳、廚房）的布局，布置各傳感器，在客廳中安放WIA-PA路由器及WIA-PA溫、濕度傳感器、WIA-PA煙霧傳感器、WIA-PA一氧化碳傳感器；在廚房中安放WIA-PA路由器、WIA-PA溫、濕度傳感器及WIA-PA甲烷傳感器。系統(tǒng)測試環(huán)境圖如圖5所示。

　　圖5 系統(tǒng)測試環(huán)境圖

　　測試過程：將遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)與室內(nèi)中心控制機(jī)通過網(wǎng)線相連，然后打開WIA-PA無線網(wǎng)關(guān)與WIA-PA路由器、各種傳感器。在室內(nèi)中心控制機(jī)家居安防主界面下點(diǎn)擊無線測量值按鈕，進(jìn)入到環(huán)境信息監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示界面，在室內(nèi)中心控制機(jī)界面上可以看到房間信息、傳感器數(shù)據(jù)信息以及經(jīng)過計(jì)算的各傳感器的采集值。

　　將10℃~100℃的電熱絲調(diào)至不同的溫度，放在溫度傳感器下，可以看到室內(nèi)中心控制機(jī)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的頁面上溫度傳感器的數(shù)值不斷地實(shí)時刷新改變；當(dāng)溫度傳感器的值超過事先設(shè)定的閾值后，室內(nèi)中心控制機(jī)會實(shí)時的發(fā)出本地聲光報(bào)警，同時發(fā)出遠(yuǎn)程報(bào)警信息，遠(yuǎn)程監(jiān)控頁面上也出現(xiàn)了溫度異常報(bào)警提示，同時查看數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)有報(bào)警信息的存儲。其中環(huán)境信息實(shí)時顯示和報(bào)警界面顯示如圖6所示。

　　圖6 環(huán)境測量實(shí)時顯示報(bào)警界面

　　結(jié)論

　　通過系統(tǒng)功能測試發(fā)現(xiàn)，基于WIA-PA無線傳感網(wǎng)絡(luò)的家居環(huán)境實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)能較好的實(shí)現(xiàn)對家居環(huán)境信息的實(shí)時采集；室內(nèi)中心控制機(jī)也能實(shí)時的接收、轉(zhuǎn)發(fā)、處理、顯示環(huán)境信息數(shù)據(jù)，并在異常時進(jìn)行本地聲光報(bào)警和發(fā)送遠(yuǎn)程報(bào)警信息。遠(yuǎn)程監(jiān)控頁面上也能實(shí)時的進(jìn)行環(huán)境信息更新，溫度過高、有害氣體超標(biāo)報(bào)警提示和報(bào)警信息的存儲。因而驗(yàn)證了WIA-PA無線傳感網(wǎng)絡(luò)能較好地應(yīng)用于智能家居環(huán)境監(jiān)測中。