关于无线传感器网络的智能家居安防系统
引言
集成了传感器技术、微机电制造系统（MEMS）技术、无线通信技术和分布式信息处理技术的无线传感器网络是因特网从虚拟世界到物理世界的延伸。本文之所以把无线传感网络这种先进的技术应用于智能家居安防领域，其一是伴随着高科技产品在现代家庭中的应用，相应地也带来了一系列不安全因素，如煤气管道、热水器以及其他许多大容量的家用电器的使用，都明显地增加了发生火灾的可能性以及煤气中毒、爆炸的危险等，且社会上还有不法分子在活动，行凶、盗窃等违法犯罪活动时有发生，给社会带来不安定因素，所以家庭安防系统的研究具有迫切意义；其二是广阔的市场前景，因为安全是每一个家庭和工业领域必需的保障，所以该系统的应用范围是相当广泛的；其三是其典型性和可移植性，如果在智能家居安防中实现了，那么该技术可以移植到其他很多系统之中，比如说智能大楼，智能医疗系统，而只需做部分应用方面的修改。
1 基于 Zigbee 技术的无线传感器网络
Zigbee 网络首先由连接无线网关的协调器(Coordinator)发动并建立，其他节点加入已经建立的网络。每个节点加入网络时，其父节点都会按约定规则给它分配一个网络层地址供通信使用。功能比较强且供电充足的节点充当路由节点(Route Node，RN)为全功能设备（FullFunction Device，FFD），它能接收其他节点作为其子节点，同时根据自身状况决定是否给其他节点查找路由和转发数据；功能比较弱的节点为简化功能节点(RFD) ，不能成为其他节点的父节点，通信时只能请父节点帮忙转发数据[2]。有路由能力的路由节点(RN+)采用AODVjr 路由算法，而没有路由能力的路由节点(RN-)和RFD 遵循Cluster-Tree 路由算法[3]。Zigbee 标准的协议栈如所示。
2 智能家居安防系统的设计方案
2.1 系统的总体设计方案
基于无线传感器网络的智能家居网络主要是由若干无线传感器节点、无线执行机构、家居无线控制中心组成[4]。其中, 节点分布于客厅、卧室、洗手间、厨房等需要监测的区域内,执行数据采集、处理和通信工作。无线执行机构负责启动声光报警、自动继电器开关等控制功能。家居无线控制中心处理、转发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进行远程控制。由于不同网络结构会对网络的速度、特点和实现有较大影响，因此结合智能家庭网络系统的特点，如家庭内部无线网络连接距离较短, 家用电器位置容易改变,家庭电器等的数也容易变化，房间之间仍有一段不小的距离，分布的节点并不是太多，并且数据的传输量也不是太大, 网络中的信息传送主要发生在WSN的基站和其他室内终端上的传感器节点之间。基于家庭网络的这些特点以及树的特征和优势,本文以WSN的基站节点（也称为协调器Coordinator）为中心节点组建一个串状树形家庭网络。
本文主要实现的功能包括智能门禁系统、智能门窗防盗、煤气监测系统、火灾监测系统、居室内的人体红外检测、远程监控、数据库系统。节点布置和网络系统的总体设计方案如图2所示，图中的ZD代表的是Zigbee终端设备，可以是FFD也可以是RFD；ZR代表的是Zigbee路由器；ZC代表的是Zigbee协调器。
2.2 智能家居安防系统的各功能块的描述
