基于WiFi的智能家居安防系统的设计

引 言

现在是一个科技不断发展的时代，智能家居作为其发展的产物，极具代表性，正逐渐渗入人们的日常生活，被人们所熟知。为了让住所更加安全，向构建的家居系统中加入监控技术、计算机通信技术、现代控制技术等，构成了当前智能家居的重要组成部分 安防系统。我国的安防行业起步时间相比国外较晚，但发展迅速，并正在各个领域不断扩大其影响力。

1 安防系统的总体设计

分模块组建智能家居中的安防系统，是指把系统分为两个模块，即室内管理模块与室外管理模块。室内模块又可细分为室内监控模块、环境监测模块与烟雾报警模块，主要对室内进行防护。室外模块可细分为室外监控模块、门禁模块。外出时，可通过由 GPRS 发送给手机的信息及通过手机与PC 观测到的室外情况及时做出反应。由于在安防系统的设计中所涉及的器件大都集中在室内，在WiFi 的正常覆盖范围内，不仅可通过使用WiFi 自由搭建系统从而有效避免有线线路因路径固定不变所带来的弊端，更大大节约了成本。安防系统的总体设计如图 1 所示。

2 智能家居安防系统的硬件设计

本系统的硬件部分主要由主控制器模块、WiFi模块、视频监控模块、烟雾报警模块、环境监测模块与门禁模块等组成。通过系统中各硬件模块的有效结合，极大地提高了智能家居安防系统的工作效率。

2.1 主控制器模块

本智能安防系统中使用的主控制器是性能优越的 8 位AT89C51 单片机，处于系统核心位置。该单片机有 4 个输入输出口，在安防系统中可与多个器件连接并对接收到的数据进行处理。同时还具有 4 kB 的Flash 存储器，可快速读取数据，提高数据的处理速度。拥有 128 B 的RAM 随机存储器， 可有效保存接收到的部分数据，在需要时将数据调入并处理。当接收到各模块不断发送的数据后，应对数据进行处理，并根据相应的结果做出判断。

2.2 WiFi模块

WiFi 是一种用户可通过它访问服务器、阅读邮件、浏览网页等的互联网技术，与IEEE 之间存在IEEE.802.11 工业标准。由于其传输信号的距离有限，所以其通常被运用在局域网中。随着 WiFi 与IEEE 之间的协议被不断补充，WiFi 的运用范围也随之越来越广。

WiFi 的有效覆盖距离可达 100 m，具有覆盖范围广、发射功率低等优点，因此不会对人体造成伤害，更无需设置有线线路，系统构建更加灵活，已被人们广泛应用在多种结构与系统中。虽然采用这种方式传输数据易受干扰，但并不影响其高性价比。在本系统中使用ATK-RM04 模块进行无线通信，它可用于用户串口、以太网与WiFi 三者接口间的转换。常用此模块的串口设备可以很容易地通过WiFi 网络传输数据。此次设计的WiFi 主要用于数据传输，将各模块的数据如监控模块所产生的监控信息通过WiFi 传到主控制器，经主控制器对数据进行处理后再通过WiFi 传到PC 端，用户可通过PC 端实时观测室内情况，若发现可疑之处可及时处理。

3 智能家居安防系统的软件设计

软件设计的关键在于使用WiFi 进行主控制器与各硬件模块间的数据传输时，应保证数据发送方与数据接收方均保持稳定，不会造成数据丢失等问题。当总控制器对各硬件模块传送来的数据做出判断后，需要通过GPRS 传递给用户时， 用户通过GPRS 下发指令给总控制器，同时保证数据通道的接收方与发送方保持稳定。此设计把系统软件划分成了应用层与系统层。系统层可直接与安防系统的硬件联系，并在裸板上运行程序。应用层更贴近具体功能的实现，可用来建立各部分之间的数据通道，用以执行报警任务。

在此次安防系统的软件设计中，系统层软件由开源 Linux 操作系统、根文件系统与Bootloader 组成，且组成系统层软件的每一部分都在其中发挥着重要作用，缺一不可。

4 结 语

此次基于WiFi 智能家居安防系统的设计，因使用 WiFi进行传输，故降低了搭建有线线路组网的成本。且本次设计对家居进行了全方位的防护，通过在厨房、卧室、客厅等地放置烟雾传感器，并对厨房设定了不同于其它地方的烟雾报警标准， 从而可对火源进行有效防护；通过门禁系统识别欲进出住宅人员的身份，之后再决定是否开门，可有效杜绝用户不在家时陌生人闯入的情况发生；通过监控模块实时观察室内和室外情况，当有可疑情况发生时可及时处理等。