【正文】 阻的關(guān)系，可以求得傳感器輸出電壓和濃度的關(guān)系。圖 為廠家給出的傳感器靈敏度特性圖，橫坐標(biāo)是氣體濃度，縱坐標(biāo)是傳感器體電阻比值。 圖 傳感器靈敏度特性圖 氣體傳感器軟件 天然氣傳感器MQ7在結(jié)構(gòu)上和工作原理與煙霧傳感器MQ2相似，在軟件設(shè)計上思路 MQ2 一致。CO 傳感器 MQ7 正常工作需要 5V 高電壓和 低電壓周期交替供電，高電壓持續(xù)時間是 60s，低電壓持續(xù)時間是 90s，通過處理器的一個IO 口定時控制繼電器，實現(xiàn)對 MQ7 供電電壓的選擇，其他軟件設(shè)計與 MQ2 類似。 火焰、入侵傳感器軟件 火焰?zhèn)鞲衅鲬?yīng)用電路輸出模擬電平高低，表示是否存在火焰的，可以通過處理器采樣進(jìn)行處理。紅外入侵檢測通過采樣定時器輸出信號，當(dāng)檢測到周期為 1s的高電平脈沖，可初步判定有人入侵。 溫度傳感器軟件 多個溫度傳感器DHT21可以掛載在同一總線上，通過總線對DHT21進(jìn)行訪問時，一般按照如下步驟：芯片初始化，接收芯片反饋信號，發(fā)送 ROM 指令，發(fā)送數(shù)據(jù)操作指令，執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫。本項目中，在控制器 CC2530的一IO口連接一個傳感器，因此在軟件的編寫上，可跳過 ROM 指令。DHT21的工作流程如圖 所示。該傳感器初始化，讀寫操作對時序要求比較嚴(yán)格，在芯片復(fù)位時，由控制器發(fā)出至少 480us 低電平復(fù)位信號，控制器然后要進(jìn)入 1560us 的等待狀態(tài)，在這段時間內(nèi)收到有DHT21的低電平反饋信號，標(biāo)明該傳感器正常初始化了。DHT21 進(jìn)行寫操作時，控制器必須將數(shù)據(jù)總線拉低 15us，表明寫操作的開始，而后才是芯片對數(shù)據(jù)總線的采樣時間DHT21 讀操作時，控制器必須將數(shù)據(jù)總線拉低 1us，表明讀操作的開始，在讀間隙的 15us 內(nèi)完成讀操作才能保證通信正常。初始化 時間到結(jié)束 讀取溫度發(fā)送讀溫度命令 初始化溫度轉(zhuǎn)換命令 跳過ROM 圖 DHT21的工作流程圖 多傳感器數(shù)據(jù)融合 單傳感器往往獲取測量對象的某一屬性信息，容易受環(huán)境其它因素干擾。火災(zāi)發(fā)生會產(chǎn)生光、煙、溫度、輻射和氣體濃度變化等特征信號，綜合利用終端節(jié)點(diǎn)采集的氣體、溫度和煙霧，決策判斷是否發(fā)生了火災(zāi)及其狀態(tài)，有利于提高火災(zāi)探測性能。根據(jù)傳感器輸出響應(yīng)特性和專家知識，選擇高斯函數(shù)作為煙霧、溫度、CO氣體傳感器輸出表征火災(zāi)發(fā)生的信任度函數(shù)，、其中橫坐標(biāo)為傳感器輸出值，縱坐標(biāo)為火災(zāi)概率。信任度函數(shù)有三段，從左到右依次為無火災(zāi)、不確定、有火災(zāi)。當(dāng)煙霧濃度大于210ppm(體積比)、CO輸出大于15ppm(體積比)或者溫度超過065 C ，判定為有火災(zāi)，且火災(zāi)發(fā)生信任度隨傳感器輸出值增大而增加。 煙霧輸出火災(zāi)概率曲線 溫度輸出火災(zāi)概率曲線 一氧化碳輸出火災(zāi)概率曲線 在獲取煙霧、溫度、CO氣體傳感器輸出后，可根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的信任度函數(shù)獲得當(dāng)前火災(zāi)發(fā)生的信任度，分別記為 和 采取順序方式融合三個傳感器數(shù)據(jù)，即先融合煙霧和溫度得到火災(zāi)發(fā)生信任函數(shù)，然后再將此信任函數(shù)與一氧化碳?xì)怏w進(jìn)行融合，融合的順序不影響最終結(jié)果。DS 證據(jù)融合理論有很強(qiáng)的不確定信息處理能力，但是各個證據(jù)的分配依賴于概率分配函數(shù)模型，在通常情況下模型帶有一定的主觀性。利用 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多傳感器初級融合，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出作為證據(jù)體，再利用DS證據(jù)理論進(jìn)行二級融合處理，可提高決策準(zhǔn)確度。融合的體系結(jié)構(gòu)如圖 所示，BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)特征級的融合，而證據(jù)理論實現(xiàn)決策級的融合。決策處理信息預(yù)處理證據(jù)理論融合BP網(wǎng)絡(luò)融合多傳感器數(shù)據(jù) 兩級數(shù)據(jù)融合結(jié)構(gòu) 上文建立了 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，為了得到該模型輸入層與隱層、隱層與輸出層間的具體參數(shù)，利用標(biāo)準(zhǔn)火實驗提供的一半火災(zāi)樣本訓(xùn)練 30000 次，得到輸入層與隱層之間權(quán)值系數(shù)表 所示。 權(quán)值系數(shù) 權(quán)值系數(shù) 火災(zāi)的發(fā)生是一個動態(tài)過程，傳感器某個時刻的測量值信息與前一段時間積累測量信息有相關(guān)性。在實際火災(zāi)檢測過程中，采用多組傳感器數(shù)據(jù)，進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和DS證據(jù)融合兩級處理，得到火災(zāi)判定情況?？偨Y(jié)和展望一、工作總結(jié) 家庭火災(zāi)作為一種發(fā)生頻率較高的災(zāi)害，受到國內(nèi)外的普遍關(guān)注，他的任何時間。任何地區(qū)都可能發(fā)生。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑物構(gòu)筑物應(yīng)用材料的多樣化，家庭易燃物多，各類工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，易燃材料增多?；馂?zāi)發(fā)生的次數(shù)，火災(zāi)造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失日漸增多?，F(xiàn)代社會，由于人口密度較大建筑物日欲趨于大型化和一體化，一旦發(fā)生火災(zāi)，滅火的難度更大。為了避免火災(zāi)的災(zāi)難性后果，建立起更高的可靠性。實時性和靈活性的火災(zāi)探測預(yù)警系統(tǒng)是很有意義的。 通過對家庭火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行看研究和開發(fā)，利用ZigBee技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)家庭火災(zāi)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，本文主要工作為： ? 設(shè)計了檢測家庭環(huán)境的傳感器電路，實現(xiàn)對家庭、燃?xì)庑孤?、入侵的監(jiān)測，傳感器節(jié)點(diǎn)利用ZigBee技術(shù)組建無線網(wǎng)絡(luò)，將監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送到家庭智能網(wǎng)關(guān)， ?監(jiān)控系統(tǒng)一旦發(fā)現(xiàn)有危險的信號產(chǎn)生，能及時啟動發(fā)送短信息報警功能，提醒用戶采取處理措施。在智能網(wǎng)關(guān)平臺移植了飛信模塊，免去了發(fā)送短信的成本。 經(jīng)過研發(fā)，本監(jiān)控系統(tǒng)基本實現(xiàn)了計劃的功能，但是也存在以下不足和缺陷：? 檢測家庭環(huán)境的部分傳感器正常=工作時需要加熱，導(dǎo)致整體功耗較大，必須選擇電源供電，傳感器節(jié)點(diǎn)的課移動性受到限制。? 所選擇的入侵檢測傳感器，由于涉及電路和氣體傳感器靠近，工作是容易受到干擾，造成誤報。? 用戶遠(yuǎn)程智能以IP地址的方式訪問智能網(wǎng)關(guān)，而每次智能網(wǎng)關(guān)接入Internet的時候，分配的IP是動態(tài)的。因此為了訪問智能網(wǎng)關(guān)，設(shè)置每次網(wǎng)關(guān)啟動時將自己分配的IP以信號形式發(fā)送到用戶手機(jī)上，用戶根據(jù)收到的地址進(jìn)行訪問，這與固定的域名訪問相比存在不便。二、研究展望 本文研究的家庭火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，與國內(nèi)已有系統(tǒng)相比，存在低成本、低功耗、高集成等優(yōu)點(diǎn)。隨著通信技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，未來對家庭安全性的監(jiān)測越來越受重視，智能家居系統(tǒng)逐漸進(jìn)入大眾拓展的生活中。在本文的工作基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)可以從幾個方面進(jìn)行：? 為了對家庭進(jìn)行全方位的安全監(jiān)控，需要能將家庭監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、用戶、社區(qū)應(yīng)急處理等網(wǎng)絡(luò)連接在一起，一旦發(fā)生危險，社區(qū)應(yīng)急處理及時啟動，實現(xiàn)智能處理功能，避免用戶未能收到報警信息或收到卻來不及處理產(chǎn)生的不良后果。? 本文設(shè)計的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)能夠隨機(jī)訪問網(wǎng)關(guān)，得到家庭安全信息，但缺少對家庭電氣設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，隨著智能家居技術(shù)的成熟和成本的降低，遠(yuǎn)程智能控制也是未來研究的一個方向。? 火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)并非時刻都在工作，因此為了降低系統(tǒng)整體功耗，需要研究傳感器節(jié)點(diǎn)休眠和喚醒機(jī)制，監(jiān)控數(shù)據(jù)幀格式的設(shè)計也需要考慮發(fā)送效率和能耗。④傳感器入侵檢測存在弊端，利用視頻監(jiān)控進(jìn)行入侵檢測，從檢測視頻畫面中提取目標(biāo)，并實現(xiàn)運(yùn)動目標(biāo)檢測，能提高入侵檢測的準(zhǔn)確度。致謝四年的大學(xué)生活即將過去，值此學(xué)位論文撰寫之際，我由衷的感謝這些年來對我在學(xué)習(xí)生活上給予幫助的人們。首先要感謝的是我的導(dǎo)師，從本的選題，到課題的研究，再到文章的定稿，邱老師傾注了大量的心血。在研究過程中，老師多次耐心的指導(dǎo)，培養(yǎng)了我解決實際問題的能力，也幫助我從紛繁的難題中找到了解決方法，為課題的順利進(jìn)行和論文的完成打下了基礎(chǔ)。老師有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)知識、一絲不茍的科研精神，對我以后的學(xué)習(xí)生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。此外，我要感謝和我一起度過大學(xué)生活的兄弟姐妹，無論在硬件圖連接還是軟件調(diào)試過程中，你們都給予 了我很大的幫助，從你么身上，我學(xué)到了很多的知識。同時，我也要感謝我的父母，你們一直默默的支持我的學(xué)業(yè)，感謝你們對我無私的愛。最后，感謝在百忙之中評閱論文和參見答辯的各位專家、教授。參考文獻(xiàn)[1] 尉志武. 基于ZigBee的家庭火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計. 太原：太原理工大學(xué) 2012.[2] 楊震. 物聯(lián)網(wǎng)及其技術(shù)發(fā)展. 南京郵電大學(xué)學(xué)報. 2010. 30(4) 914 [3] 于弘毅，李歐，張效義 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論、技術(shù)與實現(xiàn)[M].北京：國防工業(yè)出版社 2008：115.[4] 劉傳朋. 基于ARM的智能家居控制系統(tǒng)[D].山東：.[5] 潘偉. 黃東. 基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究[J] 計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展 2008 18（9）：244247.[6] [M] 北京 ：北京航空航天大學(xué) 2007[7] [J] (24):173175[8] [J].計算機(jī)應(yīng) (11):10381041[9] 張佳一. 熱釋電紅外傳感器放大電路的設(shè)計及其應(yīng)用[J] 廣西通信技術(shù)，2010.(3):2425.[10] 孫琳，劉志丹。嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)存管理分析與探討[J].科技信息，2012.（24）：278279.[11] 宋凱,嚴(yán)麗平，[J]。計算機(jī)工程與設(shè)計，2009,30（4）：808810.[12] 李鴻 .幾種智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)方案的分析與比較[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2010（3）.[13] Ralink . RT3052 Datasheet[Z]. Preliminary Revision August. 208[14] Dallas Semiconductor, Datasheet[Z].2005.[15] Kothan N B,Sudarshan TSB. SOC Design of Low Power Wireless Sensor Network Node for ZigBee System[J] Internantional Conference onAdvanced Computing and .1(2):449453.[16] ZigBee Alliance．ZigBee Specification 2006 Document[DB/OL]．．[17] Gislason D．ZigBee Wireless networking[M]．Newnes，2008．[18] 蔣挺，趙成林．紫蜂技術(shù)及其應(yīng)用[M]．北京：北京郵電大學(xué)出版社，2006．[19] IEEE ： Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY)Specifications for LowRate Wireless Personal Area Networks (WPANs)，Sept．2006．[20] Wang Zhenxing， Ren Xianyi．A study on CGI of embedded websever[C]．Shanghai：ISCSCT08 Conference，2008：480483．