CN202976425U - 基于SimpliciTI的家庭安防系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于SimpliciTI的家庭安防系统，包括无线通信模块，安防传感器模块，嵌入式显示模块，GSM模块。无线通信模块是在CC2530模块上，运用SimpliciTI协议栈组成星型网络。星型网络的中心节点AP与嵌入式显示模块通过串口连接通信。星型网络的终端节点ED与安防传感器连接。无线节点支持休眠和唤醒模式的切换，还可以由外部事件唤醒。GSM模块可以接收嵌入式显示模块的紧急安防警报信息，并将其以短信形式发送到所设置的手机上。嵌入式显示模块可以显示家庭安防状况，安防警报，解除警报。GSM模块可以短信警报。本系统成本低、灵活、实用，因此可为广大消费者提供家庭安防解决方案。

Description

基于SimpliciTI的家庭安防系统

技术领域

本实用新型涉及一种SimpliciTI为无线通讯手段，实现家庭安防的系统。

背景技术

随着科技的飞速发展及生活水平的不断提高，人们对家庭安防的要求越来越高。对家庭中烟雾的报警，煤气泄漏的报警，非法人员入侵的报警可以很好的解决家庭中最常见的安防问题。

SimpliciTI是TI开发的一份专门针对其CCxxxx系列无线通信芯片的网络协议。SimpliciTI是一个基于连接的点对点通讯协议。它支持两种网络拓扑结构：直接的点对点通信结构和基于星型连接的网络拓扑结构。在星型连接中hub点在SimpliciTI中被称为Access Point，简写为AP。AP负责网络的构建和维护，它具备存储转发机制，因此可以对长期工作在休眠模式的低功耗设备提供较好的支持。同时SimpliciTI还支持泛洪方式进行广播数据传输，这种数据通讯方式在各种报警器网络中使用尤为广泛，同时也显得非常必要。基于SimpliciTI的以上特点，其非常适合作为家庭安防系统的无线通信协议。

CC2530是用于IEEE802.15.4应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM和许多其他强大的功能。CC2530有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB的闪存CC2530具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。

ARM9系列处理器是英国ARM公司设计的主流嵌入式处理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。新一代的ARM9处理器，通过全新的设计，采用了更多的晶体管，能够达到两倍以上于ARM7处理器的处理能力。这种处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周期实现的。

S3C2440A采用了ARM920t的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储单元。其低功耗，简单，优雅，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感性的应用。它采用了新的总线架构Advanced Micro controller BusArchitecture（AMBA）。

Windows CE作业系统是Windows家族中最新的成员，专门设计给掌上型电脑所使用的电脑环境。这样的作业系统可使完整的可携式技术与现有的Windows桌面技术整合工作。Windows CE被设计成针对小型设备的通用操作系统，具有模块化，易于开发。

发明内容

本实用新型的目的是，提供一种基于SimpliciTI的家庭安防系统。其无线节点低功耗、低成本、抗干扰、安全可靠。嵌入式显示模块能够发出安防警报。GSM模块能够将紧急安防警报以短信的形式发送到所设置手机上。该系统能够满足广大消费者对家庭安防的需要。

本实用新型所采取的技术方案是：基于SimpliciTI的家庭安防系统由四部分组成——无线通信模块，安防传感器模块，嵌入式显示模块，GSM模块。

无线通信模块是在CC2530模块上，运用SimpliciTI协议栈组成星型网络。星型网络的中心节点AP与嵌入式显示模块相连，它们之间通过串口通讯。星型网络的终端节点ED(END DEVICE)与安防传感器连接。在无任务状态下，终端节点ED处于睡眠状态，其可以在规定时间间隔被唤醒，或被外部事件唤醒。这种睡眠、唤醒模式的切换非常有效的减少终端节点能量的消耗，再加之无线通信速率很低，这在满足安防系统通信要求的前提下降低了功耗，其用两节5号电池供电可以工作一年左右。

安防传感器模块采用人体红外传感器，烟雾传感器，煤气传感器，玻璃破碎传感器。人体红外传感器采用HC-SR501，其是一款热释电红外传感器，能全自动感应，当有人进入其感应范围则输入高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。两种触发方式——不可重复触发方式和可重复触发方式。具有感应封锁时间，即感应模块在每一次感应输出后，其输出保持一段时间，在此时间段内感应器不接收任何感应信号。并且该模块工作电压范围大，功耗低。烟雾传感器采用MQ-2，其是旁热式结构半导体式烟雾传感器，工作环境温度为-20℃～+55℃，工作环境湿度≤95%RH，工作环境含氧量为21%，该传感器有广泛的探测范围，高灵敏度，快速响应恢复，优异的稳性，寿命长，简单的驱动电路特点。煤气传感器采用MQ-5，MQ-5对液化气，天然气，城市煤气有较好的灵敏度，对乙醇，烟雾几乎不响应，再加之其快速的响应恢复特性，长期的使用寿命和可靠的稳定性，使其能够准确检测室内泄露的可燃气体。玻璃破碎传感器采用PA-456，其安装方便，探测器的监测范围为一整个房间（与窗户多少无关），灵敏度连续可调，可以根据环境情况设定一个最佳工作点，防误报而不减灵敏度。以上安防传感器与终端节点CC2530连接，传感器可把信息直接传给CC2530节点。这些安防传感器可以非常灵活的布置在家中合适的位置。

嵌入式显示模块能够显示无线节点传输过来的安防警报信息，可以把紧急安防警报通过串口传输给GSM模块。在妥善处理好安防情况后嵌入式显示模块可以解除安防警报。

GSM模块可以通过串口接收嵌入式显示模块发送的紧急安防警报信息，并将紧急安防警报以短信形式发送到所设置的手机上。

本实用新型与现有的技术相比，其通信部分用无线方式取代了有线方式，免去了布线的麻烦。无线通信方案采用SimpliciTI协议栈，在CC2530硬件上实现星型网络。该无线节点具有低功耗、低成本、抗干扰、安全可靠性能。安防传感器选取了性价比比较高的传感器，所选取的安防传感器类别已经完全能够满足家庭中最常见的安防问题。在出现紧急安防警报时，GSM模块能够达到解决家中无人的情况。本系统简单、方便、实用，能够满足广大家庭对于家庭安防的需要。

附图说明

图1是本实用新型涉及的基于SimpliciTI的家庭安防系统结构示意图；

图2是本实用新型中无线通信模块终端节点的工作流程图；

图3是本实用新型中无线通信模块中中心节点的工作流程图；

图4是本实用新型中嵌入式显示终端的工作流程图。

具体实施方式

结合附图，本实用新型涉及一种基于SimpliciTI的家庭安防系统，其包括无线通信模块，安防传感器模块，嵌入式显示模块，GSM模块四部分。

图1示出了本装置的整体结构，在装置结构中，人体红外传感器与无线终端节点ED1相连，烟雾传感器与无线终端节点ED2相连，煤气传感器与无线终端节点ED3相连，玻璃破碎传感器与无线终端节点ED4相连。无线终端节点ED1、ED2、ED3、ED4、ED8都是CC2530无线模块，它们通过无线的方式与中心节点相连，组成星型网络。中心节点通过串口与嵌入式显示终端相连。嵌入式显示终端与GSM模块相连。

无线通信模块是基于SimpliciTI协议栈，运行在CC2530硬件上，组成星型拓扑网络，网络的每一个终端节点连接一个安防传感器。本系统的安防传感器模块包括人体红外、烟雾、煤气和玻璃破碎四类传感器，这些传感器可以根据家庭的情况安装在合适的位置。嵌入式显示模块是在S3C2440A上运行嵌入式操作系统WINCE，在WINCE基础上开发的显示终端。GSM模块与嵌入式显示模块的串口相连，嵌入式显示模块使用标准的AT命令来控制GSM模块向指定的手机发送警报信息。

图2示出了无线通信模块终端节点的工作流程。终端节点启动后先进性硬件的初始化，再对连接的安防传感器初始化，再做网络参数的配置，然后申请加入网络，此时如果得到中心节点允许加入网络的应答，就成功加入网络，否则继续申请加入网络，直到加入网络成功。在加入网络成功后，终端节点进入低功耗的休眠模式。当与终端节点连接的安防传感器有所感应时，它就马上被唤醒，被唤醒的终端节点将安防传感器发来的信息发送到中心节点。

图3示出了无线通信模块中心节点的工作流程。中心节点启动后先进性硬件初始化，再进行串口初始化，再对网络参数做配置，然后等待节点申请加入网络，此时如果有节点发出加入网络请求，那么就进入等待加入状态，此时判断申请加入的节点是否满足网络规范，如果满足网络规范，中心节点就作出允许加入的应答，节点申请加入网络成功；如果不满足网络规范，就禁止加入，节点申请加入网络失败。中心节点不会进入休眠状态，它时刻监听终端节点，当终端节点发送了警报信息时，中心节点马上通过串口向嵌入式显示模块发送警报。此时如果没有人为的解除警报，中心节点会一直通过串口向嵌入式显示模块发送警报。

图4示出了嵌入式显示模块工作流程。嵌入式显示模块启动开始后，先进行硬件初始化，再进行串口初始化，然后进入监听状态，判断是否有串口发送过来的警报信息，如果有，就再判断是否解除了警报，如果没有，就发出警报，此时可以在显示屏上显示警报提示，也可以以不同颜色的灯光闪烁提示，也可以驱动蜂鸣器以不同频率的声音提示。然后判断安防警报是否为紧急报警，如果不是，就返回继续判断是否解除了警报；如果是紧急警报，就再判断是否已向GSM模块发送过此紧急警报，如果已经发送过，就返回继续判断是否解除了警报，如果没发送过此紧急警报，就将此紧急警报信息发送到GSM模块。GSM模块会将紧急警报信息发送到所设置的手机上，这样可以解决在出现危险安防情况时，家中无人的状况。如果用户解除安防警报，嵌入式显示终端就又进入监听状态。如果又有串口发来的警报信息，其过程同上。

Claims (3)

1.一种基于SimpliciTI的家庭安防系统，其特征是：安防传感器模块与组成星型网络的无线通信模块的终端节点相连，组成星型网络的无线通信模块的中心节点与嵌入式显示模块相连，嵌入式显示模块与GSM模块相连。

2.根据权利要求1所述的基于SimpliciTI的家庭安防系统，其特征是：所述的安防传感器模块采用人体红外传感器HC-SR 501，烟雾传感器MQ-2，煤气传感器MQ-5，玻璃破碎传感器PA-456。

3.根据权利要求1所述的基于SimpliciTI的家庭安防系统，其特征是：所述的GSM模块能够将嵌入式显示模块发送的安防警报命令以短信的形式发送到所设置的手机上。 

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