2　系统整体设计

　　家庭室内智能网络系统主要包括家庭安全防范报警系统和家用电器自动控制系统两大部分。整体的设计框图如图2所示。

　　本系统采用多传感器复合数据融合策略实现危险信号报警。传感器节点会采集家庭环境的数据并进行数据处理融合，并上报给中心节点。中心节点对传感器节点上报的数据进行判断，如果发现家庭环境数据出现异常，中心节点将会对相应的控制节点发送控制指令。而控制节点根据这些指令启动或者关闭家用电器，使家庭环境恢复到用户满意的程度。路由节点使数据和指令在传送过程中找到最佳的路径，准确快捷地达到目标。由于采用无线通信技术，路由节点在网络中的位置不会受到角度、障碍物等因素的影响，非常灵活。

　　在中心节点发现环境数据异常的同时，它命令短信节点将数据通过GSM网络将环境数据以短信的形式报告给用户，使用户掌握家中的环境情况。用户还可以通过互联网来对家中的智能网络进行访问，并通过网络来控制家中的电器。系统所有节点的电源均使用微型电池。

　　2．1传感器节点

　　本系统的传感器节点采集光、温度、湿度、光电、液位、电磁感应、压力等信号。这些传感器节点被设置在用户家中的窗、门、厨房等位置。传感器节点的原理框图如图3所示。

　　传感器采集到家庭环境的信号后，通过A／D转换器转换，经过微处理器的数据融合处理，再利用通信模块对数据发进行发送。微处理器还负责对A／D转换器和通信模块工作的控制。

　　2．2路由节点

　　由于家用电机众多，中心节点与传感器节点和电器控制节点距离较远。因此在它们之间加入了路由节点，以保证信息能够通过最佳的路径，准确快捷达到目的地。在本系统中，路由器节点可以设置在用户家中各个房间的链接处。路由节点的作用是对接收到的数据或命令进行信号加强后找到最佳路径之后再转发。

　　2．3中心节点

　　系统初始化之后，中心节点向各个子节点发送指令，规定各类传感器节点30min发送一次采集的数据。在接收到由传感器节点发送过来的数据后，中心节点先对数据进行分析，判断是否出现数据异常，当数据出现异常时，立即向该异常节点附近节点发送要求数据的指令，如果该节点周围节点数据也出现高于平均值的情况，则判断为出现异常情况。并根据具体的数据，例如温度、光强、湿度等，来对相应的控制节点发送家用电器的操作命名，实现对家用电器的自动控制功能。中心节点的位置一般设置在用户家中的主室之中，和PC主机应用RS232串口相连。中心节点的原理框图如图4所示。

　　2．4控制节点

　　控制节点的功能是接受并执行中心节点传来的指令。控制节点执行的目标是用户家中的家用电器。为了能够很好地实现这个目标，控制节点在安装时尽量靠近家用电器。控制节点的原理框图如图5所示。

　　通信模块负责指令的接收与家用电器状态数据的发送；控制模块负责根据命令开启或关闭家用电器。

　　3　网关的设计

　　3．1GSM短信

　　系统的中心节点确定有家庭环境数据异常的同时，中心节点会将异常的数据发送给短信节点，短信节点通过GSM网络以短信的方式将数据发送到指定的用户手机中，使异地手机用户随时监测本地网络动态。此时，短信模块将接收到的ZigBee协议的数据解析，然后封装成符合GSM网络协议的帧格式，接入到移动通信网络，实现私有网络与G网的协议转换，即完成GSM网关功能。

　　3．2互联网

　　本系统可以通过互联网进行访问。这就需要将ZigBee无线通信协议和常用的互联网的TCP／IP协议互相转换。

　　中心节点通过RS232串口与用的PC主机相连，PC主机通过网卡与互联网相连。智能网络通过串口将数据发送给主机，主机应用软件将符合ZigBee协议的数据解析，再封装成符合TCP／IP协议的数据包，发送至互联网中，这样用户就可以在远程互联网终端对智能网络的情况进行查看。同样，当用户在远程互联网终端向家中的智能网络下达命令时，主机应用软件将符合TCP／IP协议的数据包解析，在封装成符合ZigBee协议的数据包，通过串口发送给家中的智能网络。这样就完成了用户通过互联网与家中智能网络交互的目的。

　　软件实现互联网通信的方法是应用C++语言采用Socket编程实现C／S模式。

　　4　结语

　　本系统采用无线、短距离、自组织路由功能的AdHoc通信技术，结合了各种传感器采集技术，通信网络技术、定位技术、硬件技术、软件设计等。形成具有定位、温度、湿度、压力、红外、入侵监测等的复合感知，然后控制各种电器设备工作，满足室内安全环境要求。智能网与Internet、移动通信网可连接，方便异地遥控。远程监控软件运行在PC上，显示当前室内的环境参数和设备运行状态，与Internet连接，远程用户可以通过Internet在远程终端上监控。该系统两节点之间直接通信距离不小于60m；连接Internet速度不低于100Mb／s；本地到远程视频放映时间小于3s。