一種室內智能監控系統設計

　　摘要：文中采用物聯網技術，通過溫度、煙霧和一氧化碳等傳感器將采集信號輸入中央處理器進行數據融合，智能分析；處理結果通過GSM／GPRS無線通訊實時傳遞給該室主人進行遠程交互，實現遠程監控。
　　
　　關鍵詞：物聯網；室內監控；實時；無線通訊
　　
　　引言
　　
　　物聯網是基于互聯網和信息傳輸的一項新技術，通過信息傳感設備，將物體與人類社會連接起來，從而實現物物信息交流。隨著科學技術的不斷發展和社會的進步，人們對家居環境軟硬件的要求不斷提高。過去幾年，智能家居在中國乃至世界發展速度迅猛。短短幾年的發展，市場上涌現出的智能家居監控產品種類繁多，層出不窮，其主要發展趨勢為網絡化、智能化、一體化、成本低廉化。
　　
　　目前智能小區的研究主要集中在商業大廈和辦公大樓的整體控制上，而對單戶型的室內智能控制研究甚少，所以室內智能監測系統的研究具有重大的現實意義和很大的研究空間。另一方面，隨著經濟發展和社會進步，人們對現代化居住和辦公的環境提出了更高要求，使得構建智能小區的呼聲越來越高，而要構建智能小區，室內智能監控系統*。
　　
　　本文提出了一種基于GSM／GPRS的室內監控系統，采用多路傳感器、C8051F040單片機及SIM300無線通信模塊構成數據采集、處理、發送系統，能夠連續實時地對現場環境進行監控，并通過GSM／GPRS通訊網絡，將異常信息及時反饋。
　　
　　1、基于單片機的智能監控系統
　　
　　1．1系統硬件設計
　　
　　為了實現對家居環境防火等的智能監控，設計了以單片機為主控制器，以無線MODEM為通信載體的智能監控模塊。智能監控系統的組成包括數據信息采集模塊、智能監控模塊、GSM／GPRS通信網絡、用戶手機或智能監控中心。智能監控系統組成框圖如圖1所示。　　
　　本系統采用溫度傳感器、一氧化碳傳感器和煙霧傳感器，室內發生火災或發生有毒氣體泄漏時，室內空氣的溫度會發生變化，煙霧及有毒氣體等的濃度等級也會有明顯的變化，可以通過相應的傳感裝置進行室內信息的實時采集。
　　
　　1．2多傳感器數據融合
　　
　　圖2所示為基于神經網絡的多傳感器信息智能處理系統，該系統由三部分組成：傳感器測量和特征參量的提取、神經網絡對信號的處理、識別與決斷。傳感器測量部分由各傳感器實現對溫度、煙霧濃度和CO濃度等的測量，檢測到的信號經過預處理和特征提取后，變成神經網絡能夠識別處理的輸入信號，經神經網絡智能化處理后計算出火災發生的概率，再由控制器分析和判斷。　　
　　智能化處理是該系統的核心部分，是進一步提高可靠性和減少誤報率的關鍵所在。神經網絡有很強的環境適應性、學習能力、容錯能力和并行處理能力，使信號處理過程更接近于人腦的思維活動。當輸入輸出關系無法用具體的函數表達式來描述時，神經網絡智能算法通過學習、訓練、仿真，便可以模擬出輸入輸出內在的，以達到智能的效果。
　　
　　2、人機遠程交互實現
　　
　　GPRS是在GSM基礎上發展起來的一種分組交換的數據承載和傳輸方式，GPRS在數據業務的承載和支持上具有非常明顯的優勢：更有效的利用無線網絡信道資源，特別適合突發性、頻繁的小流量數據傳輸；支持的數據傳輸的速率更高，理論峰值達115kbps；計費方式更加靈活，可以支持按數據流量來進行計費；GPRS還能支持在進行數據傳輸的同時進行語音通話等。
　　　　本系統采用GSM／GPRS網絡進行報警內容的遠程傳輸。該功能由SIM300模塊來實現，SIM300是一款三頻段GSM／GPRS模塊，能夠提供GSM短信發射通道等。該模塊內部還集成了TCP／IP協議棧，并且擴展了TCP／IPAT指令，便于用戶開發數據傳輸設備。系統裝設SIM卡槽，當出現報警信號時，單片機通過發送AT指令給SIM300將事先編程好的報警內容發送到戶主手機上實現無線報警功能。
　　
　　發送短信時，首先要對串口進行初始化，設定將要發送短信的編碼方式，短信收發系統軟件將短信息中心地址、發送的目的地址、短信信息按照PDU數據格式編碼實現，發送AT指令給SIM300模塊，實現信息的發送，zui終將信息以中文形式發送到戶主手機上。同時，戶主可以發送短信給SIM300模塊，然后通過單片機控制家庭設備，比如開窗、關閉家用電器等，從而實現了人機的遠程交互。發送，接收信息的具體流程如圖3和圖4所示。
　　
　　3、結束語
　　
　　本系統設計以市場為導向，以科研項目為背景，以實際工作需要為目的，更多地從實際應用的角度來研究設計了室內物聯網監控系統。本系統實現了基于GSM／GPRS無線通訊網絡的智能家居監控系統，具有較強的實用性和*性，其方法可推廣到其它領域，具有廣闊的應用前景。