基本信息
- 项目名称：
- 基于无线传感器网络的家居安防系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品是基于无线传感器网络家居安防系统，监测是否有人非法入侵、是否有火灾等危险情况发生，各个无线传感器节点将采集的数据通过无线的方式传送到汇聚节点控制器。汇聚节点控制器再通过GSM网络通知住户，并报警。
- 详细介绍：
- 基于无线传感器网络的家居安防系统采用先进的无线传感器网络技术解决了现有的家居安防系统步线繁琐，不容易扩展的缺点。使用灵活，可根据家居的实际情况布防。一次布防结束后，仍然可以更改布防的地点、类型等，不需要重新修改线路。其系统总体结构如图所示： 无线传感器网络节点硬件由传感器、微处理器、无线传输模块以及电源组成。传感器将监测的信息(诸如温度、湿度、煤气、烟雾、红外等) 转化为电信号传送给微处理器；微处理器用于处理传感器获取的数据、完成网络节点间的网络层通信协议；无线传输模块实现网络节点间物理层和部分MAC 层的传输；电源为传感器、微处理器和无线传输模块提供电能。 本系统无线传感器节点采用Atmel 公司推出的低功耗低电压收发芯片AT86RF212 ，它是世界上了首款面向中国无线市场、工作在780 MHz 频段范围且符合IEEE802. 15. 4/ 4c 标准的无线收发芯片。在此频段下，空间损耗较2. 4 GHz 频段小，能够获得更好的传输性能。以往的网络节点设计通常采用CC2420 芯片，工作在2. 4 GHz 频段。在该频段传输会受到很大的干扰。 AT86RF212 芯片能工作在700/ 800/ 900 MHz 多个频段,可用于IEEE802. 15. 4/4c ,ZigBee。芯片支持多种数据传输率和不同的调制方式,包括传输率为20/ 40 kbit/ s 符合IEEE802. 15. 4 - 2006 标准的BPSK调制方式,数据传输率为100/ 250 kbit/ s 符合IEEE802. 15. 4 -2006 标准的O2QPSK 调制方式,数据传输率为250 kbit/ s符合IEEE802. 15. 4c 标准的O2QPSK 调制方式以及数据传输率为200/ 400/ 500/ 1000 kbit/ s 的O2QPSK调制方式。AT86RF212 芯片在睡眠时,电流消耗为0. 2μA ; 接收时,电流消耗为9 mA ;当发送功率为5 dBm 时,电流消耗为18 mA ,能够满足网络节点低功耗的设计要求。此外,芯片具有卓越的静电保护性能,保证芯片运行的可靠性 。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 传统的家庭安全防范概念，就是装上又笨又重的防盗门、栏、锁来抵御外来入侵者。道高一尺、魔高一丈。随着犯罪分子作案的手段多样化，传统的实体防护手段难以适应现代家庭安全防范的需要。而且，出门在外的用户难已知道家里的情况，一旦发生诸如煤气泄漏、火灾等意处事故，用户不能及时的进行处理而造成严重的损失。因而现代家庭迫切需要高科技的家庭安全防范，来保护我们生命和财产的安全。 为了解决上述问题，本系统采用了无线传感器网络监测是否有人非法入侵、是否有火灾等危险情况发生，各个无线传感器节点将采集的数据通过无线的方式传送到汇聚节点控制器。汇聚节点控制器再通过GSM网络通知住户，并报警。 创新点在于：由煤气传感器、烟雾传感器、反射式红外传感器等传感器组成的无线传感器网络进行信号采集，各信号经过电路处理通过无线发射到主控单片机控制的GSM短信模块JB35,实现短信报警，同时发出报警信号。
科学性、先进性
- 传统的家庭安全防范概念，就是装上又笨又重的防盗门、栏、锁来抵御外来入侵者。道高一尺、魔高一丈。随着犯罪分子作案的手段多样化，传统的实体防护手段难以适应现代家庭安全防范的需要。而且，出门在外的用户难已知道家里的情况，一旦发生诸如煤气泄漏、火灾等意处事故，用户不能及时的进行处理而造成严重的损失。因而现代家庭迫切需要高科技的家庭安全防范，来保护我们生命和财产的安全。
获奖情况及鉴定结果
- 曾在2010年由广州市发明协会、广州华南知识产权国际交流中心联合举办的第二届广州市高校学生知识产权创新赛中荣获发明创新类提名奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 现场实物展示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品的技术特点和优势在于采用了先进的无线传感器网络技术，克服了有线传感器网络的局限性，降低了系统功耗，具有实时性强、可靠性高、安装、维及操作简单等优点。 将各个无线传感器节点按照场地要求放置好，然后设置布防，系统就开始正常工作。 适应范围非常广泛，从单个家庭到小区或者办公场所都能应用，潜在的市场巨大，有较高的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域技术，通过各类微型传感器对目标信息进行实时监测，由嵌入式计算资源对信息进行处理，并通过无线通信网络将信息传送至远程用户。这一技术具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和实用价值，已经在国内外引起了广泛的重视。 作为国内较早涉及无线传感器网络领域的几个单位之一，中科院计算所凭借着在芯片设计、系统设计及无线网络等方面的深厚的技术沉淀，迅速掌握了多项关键技术，其中包括面向无线传感器网络的专用处理器芯片、面向行业应用的无线传感器网络节点、多种应用软件及支持平台、无线传感器网络开发芯片及应用开发平台。我们拥有诸多具有自主知识产权的技术产品，主要包括：兼容ATMEL公司AVR指令集的基于事件驱动的专用低功耗处理器芯片（WO-LPP）、完全兼容市场上主流WSN节点软件平台的高可靠的使用便捷的无线传感器网络节点 （GAINS）、事件驱动的无线传感器网络操作系统（GOS）及相应软件环境、无线传感器网络分析及管理平台（SNAMP）等。无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是由多个节点组成的面向任务的无线网络，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种领域技术，通过各类微型传感器对目标信息进行实时监测，由嵌入式计算资源对信息进行处理，并通过无线通信网络将信息传送至远程用户。这一技术具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科研价值和实用价值。 无线传感器网络是由多个独立的节点组成，每个节点者具有独立的软硬件系统，可以完成数据采集、处理和发送功能，节点是 WSN 组网的基础，节点的质量直接影响这 WSN 网络的质量，因此，设计功能强大，容错性好，功耗低以及成本低廉的 WSN 节点是无线传感器网络领域发展的必由之路 本作品正是把握住了时下最新的科学发展趋势，开发了这基于无线传感器网络的家居安防及远程家电控制系统。
