居家環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究

徐小蘭

[摘 要]本研究依據(jù)文獻(xiàn)[1]敘述的硬件架構(gòu)原理以及接口設(shè)計原理進(jìn)行“環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于居家生活安全-以CO偵測為例”的建置，其單一居住空間設(shè)計如圖1所示，以一個三房兩廳的居住空間為范例，在各個房間、衛(wèi)浴、廚房、客廳裝設(shè)數(shù)字CO偵測器，并且以大門的“云控鎖”為主軸進(jìn)行本研究的系統(tǒng)設(shè)計，并且經(jīng)由用戶接口的設(shè)計，提供給居家使用者一個便利、實(shí)時的信息查詢方式。

[關(guān)鍵詞]監(jiān)測；系統(tǒng)；建置；用戶；接口；設(shè)計

中圖分類號：TN874 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）10-0320-01

一、監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計流程

本監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計流程，以感測組件負(fù)責(zé)偵測環(huán)境信息，透過RS-232接口連接至ZigBee模塊，而PC可以透過TCP/IP的設(shè)定與Socket程式撰寫抓取ZigBee模塊所接收的環(huán)境信息數(shù)據(jù)，藉由ASP.NET網(wǎng)頁程序設(shè)計與SQL Server數(shù)據(jù)庫的撰寫讓信息顯示在網(wǎng)頁上，最后提供給居家使用者一個安全、健康的居家空間環(huán)境以及便利的信息查詢方式。

二、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于居家生活安全

本研究以智能居家組件（數(shù)字CO偵測器）為主要的感測組件，搭配ZigBee無線傳輸模塊以及ZigBee轉(zhuǎn)以太網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器，負(fù)責(zé)做數(shù)據(jù)傳輸及接收，最后經(jīng)由用戶接口的撰寫進(jìn)行信息顯示及查詢之動作，而ZigBee轉(zhuǎn)以太網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)說明

本研究之系統(tǒng)架構(gòu)為偵測設(shè)備透過RS-232接線連接至廠商所自制轉(zhuǎn)換器（內(nèi)含ZigBee無線傳輸模塊），經(jīng)由ZigBee轉(zhuǎn)以太網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器作資料接收以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膭幼鳎高^我們所撰寫的用戶接口作數(shù)據(jù)的處理以及信息顯示、查詢的動作，最后居家用戶即可透過具備網(wǎng)絡(luò)鏈接功能的設(shè)備做實(shí)時查詢的動作。

本研究所選用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備分別為（1）數(shù)字CO偵測器（具備RS-232傳輸方式以及16位字符串?dāng)?shù)據(jù)傳輸）、（2）ZigBee轉(zhuǎn)以太網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器（可自行設(shè)定網(wǎng)絡(luò)IP以及傳輸速率等）、（3）轉(zhuǎn)換器（廠商所自制，內(nèi)含ZigBee無線傳輸模塊）、（4）網(wǎng)絡(luò)交換器（用以連接各個設(shè)備，建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境）、（5）RS-232 轉(zhuǎn)接線（偵測器與轉(zhuǎn)換器間的連接線）。

2.2 運(yùn)作模式說明

本研究之運(yùn)作模式需考慮到各個設(shè)備的連接以及各個通訊協(xié)議的設(shè)定、鏈接，并且必須以居家使用者可以清楚、便利做實(shí)時信息查詢的需求作為用戶接口的撰寫的條件，所以必須規(guī)劃好一個完整的系統(tǒng)運(yùn)作模式，最后監(jiān)測系統(tǒng)即可依據(jù)此模式進(jìn)行運(yùn)作。

（1）數(shù)字CO偵測器負(fù)責(zé)偵測居家環(huán)境質(zhì)量。

（2）偵測的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)透過RS-232接口傳至轉(zhuǎn)換器（內(nèi)含ZigBee無線傳輸模組）。

（3）轉(zhuǎn)換器（內(nèi)含ZigBee無線傳輸模塊）經(jīng)由ZigBee通訊協(xié)議把數(shù)據(jù)傳至ZigBee轉(zhuǎn)以太網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器。

（4）ZigBee轉(zhuǎn)以太網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器即可透過TCP/IP通訊協(xié)議把數(shù)據(jù)傳至用戶接口做處理。

（5）用戶接口則會進(jìn)行環(huán)境質(zhì)量的分析以及把數(shù)據(jù)儲存至數(shù)據(jù)庫中，然后進(jìn)行實(shí)時信息的顯示以及歷史信息查詢的動作。

（6）而用戶可以使用具備網(wǎng)絡(luò)鏈接功能的設(shè)備，如：計算機(jī)、手機(jī)，進(jìn)行居家環(huán)境質(zhì)量的查詢動作。

（7）最后，用戶可依據(jù)查詢的信息進(jìn)行居家環(huán)境的改善。

三、用戶接口的執(zhí)行

在開啟本系統(tǒng)之用戶接口時，首先看到的頁面為實(shí)時信息的顯示，其主要是讓居家使用者可以在此頁面中實(shí)時的查看居家環(huán)境質(zhì)量的環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于居家生活安全-以CO偵測為例變化，而在本研究中所使用的偵測設(shè)備是以偵測環(huán)境中CO、溫度的變化為主，另外也設(shè)計警示圖示的變化可以讓居家使用者更簡單、快速的了解居家環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)的好壞。

當(dāng)我們想查詢過去的居家環(huán)境質(zhì)量的變化時，我們可以切換為歷史信息的查詢頁面，在我們開啟歷史信息的頁面且尚未執(zhí)行查詢的動作前，會看到三個查詢信息可以讓居家用戶依據(jù)需求做選擇的動作，當(dāng)居家使用者在選擇完查詢的條件后按下查詢的按鈕，本監(jiān)測系統(tǒng)會根據(jù)查詢的條件到數(shù)據(jù)庫中把數(shù)據(jù)抓取出來并做顯示的動作，而在歷史信息的顯示部分，本系統(tǒng)的設(shè)計是以折線圖的方式做顯示，而數(shù)據(jù)庫中可以查閱紀(jì)錄的每一筆數(shù)據(jù)，如此一來，可以讓居家使用者清楚的了解居家環(huán)境質(zhì)量的變化情況。

四、總結(jié)

透過本監(jiān)測系統(tǒng)的建置以及用戶接口的設(shè)計方式，除了可以減少居家環(huán)境的災(zāi)害發(fā)生外，另外一方面也可以藉此建立一個具備安全、便利的居家環(huán)境空間，而本監(jiān)測系統(tǒng)與用戶接口之特色如下：

（1）簡易的用戶接口設(shè)計

本研究之用戶界面設(shè)計是以居家用戶在使用上的便利為主，因此，在即時信息的頁面上加入圖標(biāo)的變化與顯示可以讓居家用戶很簡單的就了解居家環(huán)境質(zhì)量的狀態(tài)，而在歷史信息的頁面中，以彈出式日歷的選擇與下拉式的選單讓居家使用者在查詢時更加方便，最后在查詢結(jié)果的顯示上，以折線圖的方式顯示可以讓居家使用者更快速的了解過去居家環(huán)境質(zhì)量的變化情況。

環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于居家生活安全-以CO偵測為例（2）模塊化的運(yùn)作模式為了讓本監(jiān)測系統(tǒng)在未來進(jìn)行功能性的擴(kuò)充更加彈性，所以在設(shè)計系統(tǒng)的運(yùn)作模式流程時讓系統(tǒng)可以具備模塊化的功能，因此，無論是要進(jìn)行功能性的擴(kuò)充或者變動時，依然可以使用本系統(tǒng)的運(yùn)作模式做研究或開發(fā)。

如果選用多個種類不同的偵測設(shè)備時，需額外再考慮到各個偵測設(shè)備的規(guī)格、數(shù)據(jù)格式以及傳輸接口的不同進(jìn)行處理，但是系統(tǒng)的運(yùn)作模式流程上并不會有大幅度的變動，另外，當(dāng)系統(tǒng)逐漸龐大而造成數(shù)據(jù)儲存量逐漸增加時，則需額外考量擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫的容量與服務(wù)器的等級才能應(yīng)付龐大的數(shù)據(jù)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉建國，劉文清.環(huán)境監(jiān)測技術(shù)及其發(fā)展方向[J].光電子技術(shù)與信息. 2001（02）.