【正文】 ................................................................................ 30 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 31 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 5 頁 第一章 緒 論 物聯(lián)網(wǎng)概述 當(dāng)前，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在中國的普及，中國國內(nèi)的網(wǎng)民數(shù)量激增，中國已經(jīng)成為世界上網(wǎng)民最多的國家，以電子商務(wù)為主導(dǎo)的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懸苍絹碓酱?。同時(shí)，以通信技術(shù)、無線射頻技術(shù)、傳感器技術(shù)為基礎(chǔ)的發(fā)展平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)正式登臺(tái)亮相。 2． 產(chǎn)業(yè)鏈合作方面 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 6 頁 我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)還需要產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)者來協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈各方的緊密合作，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康、有序發(fā)展。一般來說，一個(gè)20xxmA??? h的電池理論上可以持續(xù)輸出 10 mA 的電流達(dá) 200 小時(shí)。因此這些傳感器需要外部的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以及額外的校準(zhǔn)技術(shù)。 煙霧傳感器， 煙霧傳感器就是通過監(jiān)測煙霧的濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能遠(yuǎn) 優(yōu)于氣敏電阻類的火災(zāi)報(bào)警器。有些處理器從睡眠狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)需要近 10ms 的時(shí)間，而有些處理器只需要 6μ s 的時(shí)間。 操作系統(tǒng)是個(gè)人計(jì)算機(jī)最基礎(chǔ)的軟件，是用戶和計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備之間的接口，其作用是管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源，使用戶更方便的使用計(jì)算機(jī)，以提高計(jì)算機(jī)的 利用率和可操作性。 nesC 借鑒了傳統(tǒng)的 C 語言的一部分重要特性，如變量聲明，函數(shù)定義等，同時(shí)也賦予了自己特性。當(dāng)然，這種技術(shù)也可以應(yīng)用于小區(qū)家庭的防入侵報(bào)警系統(tǒng)。 工作組主要致力 于個(gè)人區(qū)域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，它的任務(wù)組 TG4制定 標(biāo)準(zhǔn)，主要考慮低速無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（ LRWPAN）應(yīng)用問題。 平板電腦按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大致可分為兩種類型，即集成鍵盤的 “可變式平板電腦 ”和可外接鍵盤的 “純平板電腦 ”。 如下表 1，是 1000 萬像素的 CMOS 相機(jī)的參數(shù)。后連續(xù)監(jiān)視； ? 兼容多種控制協(xié)議、波特率可調(diào)； ? 具有報(bào)警輸入、繼電器輸出和密碼保護(hù)功能； ? 外殼是采用沖壓的鋁合金外殼，同時(shí)透明罩采用的光學(xué)鍍膜防暴加硬透明罩，鍍膜具有增加透光率和防塵防靜電作用； ? 產(chǎn)品型號(hào) KRTI1801SLXX(外型 ) KRTI2201NXX KRTI2301NXX KRTI2601NXX KRTI2701SLXX 信號(hào)制式 PAL/NTSC（可選） 產(chǎn)品型號(hào) KRTI1801SLXX(外型 ) KRTI2201NXX KRTI2301NXX KRTI2601NXX KRTI2701SLXX 圖像傳感器 1/4 英寸彩色 CCD 水平解析度 480 線 /540 線 視頻輸出 177。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人 體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生檢測信號(hào)。 在數(shù)字技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天門禁技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。因此，現(xiàn)在不論是普通型家用住宅，還是星級(jí)賓館的高層建筑，都日益重視防火和安全技術(shù)的應(yīng)用普及。利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器：如熱導(dǎo)煙霧傳感器，光干涉煙霧傳感器，紅外傳感器等。 特性 ： l、對(duì)天然氣、液化石油氣有很高的靈敏度。 R3 為功率設(shè)定電阻。這時(shí)單片機(jī)切換到發(fā)射模式，回送握手信號(hào)， nRF401 把得到的數(shù)據(jù)輸送給單片機(jī)，經(jīng)處理后從 P1 口輸出到 LED上顯示（火情來源地信息），同時(shí)驅(qū)動(dòng)報(bào)警器報(bào)警 圖 MC14468 檢測報(bào)警電路圖 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 25 頁 第五章 熱釋電紅外傳感器 模塊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 熱釋電 紅外傳感器 主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測元件。 CC2430 是一顆真正的系統(tǒng)芯片 (SoC)CMOS 解決方案。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 在整個(gè)紅外防盜探測器電路設(shè)計(jì)中以紅外探測器部分為主，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在熱釋電紅外芯片 BISS0001 的應(yīng)用 。 調(diào)試過程中也遇到了一些問題并也解決。最大限度的提高家居的安全系統(tǒng)。 另外它還具有雙向鑒幅器，可有效抑制干擾，其內(nèi)部設(shè)有延遲時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器 . 管腳排列如圖 所示 。最后通過移動(dòng) 3G 將信號(hào)或圖像傳輸給主人或物業(yè)管理中心。 接收處理部分 nRF401 從 PCB 天線上接收到調(diào)頻信號(hào)時(shí)，單片機(jī)置 TXEN 端為低電平 ,功率放大器被關(guān)斷從而進(jìn)入接收狀態(tài)。 nRF401 的典型應(yīng)用電路如圖 ， UDD 采用 3V電源。 煙霧傳感器及單片機(jī)是可燃煙霧檢測報(bào)警器的兩大核心，根據(jù)報(bào)警 器功能的需要，選擇合適、精確、經(jīng)濟(jì)的煙霧傳感器及單片機(jī)芯片是至關(guān)重要的。 煙霧傳感器的分類 ： 煙霧傳感器種類非常繁多。這樣建筑一定程度上方便城市管理者對(duì)電力、自來水、天然氣的供應(yīng)。 3. 5 煙霧檢測模塊 圖 紅外探測器的工作原理 圖 煙霧事故處理流程圖 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 20 頁 圖 為煙霧檢測模塊的示意圖，整個(gè)系統(tǒng)的 實(shí)現(xiàn)與運(yùn)行在下面的調(diào)試部分做詳解 3. 6 門禁控制模塊 門禁系統(tǒng) 是最近幾年才在國內(nèi)廣泛應(yīng)用的又一高科技安全設(shè)施之一，現(xiàn)已成為現(xiàn)代建筑的智能化標(biāo)志之一。 根據(jù)被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的 10微米左右的紅外線而進(jìn)行工作的。連續(xù)旋轉(zhuǎn)，無監(jiān)視盲區(qū)； ? 垂直 90176。低本錢的 CMOS 取代 CCD 在監(jiān)控系統(tǒng)上應(yīng)用的趨勢已經(jīng)非常明顯。 平板電腦的主要特點(diǎn)是 顯 示器 可以隨意旋轉(zhuǎn)，一般采用小于 英寸 的 液晶 屏幕，并且都是帶有觸摸識(shí)別的液晶屏，可以用 電磁感應(yīng) 筆手寫輸入。采用時(shí)分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸 無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)和協(xié)議，隨著手機(jī)、便攜式計(jì)算機(jī)和移動(dòng)辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用，人們逐漸提出附件幾米范圍內(nèi)的個(gè)人操作空間（ Personal Operating Space POS）設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的需求。 無線射頻技術(shù) (RFID) 無線射頻識(shí)別技術(shù)（ RFID） 是利用射頻信號(hào)或空間耦合（電感或電磁耦合）的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體或商品的自動(dòng)識(shí)別。 TinyOS 使用 nesC 語言編寫，基于 TinyOS 的應(yīng)用程序也使用 nesC 語言編寫。 個(gè)人計(jì)算機(jī)， 個(gè)人計(jì)算機(jī)從本重的商業(yè)計(jì)算機(jī)發(fā)展到今天的高性能便攜式計(jì)算機(jī)，在人們的日常生活中扮演者重要的角色，既能用來高效的工作，又能用來游戲娛樂，是目前應(yīng)用較為廣泛的智能設(shè)備之一。采用一節(jié) 20xxmA?h 的電池為一個(gè)睡眠電流 50μ A 的處理器供電，在理想情況下 ，即使全程處于睡眠狀態(tài)，最多也只能工作 年；而對(duì)于 1μ A 的睡眠電流處理器，睡眠電流對(duì)其生命周期的影響是可以忽略不計(jì)的，其生命周期幾乎全部由電池自身放電以及處理器 工作狀態(tài)的能耗決定。 本系統(tǒng)采用的是 KRT1801SL 紅外式跟蹤球形攝像機(jī)， 和紅外傳感器?；谀M信號(hào)的傳感器為每一個(gè)測量的物理量輸出一個(gè)原始的 模擬量，例如電壓。如家庭主機(jī)，無線路由應(yīng)使用 UPS 供電），控制家中的煙霧點(diǎn)的 CMOS 相機(jī)，拍攝實(shí)時(shí)的畫面，通過 zigbee 協(xié)議，用 無 線信號(hào)發(fā)送到主人的移動(dòng)智能終端上，由主人決定是否要通知警方。 1．物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不均衡 我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)基本形成了由片設(shè)計(jì)制造、應(yīng)用設(shè)備制造、軟件及應(yīng)用開發(fā)、系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營等環(huán)節(jié)組成的業(yè)鏈。能夠充分利用無線射頻技術(shù)，無線傳感技術(shù)，紅外技術(shù)，基于 WIFI 協(xié)議的無線傳輸技術(shù)等高新科技做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)時(shí)處理的平安家居系統(tǒng)。 20xx 年 11 月 3 日，溫家寶總理在全國科學(xué)技術(shù)大會(huì)上的講話，著重強(qiáng)調(diào)說，全面發(fā)展無線傳感技術(shù)是我 國必須爭取實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，屬于國家未來五大科技制高點(diǎn)之一，是重中之重。我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主導(dǎo)權(quán)之爭可以說已經(jīng)拉開了帷幕，主導(dǎo)權(quán)之爭帶來了一些互聯(lián)互通和相互之間市場進(jìn)入障礙等問題，雖然在短期內(nèi)不利于市場的發(fā)展壯大，但從長遠(yuǎn)來看，是產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的必經(jīng)階段。但實(shí)際上，由于電壓的變化、環(huán)境變化等多種因素，電池的容量并不能被完全利用。而基于數(shù)字信號(hào)的傳感器本身提供了數(shù)字化的接口，因此處理器可以直接讀出感知信號(hào)對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，簡化了處理器與傳感器之間的交互。 它在內(nèi)外電離室里面有放射源镅 241，電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子，在電場的作用下各自向正負(fù)電極移動(dòng)。喚醒時(shí)間越短，進(jìn)行狀態(tài)切換的速度就越快。目前個(gè)人計(jì)算機(jī)常見的操作系統(tǒng)有 DOS、 WINDOWS、 LINUX 等。 無線通信系統(tǒng)的發(fā)展與成熟 3G/4G 無線傳輸技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用 在 3G 網(wǎng)路中，數(shù)據(jù)的傳輸首先是多元的，視頻信息、數(shù)據(jù)流、音樂電影等多媒體數(shù)據(jù)都可以輕松、高質(zhì)量的完成傳輸；其次是傳輸?shù)募磿r(shí)性，無論從室內(nèi)相對(duì)固定環(huán)境下地 2Mb/s 的傳輸速率，還是室外快速移動(dòng)環(huán)境下的 144Kb/s 的傳輸速率，中小數(shù)據(jù)都可以完成及時(shí)且完整的傳輸；在全面的基站覆蓋率下，信息的地域性也可以很好的解決，尤其是對(duì)于一些很難建立起 Wifi等無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的惡劣環(huán)境下，利用手機(jī)信號(hào)傳輸是很好的選擇。目前，各大小區(qū)的門禁系統(tǒng)就是一個(gè)很好的應(yīng)用。與 WLAN 相比， LRWPAN 只需很少的設(shè)備，甚至不需要基礎(chǔ)設(shè)施。平板式電腦本身內(nèi)建了一些新的應(yīng)用 軟件 ，用戶只要在屏幕上書寫，即可將文字或手繪圖 形輸入計(jì)算 機(jī) 。 表 1000 萬 CMOS 攝像頭技術(shù)指標(biāo) 1000 萬 CMOS 攝像頭技術(shù)指標(biāo) 傳感器廠商 鎂光（美國） 傳感器類型 MT9N001 傳感器尺寸 1/ 英寸 像素點(diǎn) 微米 * 微米 分辨率 3856H*2764V 濾光片 RGB Bayer 鏡頭接口 C/CS 接口 最大幀率 3 幀每秒（ 3856*2764） RGB 位數(shù) 8 位 曝光控制 手動(dòng) /自動(dòng) 曝光時(shí)間 1 毫秒 秒 圖 煙霧處理模塊示意圖 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 平 安 家 居 系 統(tǒng) 第 16 頁 白平衡 自動(dòng) /手動(dòng) 掃描模式 逐行 快門 電子滾動(dòng)快門 靈敏度 (550nm) 音噪比 在圖像處理模塊中 ，整個(gè)系統(tǒng)的工作應(yīng)該是一個(gè)有機(jī)的整體： 具體效果的實(shí)現(xiàn)如下： 在主人離開住宅之前，由主人手動(dòng)命令各個(gè) CMOS 相機(jī)采集家中的實(shí)時(shí)圖像，并將圖像通過無線信號(hào)傳輸?shù)郊彝ブ鳈C(jī)中，由家庭主機(jī)進(jìn)行保存。 S/N 信噪比 大于 50分貝 最低照度 1Lux/ 1Lux/ 白平衡 自動(dòng) /手動(dòng) 增益控制 自動(dòng) /手動(dòng) 背光補(bǔ)償 自動(dòng) /手動(dòng) 鏡頭 f= f=488mm f= f= 光學(xué)變焦倍數(shù) 18X 22X 23X 26X 27X 數(shù)字變焦倍數(shù) 12X 8X 8X 12X 10X 旋轉(zhuǎn)速度 水平 176。 目前該方法因成本低廉，可應(yīng)用技術(shù)成熟，在安防報(bào)警等人體檢測領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。門禁系統(tǒng)早已超越了單純的門道及鑰匙管理，它已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一套完整的出入管理系統(tǒng)。因此設(shè)計(jì)出一種具有高可靠性、高實(shí)用性的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是保障高層建筑安全的需要。利用化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器：電流型煙霧傳感器，電勢氣體煙霧傳感器等。 具有良好的重復(fù)性和長期的穩(wěn)定性。 C5 為電源退耦電容， C6和 C7 均為消噪電容。在每個(gè)探測器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測元件，并將兩個(gè)探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。這種解決方案能夠提高性能并滿足以 ZigBee 為基礎(chǔ)的 ISM 波段應(yīng)用，及對(duì)低成本，低功耗的要求。 BISS0001熱釋電紅外傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度相對(duì)于其他傳感器，它僅對(duì)人體運(yùn)動(dòng)敏感，對(duì)其他運(yùn)動(dòng)不敏感 。整個(gè)系統(tǒng)將很好的貫通也連接，能夠真正意義上實(shí)現(xiàn)智能家居的平安系統(tǒng)。將這些無線傳感器相連后做到彼此相互檢測，通信與處理。 檢測元件 BISS0001 是 COMS 數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?，具有獨(dú)立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理 。實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)中的前段信號(hào)與后端信號(hào)的無縫對(duì)接。在檢測到煙霧的時(shí)候， MC14468 自身所攜帶的 100mV 的 滯后電壓會(huì)使單片機(jī)產(chǎn)生 150ms 的延遲，以防止外界因素造成的誤報(bào)警。如圖 ，無線收發(fā)器采用 Nordic公司生產(chǎn)的 nRF401 型單片射頻收發(fā)器 。以上是根據(jù)報(bào)警器應(yīng)具備的功能，提出的整體設(shè)計(jì)思路。如圖 。