一种基于WSN技术的家庭环境监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，包括多个用于监测室内环境的无线传感器节点和监测多个无线传感器节点工作的环境监控主机；无线传感器节点包括数据收发器和与其相接的无线通信接口电路，数据收发器的输入端接有调理温湿度传感器和空气质量传感器采集信号的信号调理电路，数据收发器的输出端接有指示灯、驱动加湿器工作的加湿器驱动电路和驱动换气扇通风的电机驱动电路，环境监控主机包括微控制器模块以及与其相接的数据存储电路、第二无线通信模块和第一无线通信模块，微控制器模块的输入端接有按键设置电路，微控制器模块的输出端接有声光报警电路,本实用新型专利技术设计新颖，安装布设方便，获取环境数据稳定，实用性强。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于无线传感器网络
，具体涉及一种基于WSN技术的家庭环境监控系统。
技术介绍
无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，家庭环境是人们生活工作的重要场合，与每个人息息相关，随着现代化信息技术的迅猛发展和提高，人们对自己的生活环境有了更高的要求，希望自己的生活环境健康、舒适。近些年，特别是人类在信息技术上的快速发展，使得各种无线通信技术有了前所未有的突破，无线技术在智能家居上的应用将越来越广泛，传统的室内环境监控装置多采用总线方式进行数据传输，这样布线繁琐，安装不易，且成本较高，不适合当今物联网智能家居的发展潮流，因此，现如今缺少一种结构简单、安装布设灵活、体积小、设计合理、采集处理数据精度高的无线家庭环境监控系统，通过集成有无线ZIGBEE通信模块的多个无线传感器节点组成的无线传感器网络，在室内合适的位置灵活的安装无线传感器节点采集室内环境参数，多个无线传感器节点均通过无线ZIGBEE通信模块与环境监控主机数据交换，快速及时的实现家庭环境的调节，保证室内空气质量保持优良，无线传感器节点采集数据精度高，驱动用电设备效果好，解决家庭环境监控系统安装体积大，总线连接复杂，成本高，拆卸安装均不方便等问题。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其设计新颖合理，结构简单，采用无线传感器网络采集家庭各处环境参数，无线传感器节点安装布设灵活、体积小、运行稳定，且驱动用电设备效果好，避免使用大量连接线，可移动性好，实用性强，便于推广使用。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于:包括多个布设在室内用于实时监测室内各处环境参数的无线传感器节点和用于无线监测多个所述无线传感器节点工作状态的环境监控主机；所述无线传感器节点包括数据收发器和与所述数据收发器相接的无线通信接口电路，所述数据收发器的输入端接有用于调理多个传感器采集的环境数据的信号调理电路，所述数据收发器的输出端接有指示灯、用于驱动加湿器工作的加湿器驱动电路和用于驱动换气扇通风的电机驱动电路，所述信号调理电路的输入端接有温湿度传感器和空气质量传感器；所述环境监控主机包括微控制器模块以及与所述微控制器模块相接的数据存储电路、用于给计算机传输室内环境监测数据的第二无线通信模块和与所述无线传感器节点数据交换的第一无线通信模块，所述微控制器模块的输入端接有按键设置电路，所述微控制器模块的输出端接有声光报警电路。上述的一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于:所述第一无线通信模块包括型号为CC2530的芯片Ul和天线插口 ANTSMA1，所述芯片Ul的P02管脚和P03管脚通过串口与所述微控制器模块连接，所述芯片Ul的RF_P管脚经电容C2和电容Cl接电容C3的一端，所述芯片Ul的RF_N管脚经电容C7和电感L3接电容C3的一端，电容C3的另一端接所述天线插口 ANTSMA1。上述的一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于:还包括第一天线，所述第一天线安装在所述天线插口 ANTSMA1上。上述的一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于:所述数据收发器包括型号为CC2530的芯片U2，所述无线通信接口电路为天线插口 ANTSMA2，所述芯片U2的RF_P管脚经电容C6和电容C5接电容C8的一端，所述芯片U2的RF_N管脚经电容ClO和电感L4接电容C8的一端，电容C8的另一端接所述天线插口 ANTSMA2。上述的一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于:还包括第二天线，所述第二天线安装在所述天线插口 ANTSMA2上。上述的一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于:所述信号调理电路包括芯片LM393和连接端口 Pl，所述芯片LM393的第2管脚输入分两路，一路与所述连接端口 Pl的第4管脚相接，另一路与二极管Dl的阳极和二极管D2的阴极的连接端相接；芯片LM393的第3管脚接滑动电阻RlO的滑动端，芯片LM393的第I管脚接所述芯片U2的P05管脚，芯片LM393的第6管脚输入分两路，一路与所述连接端口 Pl的第6管脚相接，另一路与二极管D3的阳极和二极管D4的阴极的连接端相接；芯片LM393的第5管脚接滑动电阻Rll的滑动端，芯片LM393的第7管脚接所述芯片U2的P06管脚，二极管Dl的阴极、滑动电阻RlO的一个固定端、二极管D3的阴极、滑动电阻Rll的一个固定端和芯片LM393的第8管脚均与12V电源输出端相接，二极管D2的阳极、滑动电阻RlO的另一个固定端、二极管D4的阳极、滑动电阻Rll的另一个固定端和芯片LM393的第4管脚均接地。上述的一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于:所述温湿度传感器为传感器DHTlI，所述空气质量传感器为传感器TGS2600，所述传感器DHTlI和传感器TGS2600的信号输出端分别与所述连接端口 Pl的第4管脚和第6管脚相接。上述的一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于:所述声光报警电路包括继电器K1、发光二极管LED4和蜂鸣器BEEP。上述的一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于:所述微控制器模块为ARM微处理器。本技术与现有技术相比具有以下优点:1、本技术体积小、成本低、运行稳定，安装布设方便，避免使用大量连接线，移动性好。2、本技术通过设置多个无线传感器节点分别采集室内多处的温湿度和空气质量数据，并通过信号调理电路对采集的室内环境参数滤波放大，每个无线传感器节点均采用内部集成有ZIGBEE无线通信模块的CC2530芯片进行数据的无线传输，每个无线传感器节点将采集的室内环境数据无线发送给环境监控主机，环境监控主机根据提前存储的数据阈值与之比较，当超过提前设置的阈值时，环境监控主机又会通过ZIGBEE无线通信模块与对应的无线传感器节点数据交换，对应的无线传感器节点控制加湿器或换气扇调节室内空气质量，结构简单，操作方便。3、本技术电路简单，控制精度高，非常适合在家庭或办公场所使用，使用灵活，实用性强，便于推广使用。综上所述，本技术设计新颖合理，结构简单，采用无线传感器网络采集家庭各处环境参数，无线传感器节点安装布设灵活、体积小、运行稳定，且驱动用电设备效果好，避免使用大量连接线，可移动性好，实用性强，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。【附图说明】图1为本技术的电路原理框图。图2为本技术第一无线通信模块的电路原理图。图3为本技术信号调理电路的电路原理图。图4为本技术数据收发器和无线通信接口电路的电路连接关系示意图。图5为本技术声光报警电路的电路原理图。附图标记说明:I—温湿度传感器； 2—空气质量传感器；3—信号调理电路；4 一数据收发器； 5—指示灯；6—加湿器驱动电路；7一加湿器； 8 —电机驱动电路；9一换气扇；10—无线通信接口电路；11一第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于WSN技术的家庭环境监控系统，其特征在于：包括多个布设在室内用于实时监测室内各处环境参数的无线传感器节点和用于无线监测多个所述无线传感器节点工作状态的环境监控主机；所述无线传感器节点包括数据收发器(4)和与所述数据收发器(4)相接的无线通信接口电路(10)，所述数据收发器(4)的输入端接有用于调理多个传感器采集的环境数据的信号调理电路(3)，所述数据收发器(4)的输出端接有指示灯(5)、用于驱动加湿器(7)工作的加湿器驱动电路(6)和用于驱动换气扇(9)通风的电机驱动电路(8)，所述信号调理电路(3)的输入端接有温湿度传感器(1)和空气质量传感器(2)；所述环境监控主机包括微控制器模块(13)以及与所述微控制器模块(13)相接的数据存储电路(15)、用于给计算机传输室内环境监测数据的第二无线通信模块(16)和与所述无线传感器节点数据交换的第一无线通信模块(11)，所述微控制器模块(13)的输入端接有按键设置电路(12)，所述微控制器模块(13)的输出端接有声光报警电路(14)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柴钰，冯文杰，张浪，卢慧洋，高瑞，刘广东，崔瑞超，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61