摘要 

研究了智能家居室内环境监测系统，在简单介绍智能家居环境监测结构的基础上，通过对温湿度、光线、空气清洁度等多种与人体舒适度密切相关的环境数据的控制，来实现智能家居室内环境监测系统的设计。

关键字：Zigbee；智能家居；环境监测

正文

近几年来，随着社会经济的发展，人们生活水平的提高，人们对生活品质的要求也日益提高，他们对智能家居系统的需求不仅仅局限于只能提供自动控制，更希望还能提供舒适居家环境。家庭环境检测系统作为智能家居系统功能的一个重要组成部分和基本条件，是提供用户安全、舒适、便捷生活的手段[1]。所以，为了满足更多人的需求，很有必要对智能家居的室内环境检测系统进行研究，

1、系统总体设计

本文设计的室内环境检测系统包含对温湿度、光线、空气清洁度等环境数据的控制。对应的有温湿度控制模块、光线控制模块、空气清洁度控制模块三个ZigBee终端节点。为了能提供一个舒适的智能家居环境，各控制模块通过传感器采集的温湿度、光线、空气清洁度等多种与人体舒适度密切相关的环境数据，就必须传送到智能家居主控制器中，通过智能家居内部网络的控制，调节空调、灯、换气系统等设备，来控制智能家居室内环境。

2、温湿度控制

温湿度的变化与人们生活息息相关，室内温度与湿度过高或过低，都不利于人体健康。通过实验测定，最适宜的室内温度应是18℃ ，湿度应是40%至60% ，此时，人的精神状态好，思维最敏捷，工作效率高[2]

温湿度控制节点主要是由无线收发模块CC2430、温湿度数据采集模块、红外发射模块、电源模块和调试接口五个部分组成。室内温湿度的控制过程是：温湿度控制节点通过温湿度数据采集模块采集室内的温湿度数据，利用室内无线网络把数据传输到主控制器，主控制器接到数据后，对数据进行分析和比较，并利用模糊控制算法得出合适的控制量，再把此控制量发送给温湿度控制节点，控制节点再通过红外发射模块把控制命令发给集降温、升温、加湿、除湿等功能于一体的空调设备，从而控制室内温湿度。

本系统设计的温湿度控制节点，温湿度数据是通过SHT1x温度传感器来采集，SHT1x的SCK为时钟信号，DATA双向串行通信线可同时完成写命令与读数据的任务[3]。红外发射模块选用与空调设备里红外接收芯片相对应的红外发光二极管SE303。温湿度控制是由温湿度数据读取、温湿度控制量生成和温湿度控制命令执行三个部分组成。

3、光线控制

室内光线效果是室内空间给人的第一感觉，光线不充足、暗淡的房间会使人感到压抑、沉闷，光线充足的房间可以使人明朗、心情舒畅。光线不仅具有重要的实用功能，而且对于视觉环境有美学效果，对人生理、心理影响也很大[4]。研究表明，合适的室内光线对人的情绪、健康、行动都产生良好的影响，因此室内光线控制在智能家居系统的设计中显得非常重要。

本设计的光线控制系统可以在全自动的状态下工作，主控制器按时间预先设置各种普通场景，如白天、用餐、夜晚，这样系统就会在对应的时间里自动的切换到各个场景，进行相应的控制。另外，系统也提供各种特殊的灯光场景，如晚会场景、家庭影院场景等。各种场景有各自的默认灯光设置，用户也可以通过调节设置自己想要的，设置好后，用户可以通过手动调节切换到想要的灯光场景。

整个系统的设计比较个性化，可以按照用户需求，调节各自的偏好设置。通过合理利用自然光和自动关闭无人区域的照明灯，也达到了节能的要求。

4、空气清洁度控制

要提高室内空气清洁度最好的方法就是减少产生这些有害气体的污染源，但有些材料的使用是其它材料所不能代替的，所以在选择装修材料时，一定要选择低污染、高品质的材料。施工单位和监理单位要做好材料进场检验工作，禁止使用无出厂环境指标检验报告或者放射性指标、有害物体含量超标的产品[5]。另外可以在室内放置绿色花卉或常绿阔叶等可以消除室内多种有害物质的植物，不仅可以净化空气，还可营造愉悦、健康的室内环境，但是它们只能作为提高室内清洁度的一种辅助方法，而不能代替开窗通风、补充新鲜空气。所以安装良好的换气设备，让更多新鲜的空气进入室内来改善室内空气质量，是最有效、最方便的方法。

本课题设计的空气清洁度控制系统，是从整体上考虑来控制室内空气清洁度。在室内安装带有气体传感器的终端节点，传感器进行室内空气数据的采集，将气体浓度的物理量转化为电信号，再利用信号调理对采集的信号进行调理，调理好后送至CC2430的 A/D引脚进行模/数转换，再通过终端节点把空气质量数据发送给主控制器。主控制器对收到的数据与预先系统设置好的合格空气质量数据进行比较和分析后，发送控制命令到空气清洁度控制节点，节点通过打开或关闭换气设备，在不影响用户生活的情况下自动完成换气过程，来保持室内空气清洁度，使用户随时有健康、新鲜的室内空气。