居家环境监测系统的研究与应用[1]

  引言

  家居环境是指家庭团聚、休息、学习和家务劳动的环境。家居环境条件的好坏，直接影响着居民的发病率和死亡率。城市居民每天在室内工作、学习和生活的时间占全天时间的90%左右，因此，居室环境与人类健康和儿童生长发育的关系极为密切。近年来，急性传染性非典型肺炎（SARS）、H1NI猪流感及超级细菌的出现，都说明室内环境健康的重要性。因此，“健康家居”、“智能家居”的新概念突显其重要意义，也就是家居应将安全、健康、舒适放在首位。

  加强对家居环境的环境状况（包括有害气体含量、空气湿度、室内温度、火灾引起的烟雾等）的实时监测与治理，可为人们提供一个安全、健康、舒适的生活环境。

  系统总体设计

  本系统主要是对家居环境中的温度、湿度、烟雾浓度、一氧化碳浓度、甲烷浓度进行实时的监测。系统的主要工作有：自动进行数据采集、处理、指标分析，实时的将指标信息显示在液晶屏和远程监控网页上，当温度过高，烟雾浓度、有害气体浓度超标时，进行本地声光报警提示并发送远程报警信息到远程监控主机。根据需要，本环境监测系统主要包括三部分：前端信息采集端、信息处理中心、远端监控端。

  前端信息采集端：因WIA-PA无线传感网络具有网络拓扑维护灵活、快速；自适应跳频模式与重传机制，保障通信可靠性更加有效；支持网内报文聚合，降低网络开销，延长电池寿命；兼容IEEE802.15.4标准，可以使用现有商品器件，易于实现；兼容无线HART标准，支持HART命令，很容易升级传统仪表为其增加无线通信功能；用户可以方便的使用、管理，无需较高的专业知识。因而这里采用的是基于WIA-PA标准自主研发的WIA-PA工业无线传感网络中的温度、湿度、烟雾、一氧化碳、甲烷等传感器分布在家居环境内，采集各种环境变量信息并将信息发送到无线网关处。

  信息处理中心是以GM8120为核心处理器的室内中心控制机，主要负责环境信息的接收、处理、转发、本地实时显示、异常报警，报警信息的远程发送。

  远程监控端即智能家居远程监控主机，远程监控主机在接收到来自室内中心控制机转发的环境信息后将实时的在远程监控页面上显示传感器数据指标；当接收到远程报警时，进行远程的报警提示并将报警信息的存储到相应的数据库中。系统网络拓扑图如图1所示。

图1 系统网络拓扑图

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