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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家居安防系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)家居安防系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)是否有人非法入侵、是否有火災(zāi)等危險(xiǎn)情況發(fā)生，各個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)通過無線的方式傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)控制器。匯聚節(jié)點(diǎn)控制器再通過GSM網(wǎng)絡(luò)通知住戶，并報(bào)警。
- 詳細(xì)介紹：
- 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家居安防系統(tǒng)采用先進(jìn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決了現(xiàn)有的家居安防系統(tǒng)步線繁瑣，不容易擴(kuò)展的缺點(diǎn)。使用靈活，可根據(jù)家居的實(shí)際情況布防。一次布防結(jié)束后，仍然可以更改布防的地點(diǎn)、類型等，不需要重新修改線路。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖所示： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件由傳感器、微處理器、無線傳輸模塊以及電源組成。傳感器將監(jiān)測(cè)的信息(諸如溫度、濕度、煤氣、煙霧、紅外等) 轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送給微處理器；微處理器用于處理傳感器獲取的數(shù)據(jù)、完成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)層通信協(xié)議；無線傳輸模塊實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間物理層和部分MAC 層的傳輸；電源為傳感器、微處理器和無線傳輸模塊提供電能。 本系統(tǒng)無線傳感器節(jié)點(diǎn)采用Atmel 公司推出的低功耗低電壓收發(fā)芯片AT86RF212 ，它是世界上了首款面向中國無線市場(chǎng)、工作在780 MHz 頻段范圍且符合IEEE802. 15. 4/ 4c 標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)芯片。在此頻段下，空間損耗較2. 4 GHz 頻段小，能夠獲得更好的傳輸性能。以往的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)通常采用CC2420 芯片，工作在2. 4 GHz 頻段。在該頻段傳輸會(huì)受到很大的干擾。 AT86RF212 芯片能工作在700/ 800/ 900 MHz 多個(gè)頻段,可用于IEEE802. 15. 4/4c ,ZigBee。芯片支持多種數(shù)據(jù)傳輸率和不同的調(diào)制方式,包括傳輸率為20/ 40 kbit/ s 符合IEEE802. 15. 4 - 2006 標(biāo)準(zhǔn)的BPSK調(diào)制方式,數(shù)據(jù)傳輸率為100/ 250 kbit/ s 符合IEEE802. 15. 4 -2006 標(biāo)準(zhǔn)的O2QPSK 調(diào)制方式,數(shù)據(jù)傳輸率為250 kbit/ s符合IEEE802. 15. 4c 標(biāo)準(zhǔn)的O2QPSK 調(diào)制方式以及數(shù)據(jù)傳輸率為200/ 400/ 500/ 1000 kbit/ s 的O2QPSK調(diào)制方式。AT86RF212 芯片在睡眠時(shí),電流消耗為0. 2μA ; 接收時(shí),電流消耗為9 mA ;當(dāng)發(fā)送功率為5 dBm 時(shí),電流消耗為18 mA ,能夠滿足網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)低功耗的設(shè)計(jì)要求。此外,芯片具有卓越的靜電保護(hù)性能,保證芯片運(yùn)行的可靠性 。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 傳統(tǒng)的家庭安全防范概念，就是裝上又笨又重的防盜門、欄、鎖來抵御外來入侵者。道高一尺、魔高一丈。隨著犯罪分子作案的手段多樣化，傳統(tǒng)的實(shí)體防護(hù)手段難以適應(yīng)現(xiàn)代家庭安全防范的需要。而且，出門在外的用戶難已知道家里的情況，一旦發(fā)生諸如煤氣泄漏、火災(zāi)等意處事故，用戶不能及時(shí)的進(jìn)行處理而造成嚴(yán)重的損失。因而現(xiàn)代家庭迫切需要高科技的家庭安全防范，來保護(hù)我們生命和財(cái)產(chǎn)的安全。 為了解決上述問題，本系統(tǒng)采用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)是否有人非法入侵、是否有火災(zāi)等危險(xiǎn)情況發(fā)生，各個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)通過無線的方式傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)控制器。匯聚節(jié)點(diǎn)控制器再通過GSM網(wǎng)絡(luò)通知住戶，并報(bào)警。 創(chuàng)新點(diǎn)在于：由煤氣傳感器、煙霧傳感器、反射式紅外傳感器等傳感器組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)采集，各信號(hào)經(jīng)過電路處理通過無線發(fā)射到主控單片機(jī)控制的GSM短信模塊JB35,實(shí)現(xiàn)短信報(bào)警，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 傳統(tǒng)的家庭安全防范概念，就是裝上又笨又重的防盜門、欄、鎖來抵御外來入侵者。道高一尺、魔高一丈。隨著犯罪分子作案的手段多樣化，傳統(tǒng)的實(shí)體防護(hù)手段難以適應(yīng)現(xiàn)代家庭安全防范的需要。而且，出門在外的用戶難已知道家里的情況，一旦發(fā)生諸如煤氣泄漏、火災(zāi)等意處事故，用戶不能及時(shí)的進(jìn)行處理而造成嚴(yán)重的損失。因而現(xiàn)代家庭迫切需要高科技的家庭安全防范，來保護(hù)我們生命和財(cái)產(chǎn)的安全。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 曾在2010年由廣州市發(fā)明協(xié)會(huì)、廣州華南知識(shí)產(chǎn)權(quán)國際交流中心聯(lián)合舉辦的第二屆廣州市高校學(xué)生知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新賽中榮獲發(fā)明創(chuàng)新類提名獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物展示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在于采用了先進(jìn)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，克服了有線傳感器網(wǎng)絡(luò)的局限性，降低了系統(tǒng)功耗，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、安裝、維及操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。 將各個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)按照?qǐng)龅匾蠓胖煤?，然后設(shè)置布防，系統(tǒng)就開始正常工作。 適應(yīng)范圍非常廣泛，從單個(gè)家庭到小區(qū)或者辦公場(chǎng)所都能應(yīng)用，潛在的市場(chǎng)巨大，有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks, WSN）它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種領(lǐng)域技術(shù)，通過各類微型傳感器對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由嵌入式計(jì)算資源對(duì)信息進(jìn)行處理，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳送至遠(yuǎn)程用戶。這一技術(shù)具有十分廣闊的應(yīng)用前景，在軍事國防、工農(nóng)業(yè)控制、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、防恐反恐、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制等許多領(lǐng)域都有重要的科研價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，已經(jīng)在國內(nèi)外引起了廣泛的重視。 作為國內(nèi)較早涉及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的幾個(gè)單位之一，中科院計(jì)算所憑借著在芯片設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及無線網(wǎng)絡(luò)等方面的深厚的技術(shù)沉淀，迅速掌握了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中包括面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的專用處理器芯片、面向行業(yè)應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、多種應(yīng)用軟件及支持平臺(tái)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)芯片及應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)。我們擁有諸多具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)產(chǎn)品，主要包括：兼容ATMEL公司AVR指令集的基于事件驅(qū)動(dòng)的專用低功耗處理器芯片（WO-LPP）、完全兼容市場(chǎng)上主流WSN節(jié)點(diǎn)軟件平臺(tái)的高可靠的使用便捷的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) （GAINS）、事件驅(qū)動(dòng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（GOS）及相應(yīng)軟件環(huán)境、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分析及管理平臺(tái)（SNAMP）等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks, WSN）是由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的面向任務(wù)的無線網(wǎng)絡(luò)，它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等多種領(lǐng)域技術(shù)，通過各類微型傳感器對(duì)目標(biāo)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由嵌入式計(jì)算資源對(duì)信息進(jìn)行處理，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳送至遠(yuǎn)程用戶。這一技術(shù)具有十分廣闊的應(yīng)用前景，在軍事國防、工農(nóng)業(yè)控制、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、防恐反恐、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制等許多領(lǐng)域都有重要的科研價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由多個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)者具有獨(dú)立的軟硬件系統(tǒng)，可以完成數(shù)據(jù)采集、處理和發(fā)送功能，節(jié)點(diǎn)是 WSN 組網(wǎng)的基礎(chǔ)，節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量直接影響這 WSN 網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，因此，設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大，容錯(cuò)性好，功耗低以及成本低廉的 WSN 節(jié)點(diǎn)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域發(fā)展的必由之路 本作品正是把握住了時(shí)下最新的科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)了這基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家居安防及遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)。
