一氧化碳泄露物联网报警装置的设计与实现【字数：12481】
本课题一氧化碳泄露物联网报警装置的设计与实现旨在避免家庭一氧化碳气体泄露而对人体造成伤害。本设计通过一氧化碳传感器感应空气环境中一氧化碳的气体浓度然后将其转变成电信号，再根据电信号的大小从而反映其浓度。该设计一氧化碳泄露物联网报警装置应用于家庭多节点检测，由zigbee无线节点和嵌入式网关组成智能家居系统，系统使用两个ZigBee终端节点采集环境信息，通过ZigBee无线网络技术将数据传给ZigBee协调器，ZigBee协调器通过串口发送给网关，网关通过wifi无线通信技术将数据发送给手机软件。在手机app上，针对一氧化碳的数值，进行实时监测报警，当超过设置的阈值时，将自动将继电器和蜂鸣器打开的命令发送给网关，通过ZigBee协调器向设备发送控制指令，从而实现自动控制继电器和蜂鸣器。整个系统使用MQ-7一氧化碳传感器、蜂鸣器、继电器、ZigBee模块、网关模块、wifi模块。
目录
1绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2课题研究现状 2
1.2.1国外智能家居的发展状况 2
1.2.2国内智能家居的发展状况 2
1.2.3智能家居 2
1.3开发工具 3
1.4论文结构 3
2系统总体设计 5
2.1需求分析 5
2.1.1可行性分析 5
2.1.2功能分析 5
2.2无线网络通信技术的选择 5
2.2.1 ZigBee 5
2.2.2 WiFi 7
2.3系统的整体框架 7
2.3.1无线传感网络 8
2.3.2无线网关 8
2.3.3手机应用终端 8
2.4硬件设计 9
2.4.1网关控制芯片STM32F103 9
2.4.2蜂鸣器电路的设计 11
2.4.3通信模块的设计 12
2.4.4一氧化碳传感器的设计 14
2.4.5继电器的设计 14
2.5本章小结 15
3系统的实现 16
3.1网关控制部分 16
3.1.1 UDP通信实现 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
6
3.2 ZigBee网络部分 17
3.2.1ZigBee的通信机制 17
3.2.2串口数据透传 18
3.3手机应用软件实现 18
3.3.1智能终端连接服务器实现 20
3.3.2传感器输出信号的转换实现 21
3.4本章小结 22
4系统运行测试 23
4.1 硬件设备 23
4.2网络通信测试 26
4.3设备控制测试 26
4.4数据采集测试 27
4.5本章小结 29
5系统对社会的影响 30
5.1社会人文影响 30
5.2环境影响 30
5.3法律影响 30
6总结与展望 32
6.1 总结 32
6.2展望 32
参考文献 33
致谢 34
1绪论
1.1课题研究背景及意义
随着时代的发展，我们的生活已经越来越便捷，物联网技术的兴起，改变了我们的工作方式，同时也逐渐改变我们的生活方式，成为了当今社会的研究焦点。随着自动化、智能化要求的产生，智能家居已经在物联网背景下逐渐被广大人群所喜爱。智能家居是通过计算机、嵌入式和网络通信技术连接家庭网络。物联网就是智能家居实现中重要的部分，物联网需要集成多种传感器技术、网络通信技术、单片机技术、计算机技术等。将我们的社会中的千千万万融为一体。随着2008年智慧地球的提出，这个概念已经越来越被重视，无论是美国智慧国家战略的制定，还是无锡传感信息中心的建立，都预示着，万物互联的时代，在物联网技术的作用下，他不仅提供了监测保障室内环境的解决方案，还能够同时满足人们日益智能化的生活需求。
燃气热水器已经进入了千家万户，然而燃气热水器燃烧不充分产生的一氧化碳无色无味，极易引起中毒。当家中燃气泄漏，人未察觉时，如果家里有一氧化碳检测报警装置，可以进行警报提醒，并启动风机将有害气体排出了室外，避免悲剧的产生。可能是天然气管道老化造成燃气泄露，也可能是在密闭的环境中，氧气缺乏热水器燃烧不充分，导致的一氧化碳中毒。尤其是冬天，因为寒冷门窗紧闭，使用供暖设备，氧气不充足时，我们知道一氧化碳是一种无色无味的气体，一氧化碳一旦泄露，会在我们还没有意识到的时候就威胁我们的生命，造成不可挽回的后果。据不完全统计，平均每年有7万人一氧化碳中毒，2017年末，广西4市两个月内就有551人一氧化碳中毒，21人抢救无效死亡！
本设计就是一个为了保障家庭生活安全的一个智能警报装置，其控制了家中的排气设备和警报设备，以期望在家中有害气体泄漏时，能够及时提醒人，将伤害减少到最低。
一氧化碳的危害影响如此之大，应该加大对其重视程度，毕竟人的生命只有一次。基于此目的，设计一款家用安全监测一氧化碳的智能家居设备，本系统的目标就是采用多节点方式实现ZigBee网络对传感器数据的采集和传输，从而起到监测家中环境。又因为WiFi技术已经广泛的深入到家庭中，因其传输速率高、覆盖范围广泛而大受欢迎，本设计采用WiFi技术，实现对一氧化碳的数值实时监控，处理器模块将传输到的数据与一氧化碳临界阈值实时对比，从而进行及时预警，并且可以自动控制排气设备，及时将有毒气体排放。同时本系统采用Android系统开发应用程序，实现可视化界面，用户可以通过app端实时看到家中一氧化碳的数值，将危险遏制在摇篮里。
1.2课题研究现状
智能家居技术是起源于美国，是依据家庭为平台设计的。同时需要兼备建筑、自动化、智能化于一体，构建高效、舒适和安全便利的家居环境。智能家居现在是社会的热门话题，他的目的是通过网络通信技术实现对家居设备的智能控制，让它能够按照人们的想法工作运行，并且没有距离远近的限制，智能化以及远程控制是智能家居最大的特色。
目前，智能家居系统是以以太网、无线网、现场总线的传输网络为物理平台的，是以计算机网络相关技术为技术平台的，构成了一个完整的集结了家庭通信、设备自动控制、家庭安防等功能的控制系统。
1.2.1国外智能家居的发展状况
目录
1绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2课题研究现状 2
1.2.1国外智能家居的发展状况 2
1.2.2国内智能家居的发展状况 2
1.2.3智能家居 2
1.3开发工具 3
1.4论文结构 3
2系统总体设计 5
2.1需求分析 5
2.1.1可行性分析 5
2.1.2功能分析 5
2.2无线网络通信技术的选择 5
2.2.1 ZigBee 5
2.2.2 WiFi 7
2.3系统的整体框架 7
2.3.1无线传感网络 8
2.3.2无线网关 8
2.3.3手机应用终端 8
2.4硬件设计 9
2.4.1网关控制芯片STM32F103 9
2.4.2蜂鸣器电路的设计 11
2.4.3通信模块的设计 12
2.4.4一氧化碳传感器的设计 14
2.4.5继电器的设计 14
2.5本章小结 15
3系统的实现 16
3.1网关控制部分 16
3.1.1 UDP通信实现 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
6
3.2 ZigBee网络部分 17
3.2.1ZigBee的通信机制 17
3.2.2串口数据透传 18
3.3手机应用软件实现 18
3.3.1智能终端连接服务器实现 20
3.3.2传感器输出信号的转换实现 21
3.4本章小结 22
4系统运行测试 23
4.1 硬件设备 23
4.2网络通信测试 26
4.3设备控制测试 26
4.4数据采集测试 27
4.5本章小结 29
5系统对社会的影响 30
5.1社会人文影响 30
5.2环境影响 30
5.3法律影响 30
6总结与展望 32
6.1 总结 32
6.2展望 32
参考文献 33
致谢 34
1绪论
1.1课题研究背景及意义
随着时代的发展，我们的生活已经越来越便捷，物联网技术的兴起，改变了我们的工作方式，同时也逐渐改变我们的生活方式，成为了当今社会的研究焦点。随着自动化、智能化要求的产生，智能家居已经在物联网背景下逐渐被广大人群所喜爱。智能家居是通过计算机、嵌入式和网络通信技术连接家庭网络。物联网就是智能家居实现中重要的部分，物联网需要集成多种传感器技术、网络通信技术、单片机技术、计算机技术等。将我们的社会中的千千万万融为一体。随着2008年智慧地球的提出，这个概念已经越来越被重视，无论是美国智慧国家战略的制定，还是无锡传感信息中心的建立，都预示着，万物互联的时代，在物联网技术的作用下，他不仅提供了监测保障室内环境的解决方案，还能够同时满足人们日益智能化的生活需求。
燃气热水器已经进入了千家万户，然而燃气热水器燃烧不充分产生的一氧化碳无色无味，极易引起中毒。当家中燃气泄漏，人未察觉时，如果家里有一氧化碳检测报警装置，可以进行警报提醒，并启动风机将有害气体排出了室外，避免悲剧的产生。可能是天然气管道老化造成燃气泄露，也可能是在密闭的环境中，氧气缺乏热水器燃烧不充分，导致的一氧化碳中毒。尤其是冬天，因为寒冷门窗紧闭，使用供暖设备，氧气不充足时，我们知道一氧化碳是一种无色无味的气体，一氧化碳一旦泄露，会在我们还没有意识到的时候就威胁我们的生命，造成不可挽回的后果。据不完全统计，平均每年有7万人一氧化碳中毒，2017年末，广西4市两个月内就有551人一氧化碳中毒，21人抢救无效死亡！
本设计就是一个为了保障家庭生活安全的一个智能警报装置，其控制了家中的排气设备和警报设备，以期望在家中有害气体泄漏时，能够及时提醒人，将伤害减少到最低。
一氧化碳的危害影响如此之大，应该加大对其重视程度，毕竟人的生命只有一次。基于此目的，设计一款家用安全监测一氧化碳的智能家居设备，本系统的目标就是采用多节点方式实现ZigBee网络对传感器数据的采集和传输，从而起到监测家中环境。又因为WiFi技术已经广泛的深入到家庭中，因其传输速率高、覆盖范围广泛而大受欢迎，本设计采用WiFi技术，实现对一氧化碳的数值实时监控，处理器模块将传输到的数据与一氧化碳临界阈值实时对比，从而进行及时预警，并且可以自动控制排气设备，及时将有毒气体排放。同时本系统采用Android系统开发应用程序，实现可视化界面，用户可以通过app端实时看到家中一氧化碳的数值，将危险遏制在摇篮里。
1.2课题研究现状
智能家居技术是起源于美国，是依据家庭为平台设计的。同时需要兼备建筑、自动化、智能化于一体，构建高效、舒适和安全便利的家居环境。智能家居现在是社会的热门话题，他的目的是通过网络通信技术实现对家居设备的智能控制，让它能够按照人们的想法工作运行，并且没有距离远近的限制，智能化以及远程控制是智能家居最大的特色。
目前，智能家居系统是以以太网、无线网、现场总线的传输网络为物理平台的，是以计算机网络相关技术为技术平台的，构成了一个完整的集结了家庭通信、设备自动控制、家庭安防等功能的控制系统。
1.2.1国外智能家居的发展状况
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