基于WiFi的智能家居安防系统的设计
时间：2021-01-04 20:05:16 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要：智能家居作为科技发展的产物，正在走进人们的日常生活，且其子系统——安防系统由于与人们的安全息息相关，更加引起了人们的关注。文中在分析传统智能家居安防系统成本高、效率低、损耗大等问题的基础上，设计了一种基于WiFi传输、分模块管理的智能家居安防系统，有效降低了成本，增加了系统的可靠性等。
关键词：智能家居；安防系统；WiFi；分模块管理
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2018）01-00-02
0 引 言
现在是一个科技不断发展的时代，智能家居作为其发展的产物，极具代表性，正逐渐渗入人们的日常生活，被人们所熟知。为了让住所更加安全，向构建的家居系统中加入监控技术、计算机通信技术、现代控制技术等，构成了当前智能家居的重要组成部分——安防系统。我国的安防行业起步时间相比国外较晚，但发展迅速，并正在各个领域不断扩大其影响力。
1 安防系统的总体设计
分模块组建智能家居中的安防系统，是指把系统分为两个模块，即室内管理模块与室外管理模块。室内模块又可细分为室内监控模块、环境监测模块与烟雾报警模块，主要对室内进行防护。室外模块可细分为室外监控模块、门禁模块。外出时，可通过由GPRS发送给手机的信息及通过手机与PC观测到的室外情况及时做出反应。由于在安防系统的设计中所涉及的器件大都集中在室内，在WiFi的正常覆盖范围内，不仅可通过使用WiFi自由搭建系统从而有效避免有线线路因路径固定不变所带来的弊端，更大大节约了成本。安防系统的总体设计如图1所示。
2 智能家居安防系统的硬件设计
本系统的硬件部分主要由主控制器模块、WiFi模块、视频监控模块、烟雾报警模块、环境监测模块与门禁模块等组成。通过系统中各硬件模块的有效结合，极大地提高了智能家居安防系统的工作效率。
2.1 主控制器模块
本智能安防系统中使用的主控制器是性能优越的8位AT89C51单片机，处于系统核心位置。该单片机有4个输入输出口，在安防系统中可与多个器件连接并对接收到的数据进行处理。同时还具有4 kB的Flash存储器，可快速读取数据，提高数据的处理速度。拥有128 B的RAM随机存储器，可有效保存接收到的部分数據，在需要时将数据调入并处理。当接收到各模块不断发送的数据后，应对数据进行处理，并根据相应的结果做出判断。
2.2 WiFi模块
WiFi是一种用户可通过它访问服务器、阅读邮件、浏览网页等的互联网技术，与IEEE之间存在IEEE.802.11工业标准。由于其传输信号的距离有限，所以其通常被运用在局域网中。随着WiFi与IEEE之间的协议被不断补充，WiFi的运用范围也随之越来越广。
WiFi的有效覆盖距离可达100 m，具有覆盖范围广、发射功率低等优点，因此不会对人体造成伤害，更无需设置有线线路，系统构建更加灵活，已被人们广泛应用在多种结构与系统中。虽然采用这种方式传输数据易受干扰，但并不影响其高性价比。在本系统中使用ATK-RM04模块进行无线通信，它可用于用户串口、以太网与WiFi三者接口间的转换。常用此模块的串口设备可以很容易地通过WiFi网络传输数据。此次设计的WiFi主要用于数据传输，将各模块的数据如监控模块所产生的监控信息通过WiFi传到主控制器，经主控制器对数据进行处理后再通过WiFi传到PC端，用户可通过PC端实时观测室内情况，若发现可疑之处可及时处理。
3 智能家居安防系统的软件设计
软件设计的关键在于使用WiFi进行主控制器与各硬件模块间的数据传输时，应保证数据发送方与数据接收方均保持稳定，不会造成数据丢失等问题。当总控制器对各硬件模块传送来的数据做出判断后，需要通过GPRS传递给用户时，用户通过GPRS下发指令给总控制器，同时保证数据通道的接收方与发送方保持稳定。此设计把系统软件划分成了应用层与系统层。系统层可直接与安防系统的硬件联系，并在裸板上运行程序。应用层更贴近具体功能的实现，可用来建立各部分之间的数据通道，用以执行报警任务。
在此次安防系统的软件设计中，系统层软件由开源Linux操作系统、根文件系统与Bootloader组成，且组成系统层软件的每一部分都在其中发挥着重要作用，缺一不可。
4 结 语
此次基于WiFi智能家居安防系统的设计，因使用WiFi进行传输，故降低了搭建有线线路组网的成本。且本次设计对家居进行了全方位的防护，通过在厨房、卧室、客厅等地放置烟雾传感器，并对厨房设定了不同于其它地方的烟雾报警标准，从而可对火源进行有效防护；通过门禁系统识别欲进出住宅人员的身份，之后再决定是否开门，可有效杜绝用户不在家时陌生人闯入的情况发生；通过监控模块实时观察室内和室外情况，当有可疑情况发生时可及时处理等。
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