智能家居中环境监测系统的研究

　　图3 室内中心控制机软件架构图

　　系统初始化模块：对室内中心控制机的硬件所有接口进行配置及各变量的初始化。

　　环境信息捕获模块：室内中心控制机通过监听UDP端口，捕获WIA-PA无线网关发送来的无线传感器采集到的家居空气、环境信息数据，将收到的数据传送给环境信息处理模块。

　　环境信息处理模块：对收到的传感器数据进行解析、加工处理，计算各传感器的值。一方面将处理后的信息发送给远程监控中心，使得远程监控中心的数据信息也能实时的更新。另一方面将处理后的数据发送给环境信息实时显示处理模块，实现家居环境信息在室内中心控制机上的实时显示。

　　环境信息实时显示处理模块：对环境信息处理模块传送过来的数据进行界面显示处理。

　　信息异常声音报警模块：当室内温度过高或烟雾浓度、有害气体含量超标时，室内中心机发出语音报警提示引起系统用户的注意。

　　环境信息异常图像显示模块：当室内温度过高或者烟雾浓度、有害气体含量超标声光报警时，室内中心机发出声光报警的同时弹出报警图像操作界面，等待用户通过操作室内中心控制机触摸屏查看信息或者取消报警信息等。

　　系统初始化完成以后，室内中心控制机创建数据接收线程获取家居环境信息。传感器会发送两种数据包：一个是入网包，一个是数据包。收到入网包后，通过解析确定是哪个传感器上线，然后在室内中心机的相应界面上显示相应传感器的名称。收到数据包后，进行数据包的处理提出有效数据信息，计算出传感器的值，并在室内中心控制机上进行传感器数值的实时显示。同时将收到环境信息发送到远程监控中心，进行信息的及时更新和显示。当室内温度过高或者烟雾浓度、有害气的含量超标时，室内中心控制机将进行实时的本地报警同时将报警信息发送到远端监控主机上。室内中心控制机软件主流程图如图4所示。

　　图4 室内中心控制机软件流程图

　　系统功能测试

　　环境实时监测系统的主要功能测试：主要对环境监测值实时显示和环境值异常时的报警功能进行测试。

　　硬件组成：室内中心控制机、WIA-PA网关、交换机；WIA-PA温/湿度传感器、WIA-PA甲烷传感器、WIA-PA一氧化碳传感器、WIA-PA烟雾传感器、路由器各两个。

　　软件组成：将写好的室内控制中心机程序下载到室内中心控制机中，确保室内中心机能正常工作，同时将各WIA-PA传感器的程序和WIA-PA网关的程序下载到各自的硬件系统中确保能正常使用。同时将远程监控中心的管理软件打开。

　　系统测试的地点选择在按家居环境布局的展示厅。在展示厅的入门处安置一个室内中心控制机。将WIA-PA网关放置在门后的交换机箱内，按照房间（客厅、厨房）的布局，布置各传感器，在客厅中安放WIA-PA路由器及WIA-PA温、湿度传感器、WIA-PA烟雾传感器、WIA-PA一氧化碳传感器；在厨房中安放WIA-PA路由器、WIA-PA温、湿度传感器及WIA-PA甲烷传感器。系统测试环境图如图5所示。

　　图5 系统测试环境图

　　测试过程：将远程监控主机与室内中心控制机通过网线相连，然后打开WIA-PA无线网关与WIA-PA路由器、各种传感器。在室内中心控制机家居安防主界面下点击无线测量值按钮，进入到环境信息监测数据显示界面，在室内中心控制机界面上可以看到房间信息、传感器数据信息以及经过计算的各传感器的采集值。

　　将10℃~100℃的电热丝调至不同的温度，放在温度传感器下，可以看到室内中心控制机和远程监控中心的页面上温度传感器的数值不断地实时刷新改变；当温度传感器的值超过事先设定的阈值后，室内中心控制机会实时的发出本地声光报警，同时发出远程报警信息，远程监控页面上也出现了温度异常报警提示，同时查看数据库，发现有报警信息的存储。其中环境信息实时显示和报警界面显示如图6所示。

　　图6 环境测量实时显示报警界面

　　结论

　　通过系统功能测试发现，基于WIA-PA无线传感网络的家居环境实时监测系统能较好的实现对家居环境信息的实时采集；室内中心控制机也能实时的接收、转发、处理、显示环境信息数据，并在异常时进行本地声光报警和发送远程报警信息。远程监控页面上也能实时的进行环境信息更新，温度过高、有害气体超标报警提示和报警信息的存储。因而验证了WIA-PA无线传感网络能较好地应用于智能家居环境监测中。