家庭智能监控系统设计：基于无线传感器网络与嵌入式技术的实施平台

（一）家庭智能监控系统研究背景及意义

伴随着现代互联网科学技术的飞速发展，网络信息应用技术的全面发展与现代高科技的普遍运用，传统的家庭居住环境已经无法满足人们的需求。家庭内部的装修设计日新月异，家居生活的奢侈环境和高档的家庭装修不再是人们追求的目标，越来越多的人希望生活的家庭空间更加舒适，更加智能化。

现如今，无线的网络无处不在，而且连接丰富多样，单一家用电器设备的自动化早已不能够满足人们的需求，家用电器设备通过网络连接形成一体化逐渐成为家居生活发展的必然趋势，于是国内外广泛提出了智能化家居、网络化住宅、数码家庭等全新的概念，家居智能化的发展越来越受到人们的关注，各种高新技术也不断应用到家庭智能化系统之中。伴随着有关传感器技术、半导体技术、嵌入式技术等的发展，从而促进了无线传感器网络技术的研究和发展，并且取得了丰硕的研究成果。将无线传感技术应用到家庭智能监控中，能够针对诸多形式的设备与监督管理指标做出即时性监控，并且利用嵌入式处理应用科技，还能够把此列监测获得的信息资料实行即时性分析以及处理，具备较为深远的开发空间。

智能家居在人们对家居环境的舒适、便捷、节约、方便、绿色的要求上，以简单的家庭住宅为平台，综合地运用布线组网技术、网络通信技术、自动化控制技术把简单的、单一的个体家庭电器设备等融合集成一体化，在此基础上，得到高效率的住宅设施与家庭生活的管理系统。这些先进的技术的研究目前还不算成熟，将这些技术经过合理的融合与集成一直是科研人员们研究的主要方向。无线传感器网络系统对于家庭智能监控的发展是非常重要的技术，将虚拟的网络世界运用到实际的家庭生活之中，比较更加合理地促进了人们日常生活水平的提高，使人们享受更加快捷舒适的家居环境，而且还能合理地分配和使用能量与资源，不仅有效地节约了人们家居生活的成本，节约了资源消耗，还可以提高家居生活的安全性与可靠性，保障了人们的生命及家庭财产的安全。

虽然无线传感网络应用到家庭智能监控系统中具有明显的优势，但也存在很多问题。例如，由于智能家居采用了不同的技术标准与网络协议，虽然大多数的家庭智能监控系统都采用了基本的综合布线方式，但仍然存在少数家庭智能监控系统可能还没有采用综合布线技术，但是不论采用的是哪一种情况，每种情况都有与之对应的网络通信技术去承担起所需的传输信号任务。因此，网络通信技术在大多数的智能家居设计中占据着重要地位。自动控制技术在家庭智能监控系统设计中同样不可或缺，这项技术已经广泛地应用于智能家居监控中心、家用电器设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学合理的利用、家用电器设备的智能化管理都起着十分重要的作用。上面所谈及的技术在国内外学术界和工业界已经引起了高度重视，越来越多的研究机构与公司都已经开始加强了这些技术的发展，这些技术被科学家们认为是可以对未来产生巨大影响力的重要技术。

鉴于此，本书以基于无线传感器网络的家庭智能监控系统设计为研究课题，将嵌入式系统技术、无线传感器网络技术、无线通信技术、计算机网络技术导入到智能家庭监控体系当中，为智能家居的密集式操控与远程监控供应了较为可靠的软硬件实施平台。

（二）国内外家庭智能监控系统发展

西方发达国家关于家庭监控系统层次的科学探究进行比较早，已然研究制造出诸多被人们广泛应用的产品。因为西方国家人民在选取住宅的时候，一般选取的都是独栋式的住宅。所以，西方国家监控体系一般将单体家庭当作是一个单体单元。居民能够依据对应的经济情况与现实要求选取恰当的产品。一般而言西方国家的家庭监控系统重点含有的功能由预防火灾、视频监控、防止外人入侵等数个功能，当住宅里面发生突发事故的时候，经过有线或者是无线通信网络对主人与市政中心传输报警数据资料。

在北美地区，家庭监控系统的科研工作由二十世纪三十年代便已然悄然展开，不过直到二十世纪七十年代初期，美国才建立起国家首个网络信息管理中心，也就是开始实行联网报警管理模式。不过，因为受到来自网络等应用技术的约束，规模比较大的组网并没有组建成功。到了二十世纪九十年代之后，因为互联网技术、通信技术与嵌入式技术均得到迅猛发展，方才创建了技术先进的联网报警管理系统，其让北美全体的监控平台构成一个严密关联的报警网络系统，并且事实验证此类联网方法极为成功，明显减少了居民住宅发生危险时间的概率。在这当中，较为有名的企业就是美国ADT企业，其已然发展成了当地规模最大的世界性安防企业，并于法国、加拿大、美国等诸多国家创建了子公司，这个企业的用户数量目前已然极为庞大，大概超过了千万之多，并且销售数量同样超过了120亿美元的隘口。美国天普大学曾经有过研究者通过大量探究了解到：配置监控系统的住宅可以比未曾配置监控系统的家庭出现危险的概率小大概60%。

在英国，依据官方披露信息资料可知，有25%的住宅以往发生过入室盗窃的现象。在这当中，86%的家庭未曾装配任何电子监控系统。而当住宅发生盗窃之后，90%的住宅均提升了家庭的安全防卫基础设备，例如说装配摄像头、更换门锁等，很大程度上促进了家庭监控系统的迅速发展。

在日本，住宅监控系统较早就被列入了探究大纲。西科姆企业于二十世纪六十年代便逐渐供应安全监控产业服务，它研究制造出的住宅监控商品于日本获得较为普遍的运用。日本电信企业把“M2M远程控制”的观念运用到监控系统里面，同一时刻，达成手机或者是平板接收报警信息并且远程管理住宅里面的家电。

在韩国，在最新建设的住宅社区当中，家庭智能监控系统的装配，已然变成了法律中的确切定制，这一个系统的重心就是监控与防止盗窃报警系统。所以，韩国所属的三星、LG等世界知名企业研发出众多这个层次的产品。

对比于国外而言，我国在这个领域的探究工作起始点比较晚，不过其发展走势较为迅猛。并且，我国住宅社区具备差异于世界其他地区的特征，例如说人口基数非常多，规模非常大，有可能存在超过千户的小区。所以，依据国内住宅社区的现实状况，探究适宜我国性质的智能监控系统极为关键。我国一些研究者表示，运用密集管理平台的形式，把社区当作是一个单位，把家庭监控系统规划到一个综合平台实施有效的管理与监控。

在我国，监控系统通常而言可以分成两种。首先就是网络类型，也就是利用网络把家庭里面的监控系统衔接于一体，并且通过宽带网络技术达成报警信息的传输，不过此类系统对于宽带网络的需求非常高，费用也比较高，所以现阶段运用的非常少；其次就是总线类，也就是通过住宅总线达成监控设备的衔接，此类方法应用起来较为便捷，不过较为适宜于小型的住宅社区，若是规模非常庞大，便会发生通信方面的限制。除此之外，我国监控系统的成本对比而言较为廉价，不过因为受到技术层次的约束，造成系统的灵巧度与可靠性非常差，发生漏报与误报的状况比较频繁让系统长期处于闲置状态。

通过上述对于世界范围内的现实状况分析能够了解到，智能家庭监控开发领域具有一定程度的发展空间，众多企业投入到此行业当中，研究制造出了众多智能家庭监控系统。不过由整体而言，我国的智能家庭监控系统依旧具备较大的未来发展区域。

（三）家庭智能监控

随着现代化传感器技术、通信应用技术以及物联网技术的迅猛发展，人们已然渐渐走向了家居生活智能化时代。智能家居，就是人们常说的智能房屋，通常是以人们日常居住的房屋为平台，综合地将建筑基础、信息通讯、家电网络等系统化、结构化，从而构成了管理一体化的快捷、舒适、安全、环保绿色的家庭居住环境。智能家居既有效地保持了传统房屋的功能，还改变了以往的人们处于的被动模式，使人们具有了自主能动性的操控智能化的家居生活设备。智能家居不但具有了全方位信息交换的功能，而且随着改进与发展，人们的家庭生活方式和居住环境也随之变化，保证了人们更加灵活地安排生活时间、节约居住成本，完美地实现了家电设备的自动控制、照明功能控制、防盗报警控制、计算机智能控制、定时监控控制以及手机网络远程遥控等功能。

智能家庭的安防系统主要功能有利用温度与湿度等传感器监测温度与湿度，起到防水防火的作用、利用气体传感器监测有害气体的泄漏、红外视频监测仪对室内环境进行实时监控，还有环境变化引起协调器内部数据的变化进而进行相应的报警与控制。除了保证这些基本功能，还包含对各种网络电器在家庭生活中的控制，应采用先进的家居综合布线技术，把采集到的家居环境的数据进行处理，并对相应的电器设备进行综合布置和集成化管理。

家庭智能监控系统通过设置在家中的网关终端，采集温湿度、火灾与烟雾、有害气体的泄漏、危险事件的报警，住宅监控与数据资料输送设备的信息。若是收集到的信息被智能系统辨别为危险情况的时候，系统便会自动报警，提醒用户采取一定的措施，以保障用户的生命与家庭财产安全。住宅内部的网关系统通过无线或者是有线的通信方法传输给远处的用户，用户无论其身处何方，均可以较为及时地了解、控制自己住宅内的实际状况。

未来时代的发展方向会朝着物联网，物联网运用于智能化家居设计将高速发展。可以肯定地说，物联网将会在继计算机、互联网和移动通信之后掀起一波崭新的信息技术浪潮。物联网通过智能化的技术不断改变人类生产和生活方式并强化了社会服务与管理，促进智慧型、服务型社会建设，从而推进经济发展和社会信息化的发展。同时，物联网在智能家居、智慧小区、智慧道路交通等领域也包含了巨大市场需求，这无疑将会带动电子信息产品制造、软件制造产业、信息服务产业及其他众多产业的发展，使传统工业产生产业升级，促进工业化和信息化高度融合以及信息化的深度应用。

根据原先的一些调查结果及统计数据可以得知，虽然就目前智能化家居监控系统发展的情况而言，有了比较大的进步，并且家居市场上也逐渐出现了相应的产品，但是纵观其总体的发展来看，还是很不全面的，尤其在标准的统一和产品的权威等方面的不足，严重阻碍了智能化家居系统的发展速度。随着现代科技不断更新换代，社会经济高速提高，家庭的物质生活水平不断提高，因此人们对家居环境智能化的期望也越来越高，作为家居智能化核心部分的家庭智能监控系统的发展与升级显得尤为重要。家居智能化控制的研究和发展的趋势一定是未来国家、社会、经济发展关注的焦点。

家庭智能监控系统不但为家居智能化提供了可行性方案，使家居用户的控制更加便捷、高效，而且也节约了家庭的日常生活能耗，现在的社会注重绿色环保，智能化家居监控系统为用户掌握和控制好环境的湿度、温度等，监测分析空气的危害性，让用户安心入住。同时，家庭智能监控系统还可以调整控制方案以达到用户个性化的要求，加强紧急事故处理，危险救护等急救控制，充分做到了“满足用户的一切需求”的宗旨。

未来的家居生活必定会趋于智能化发展，越来越多的智能家用电器设备也会越来越受到人们的追捧，将家庭的电器设备与家庭主人的移动终端相联系，满足人们随时随地监测和控制家庭里的信息的要求必将对人们的生活带来巨大的改变，如何更好地利用无线传感器网络系统来实现智能化的监测与控制家居环境，改善人们的生活就必然成为将来无线传感器研究的主要方向。

（四）家庭智能监控系统总体设计

本节主要研究家庭智能监控系统用户的基本需求，熟悉掌握家庭智能监控系统的功能要求和性能要求。对家庭智能监控系统进行需求分析。系统要求进行分析，关于可行性、运作品质、组织构架、工作效率、经济性等层次均较为符合用户的意愿，这便属于系统设计的最终目的。家庭智能监控系统的核心功能在设计里通常细分为温湿度监控、消防监测控制、门禁监测控制、防盗报警控制等功能，并且还应该达成重点功能模块与信息资料库的规划。家庭智能监控系统的探究和规划重点要求达成的性能、阐述设计的原则及目标，对整个的基于无线传感器网络建立的家庭智能监控系统的总体物理结构、软件结构等进行设计，探究总体鉴于无线传感器互联网的家庭智能监督管理系统的互联网设计方法。

1.家庭智能监控系统需求分析

（1）功能需求分析。

人们针对家庭智能监控的功能要求，重点表现在健全的住宅安全保证、适宜的居住条件与便捷的生活方式。这当中健全的住宅安全保证其中含有家庭附近安全、出入住宅安全、访客管理与家庭预防盗窃、预防火灾以及求助的要求，是否有充足的先进技术与人力资源方面的支持保证，深层次的要求还含有车辆安全、人员起居安全。适宜的居住条件重点是针对住宅与住宅内部的温湿度、光线、纯净水、音乐、空气、色彩、能源运用层次适宜层次的要求，关注家庭条件的优化，其中含有连续的通风、足够的阳关、空调的适宜运用、管理与家庭能源节省等。便捷的生活方式含有住户对于家庭智能化（例如说互联网家电、家庭办公以及家庭自动化管理）要求的提升，还有住户怎样运用家庭互联网资源享受到诸多和生活息息相关的社区综合服务，此处的互联网资源将会重点表现于宽带互联网上，而宽带网络当中的综合内容服务（其中含有智能家居当中与外界公共网络方面的）将会变成增强智能家居生活便捷方式的主要基础。

家庭智能监控系统给住宅主人供应多层次的数据资料交互功能，协助家庭与外界、应用者和住宅环境间维持信息交互的顺畅，改善人们的作息生活形式。一个全面的家庭智能监控系统应该处理的问题：家电的远程操控也就是随时随地可以达成对于住宅内部家电的操控，便于用户在外地的时候对于家电实施控制；智能照明便可以针对灯光实施密集型与远程操控，供应适宜的照明感受；电动门窗便针对电动门锁以及电动窗帘进行远程操控，保证珠海环境的全面安全，任何时候都可以调整家庭的光源情况；安全防御报警就是经过视频监督控制与报警器随时监视住宅内部的安全情况；住宅数据收集就是针对温度与湿度进行收集，任何地方任何时间的管理住宅的环境数据资料。

（2）性能需求分析。

为了确保本书设计的家庭智能监控系统可以持续稳固、可行、安全并且有效工作，家庭智能监控系统应该可以符合下面陈述的五个性能方面的要求。

1）平台工作的实时性以及精确度：平台工作的实时性以及精确度是系统的一定要具备的功能。在系统平台规划与研发期间，应该全面思考系统平台现阶段与后续时间可能担负的任务，使得系统平台的运算解决水平与反应时间可以充分符合用户的要求。

2）平台的可开发性以及开放性：对系统平台进行设计期间需要全面思考到后续业务的可开发性，在第一次规划期间有可能只是具备少许的性能，伴随着现代化智能家居的迅猛发展，各种各样形式的家庭终端开始走向社区住宅，系统平台可以供应一致性标准化的信息输送端口。

3）平台的便于维护性以及便于应用性：家庭智能监控系统对应的用户一般都是普通的家庭人员，其可能并非属于计算机专业工作职员，这就需求此平台可以供应优质便捷的用户端口，具备简洁容易操作的人机交互窗口。想要达成这点，便应该需求平台尽可能应用用户熟知的控制语言与高效数据的操作窗口。在对信息进行处理的时候，应该简洁化操作步骤而便捷用户进行控制。并且，平台应该供应简洁便捷的工具提供给用户实施信息的备份、平时的安全管理与当系统出现故障崩溃时候的信息复原等工作。

4）平台的全部用户参加准则：家庭智能监控系统属于单体人机交互体系，所以用户一定得参加到家庭智能监控系统运作过程中，使得用户变成家庭智能监控系统研发工作期间的重要成分。

5）平台的安全性准则：家庭智能监控系统的研发应该把政府数据安全的指标当作是基础原则，在家庭智能监控系统进行安装的前提下创建出多样化的安全预防系统，例如说网络防火墙、加密体系、病毒维护等，搭建家庭智能监控系统完善的安全保障体系。从而有效地阻止非法用户对家庭智能监控系统的入侵，确保家庭智能监控系统信息可以长期存储，减少家庭智能监控系统出现事故的概率，达成7*24小时持续工作，保证系统可以安全持续高效工作。

2.家庭智能监控系统设计目标与原则

基于无线传感器网络的家庭智能监控系统主要的组成部分可以分为几大板块：数量多的无线传感器节点、无线信息处理与控制机构、家居电器设备无线执行结构。在实际的布置中，无线传感器的节点主要安放在家庭内部的客厅、厨房、卧室、卫生间等需要环境监测的位置，无线传感器网络节点的功能：采集监测区域环境因素变化的数据、并进行信息处理和完成信息传输的通信工作。无线信息处理与控制机构传输来自无线传感器节点中的信息，并且为互联网的连接提供接口以便进行远程控制。家居电器设备无线执行机构负责启动或关闭一些报警开关以及自动继电器开关等控制的功能。

但是不同结构的网络所产生的网络的速度、特点和实现也有所不同，而且影响巨大。因此，综合考虑了无线传感器家庭智能监控网络系统的特点，如果是短距离的家庭内部无线网络连接，并且家用电器设备安放的位置可以随意地改变，家庭电器设备的数量也可以变化，房间之间的距离比较大，分布的节点数量应该控制在适度的范围内，需要传输的数据量也不是太大，无线传感器网络中信息的传输发生在无线传感器网络的基站和家庭室内安放的传感器节点之间。对于以上的家庭网络特点考虑以及树的特征和优势，本设计主要以无线传感器网络的基站节点为中心节点构建起的家庭网络系统呈现出树的形状，这也有利于保证无线传感器网络智能家庭监控系统实施。

无线传感器网络技术的家庭智能监控系统的规划结合应用了传感器先进技术、分布式数据解决技术、无线通信技术以及计算机生产体系技术等，是把虚拟世界的因特网技术延伸到了现实生活中。目前，将先进的无线传感网络技术运用于家庭智能监控之中，主要是因为现代科技的高速发展，高科技产品逐渐进入了平常百姓的日常家庭生活中，既带来了方便快捷的家居生活，也带来了一些不安全的因素，如厨房的煤气管道、卫生间的电热水器以及其他日常生活中大容量的家用电器的使用，增加了火灾产生的可能性以及煤气泄漏、爆炸的危险等，这些都关系到人们生命财产的安全，所以家庭智能监控系统的研究具有迫切而又重要的意义；还有，伴随着现代化人们生活质量的不断提升，智能化家居条件的需求渐渐增强，智能家居拥有广阔的市场前景，安全是每一个家庭必需的保障，因此这种系统在后续的运用一定会更加普遍。

通常而言，无线传感器互联网的家庭智能监控系统规划期间应该遵守的准则重点有下面这几个层次。

（1）连续可靠性。

由于家庭智能监控系统中所监测到的数据是用来分析和判断出家居环境的变化，并且家用电器设备的开启与关闭都决定于这些监测到的数据。因此，系统采集数据的连续性和可靠性是必须要保证的，只有得到了合理的数据，才能控制家庭环境的变化，同时，由于无线传输技术的使用，要避免环境对传输数据的影响，还要确保系统的节点有自组网性能，保证系统拥有比较好的自适性。

（2）安全性。(www.xing528.com)

家庭智能监控的数据要保证一定的安全性，只有保证数据在合理安全的范围内，才能有效地保证执行机构正确运行。数据也需要被安全保存，保证前后不同环境中监测到的数据能够被合理地应用。

（3）低功耗低成本。

基于无线传感器网络的家庭智能监控系统对众多节点的功耗的要求比较高，希望在保证各方面的功能得以实施和运行的情况下，使监控系统的功耗越低越好。如果，功耗比较大，不仅要求监测系统进行更多的用电量的管理与控制，而且，由于部分的无线传感器网络节点可能需要布置在家用电器设备内部、屋顶等其他不易于安装的地方，所以如果电池需要经常更换的话，不仅仅增加的是人们的工作量，而且系统的成本也会随着增加，不利于节约资源和成本。

（4）便捷性。

现实生活中，家居智能监控系统需要经常的保养与维修，人们希望可以便捷地进行这些活动。因此，设计出维护便捷的基于无线传感器网络的家庭智能监控系统一直都是研究人员们的追求，只有保证了系统后续维护的方便快捷，才能更好地使智能家居系统能够广泛的应用。

3.家庭智能监控系统总体设计

无线传感器互联网的家庭智能监控系统应该达成的重点功能：利用无线传感器互联网无线监控控制空间的环境变量；通过Zig Bee综合节点采集传感器信息，并且应用以太网传输到监控主机当中；网络管理技术监控所属的互联网是否处于正常状态；通过Web应用技术使得管理人员可以利用浏览器及时地查看监测空间的环境系数、网络系数，达成监控信息的存储、监控系数的改动、历史信息查找、异常情况自动报警等性能。

（1）系统的总体设计。

无线传感器互联网的家庭智能监控系统将GPRS当作是平台，对网络管理主机房与一些配线间实施安全防御、环境、动力的监测，对于GPRS网络系统而言，互联网系统设施、互联网系统应用实施网络监测。GPRS属于监控系统里面最为关键的数据通信渠道，属于监控主机和其余模块进行衔接的节点。监控系统里面的每一项设备均和GPRS进行连接，监控主机利用GPRS和因特网进行接通，利用GPRS收集监测终端的数据并且实施分析与储存，辨别环境、体系、机械设备是否处于正常状态，如果出现了信息资料的异常，那么便对异常状况自动引发报警。网络上的计算机便能够通过Web浏览器浏览监控主机，实现数据资料的查找、故障修整、远程操控等工作，管理人员不必要本人在现场就能够针对监控系统达成远程操控、系统信息查找、故障保护。

（2）功能设计。

家庭智能监控系统不只是应该针对GPRS与互联网基础设备实施监控，还需要针对监控系统本身实施监控，以至于提升监控系统的工作持续稳固性。对于监控系统性能的要求，能够把繁杂的系统任务划分为两个规模较大的管理功能模块，也就是其中一个属于系统监控模块，另外一个是系统本身管理模块。系统监控功能属于系统最为关键的功能，其中含有互联网管理、温湿度监测、电力监测、红外预防盗窃报警监控、门禁监控以及远程操控等诸多功能。系统本身管理功能供应了系统本身的信息资料管理、事故管理以及属性管理。各个模块的详细功能概述如下所示。

1）温湿度监控模块。

能够把检测获得的温湿度数值及时输送到监控主机当中，监控主机针对信息实施记录以及备份，以至后期便于管理人员查询。监控主机还将会针对接收获得的监控信息做出一定分析，把实时信息和设置数值做出对比，任何一个温湿度监控模块检测获得的信息越过了设置的温度或者是湿度限制，监控系统便会出现报警，告知管理人员及时采取相应的温湿度调节措施。

2）消防监控模块。

对于网络管理主机房实施即时性烟雾变量收集，实时检测各个位置的火灾状况。如果出现了异常情况，监控系统便会出现警报，这个时候全体的门锁便会被联动门禁系统全面开启，工作职员便能够由现场迅速撤离。监控系统不会针对消防系统做出控制，同样也不会针对消防系统的正常运作产生任何影响。

3）电力监控模块。

监测现阶段配电柜里面的总进线电量有关系数，重点含有主进线的电路相电压、相功率、相电流、工作频率、运转功率系数等；监控配电柜里面需求检测的开关运转情况。能够利用互联网远程观察机房电力情况。

4）红外防盗报警模块。

能够监测警戒区域是否存在可疑事物，并且能够设定单独的报警联动动作，红外探测器监测到空间中具有物体运动的时候便会上报到监控主机当中。住宅内部报警应用警笛与语音双重进行提示；报警信息既可以通过短信形式输送到管理人员的手机当中，还可以利用拨打管理人员电话的形式进行报警。

5）门禁监控模块。

系统能够针对特定的门实施远程操控，能够同一时刻管理操控若干个门禁系统，能够针对每一个门禁的信息做出对应的记录，实时记载门的开关情况。门禁控制模块可以分成分布式操控方式，门禁控制设备能单独进行工作，有效预防了由于上位机出现故障等因素而造成记录缺失。

6）远程控制。

利用能接入因特网设施或者是已经接入GPRS设施远程利用网络登录系统监控主机，任何时候均能够查看机房当中的环境、能源、安全防卫情况、互联网系统、基础设施、运转情况，并且能够针对所监控目标实施状态查看、控制以及系统维护。

7）系统自身管理。

系统本身管理重点含有信息管理、事故管理以及属性管理。信息管理：针对系统用户个人信息、控制权限等功能的添加、删减、修整、储存。事故管理：针对该系统本身的事故做出相应的管理。属性管理：针对该系统本身的属性做出相应的管理，采集系统主机的情况数据资料，例如说CPU使用效率、CPU数据、存储应用状况等。

（3）总体模块设计。

监控主机通过数据库、Web服务器、互联网管理模块、系统报警模块进而构成；Zig Bee归纳了节点衔接着互联网以及传感器网络；传感器网络是通过电力监测模块、消防监测模块、温湿度监测模块、住宅漏水监测模块、红外预防盗窃报警模块、门禁模块构成。

GPRS属于家庭智能监控系统最为关键的数据传输渠道，把Zig Bee汇聚节点、监控主机、远程操控设施以及因特网相互关联于一体。监控主机利用GPRS与其余功能模块进行通讯，达成对于各个模块的操控以及信息资料的收集。

监控主机实时监测GPRS情况，并且针对和GPRS衔接的系统网络服务器等设施做出精准的监控，实时监控网络情况、系统综合服务设备情况以及服务设备工作的运转情况，若是发生异常便会对故障进行修整或者是报警。用户能够利用web浏览器直接访问住宅内部的监控主机，查找系统情况、室内环境情况、互联网情况，并且能够在线针对监控主机发出命令，针对系统、环境以及互联网实施保护。监控主机利用GSM模块达成实时状态汇报、非正常状态报警性能。监控主机利用归纳节点把控制指令传输到每一个监控模块；每一个监控模块利用归纳节点把收集到的传感器的部分数据传输到监控主机，能够使得用户全面地控制监控机房内部的环境。

（五）家庭智能监控系统实现与测试

在完成家庭智能监控系统开发设计后，需要对系统进行调试与实现，并测试家庭智能监控系统的功能和性能，以确保家庭智能监控系统能够满足实际应用的需求。

1.家庭智能监控系统实现

各控制按键和所对应的指示灯合作控制终端节点可以将此终端节点的实际工作状态显示出来。在此界面中只是将部分功能模块展示了出来，其中，指示灯和其他控制按键进行扩展的那部分就是预留部分。当给协调器节点通电后，会有“网络建立成功”显示在文本框中，它代表的是终端节点和协调器节点已组建网络的过程，而且各个终端节点也已经加入组建的网络中。

当“照明节点”控制按钮按下后，控制界面将会根据串口通信协议向协调器节点发送请求，将控制信息发送出来从而对照明节点继电器的工作状态进行控制，从而使得照明灯的亮灭状态被改变。当照明节点的状态被改变时，在文本框中会同时将灯的状态显示出来。当防盗报警节点发现有入侵现象发生时，将会发送报警信号到协调器节点中，协调器节点根据串口通信将报警信息发送出去，同时将红色报警信号点亮。并在控制界面的文本框中分别将报警提示信息“发现异常问题”和“报警解除”显示出来。

2.家庭智能监控系统功能测试

结合实际案例来验证和测试家庭智能监控系统功能。传感器节点配接温度传感器来实时采集监控现场的温度，温度传感器会将0～100摄氏度的温度值转变为0～1V的线性电压信号。同时会将配接有温度传感器的四个节点分别放置在室内的不同房间中，其中，主节点GPRS无线通信基站会和传感器节点一起进行组网。配备一台PC机作为监控中心的服务器，主要用来对GPRS无线通信基站所发出的监控数据进行接收。将传感器节点和GPRS无线通信基站分别放置在不同房间中，然后根据相应服务器来监控房间内的温度。

3.家庭智能监控系统性能测试

这里所分析的主要是家庭智能监控系统中的传感器节点的相关性能，同时测试无线传感器网络的运行，从而通过得到的实验数据来对组网入网时延、数据传输时延、无线通信性能以及节点功耗等性能展开测试。对这些传感器节点的相关性能分别展开了分析和测试。

（六）家庭智能监控系统的展望

基于无线传感器网络的家庭智能监控系统已经可以广泛地应用于对家庭环境中各个房间的温度、湿度以及光照进行一定的检测，并且可以控制一些家用电器设备，比如空调、电热水器、电控窗帘等。经过简单的实际调试与运行，本设计的系统可以正常顺利地工作，并基本达到了各方面监控的要求和功能，系统构建的成本低、功耗小、操作方便快捷，能够保障用户实现远距离的监测与控制家庭内部的环境，为用户提供了一个人性化与快捷的家庭智能监控系统。

本系统的设计主要是运用Zig Bee技术作为无线传感器网络组网的技术，构建的家庭智能监控系统，系统设备的组成主要有三部分，分别是远程访问设备、网关模块、无线传感器网络模块。其中远程访问设备主要是指用户的计算机、手机等移动设备；网关模块有路由器、无线网络模块等；无线传感器网络模块主要的是Zig Bee协调器、家电设备控制部分、传感器检测部分等。

随着物联网的发展与推广，基于Zig Bee技术上的无线传感器网络智能监控系统会更加流行，本设计主要的是把Zig Bee技术设计应用于家庭室内环境监控系统中，比较详细地介绍了无线传感器网络系统的硬件设计与软件设计，主要针对无线传感器网络系统的网络构建以及采集传输数据进行了研究。本设计的整个系统能基本实现实时的、准确的测量并显示家庭室内各节点的环境数据信息，使用户可以及时得知室内环境的变化，以便快速、有效地控制家用电器设备运行。无线传感器网络的家庭智能监控系统的优点：设计的成本低、运行的功耗小、复杂度低等。我们可以坚定地相信，在未来人们的家居设计发展中，基于无线传感器网络的家庭智能监控系统及设备必定会拥有广阔的应用与发展的前景。