智能家居中環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究

　　圖3 室內中心控制機軟件架構圖

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

　　環(huán)境信息捕獲模塊：室內中心控制機通過監(jiān)聽UDP端口，捕獲WIA-PA無線網關發(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)進行解析、加工處理，計算各傳感器的值。一方面將處理后的信息發(fā)送給遠程監(jiān)控中心，使得遠程監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)信息也能實時的更新。另一方面將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給環(huán)境信息實時顯示處理模塊，實現(xiàn)家居環(huán)境信息在室內中心控制機上的實時顯示。

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

　　信息異常聲音報警模塊：當室內溫度過高或煙霧濃度、有害氣體含量超標時，室內中心機發(fā)出語音報警提示引起系統(tǒng)用戶的注意。

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

　　系統(tǒng)初始化完成以后，室內中心控制機創(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：一個是入網包，一個是數(shù)據(jù)包。收到入網包后，通過解析確定是哪個傳感器上線，然后在室內中心機的相應界面上顯示相應傳感器的名稱。收到數(shù)據(jù)包后，進行數(shù)據(jù)包的處理提出有效數(shù)據(jù)信息，計算出傳感器的值，并在室內中心控制機上進行傳感器數(shù)值的實時顯示。同時將收到環(huán)境信息發(fā)送到遠程監(jiān)控中心，進行信息的及時更新和顯示。當室內溫度過高或者煙霧濃度、有害氣的含量超標時，室內中心控制機將進行實時的本地報警同時將報警信息發(fā)送到遠端監(jiān)控主機上。室內中心控制機軟件主流程圖如圖4所示。

　　圖4 室內中心控制機軟件流程圖

　　系統(tǒng)功能測試

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

　　硬件組成：室內中心控制機、WIA-PA網關、交換機；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：將寫好的室內控制中心機程序下載到室內中心控制機中，確保室內中心機能正常工作，同時將各WIA-PA傳感器的程序和WIA-PA網關的程序下載到各自的硬件系統(tǒng)中確保能正常使用。同時將遠程監(jiān)控中心的管理軟件打開。

　　系統(tǒng)測試的地點選擇在按家居環(huán)境布局的展示廳。在展示廳的入門處安置一個室內中心控制機。將WIA-PA網關放置在門后的交換機箱內，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：將遠程監(jiān)控主機與室內中心控制機通過網線相連，然后打開WIA-PA無線網關與WIA-PA路由器、各種傳感器。在室內中心控制機家居安防主界面下點擊無線測量值按鈕，進入到環(huán)境信息監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示界面，在室內中心控制機界面上可以看到房間信息、傳感器數(shù)據(jù)信息以及經過計算的各傳感器的采集值。

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

　　圖6 環(huán)境測量實時顯示報警界面

　　結論

　　通過系統(tǒng)功能測試發(fā)現(xiàn)，基于WIA-PA無線傳感網絡的家居環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)能較好的實現(xiàn)對家居環(huán)境信息的實時采集；室內中心控制機也能實時的接收、轉發(fā)、處理、顯示環(huán)境信息數(shù)據(jù)，并在異常時進行本地聲光報警和發(fā)送遠程報警信息。遠程監(jiān)控頁面上也能實時的進行環(huán)境信息更新，溫度過高、有害氣體超標報警提示和報警信息的存儲。因而驗證了WIA-PA無線傳感網絡能較好地應用于智能家居環(huán)境監(jiān)測中。