无线传感器网络智能红外控制节点的实现

第３０卷第９期　２０１０年９月　计算机应用　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｖ０１．３０　Ｎｏ．９　Ｓｅｐ．２０１０　文章编号：１００１—９０８１（２０１０）０９—２５４９—０４　无线传感器网络智能红外控制节点的实现　田洪强　，秦雅娟　一，郑　涛　，高德云　（１．北京交通大学电子信息工程学院，北京１０００４４；２．北京交通大学下一一代互联网互联设备国家工程实验室，北京１０００４４）　ｆ　ｔｈｑＯＯＯ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｉｎ１　摘要：无线传感器网络（ＷＳＮ）是一种全新的信息获取和处理技术，其巨大的应用前景受到学术界和工业界越　来越广泛的重视。红外控制技术以其通用性强、价格低廉的优点在生活中应用普遍。将无线传感器网络与红外控制　技术相结合，设计了一种具有智能红外控制功能的无线传感器网络节点，该节点利用红外功能模块对红外信号学习　并智能存储到ＥＥＰＲＯＭ中，然后按需将预先存储的红外编码发送，达到控制红外终端的目的。另外，利用简单网络管　理协议（ＳＮＭＰ）服务器可以对节点的红外控制功能实现远程控制。最后，对新设计的传感器节点进行了测试，证明了　该方案的可行性。　关键词：无线传感器网络；红外信号；智能学习；远程控制　中图分类号：ＴＰ３９３　文献标志码：Ａ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｎｏｄｅ　ｉｎ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ＴＩＡＮ　Ｈｏｎｇ—ｑｉａｎｇ　一，ＱＩＮ　Ｙａ．ｊｕａｎ　一，ＺＨＥＮＧ　Ｔａｏ　一，ＧＡＯ　Ｄｅ．ｙｕｎ　，　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒ　Ｎｅｘｔ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００４４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＷＳＮ）ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｂｏｕｔ　ａｃｑｕｉｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ　ａｎｄ　ｐｅｏｐｌｅ　ｆｒｏｍ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｒｅ　ｅｎｇａｇｅｄ　ｉｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｉｔ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｇｒｅａｔ　ｐｒｏｍｉｓｅ　ａｎｄ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｗｉｔｈ　ｖａｒｉｏｕｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｌｉｆｅ　ｆｏｒ　ｉｔｓ　ｓｉｍｐｌｅ，ｌｏｗ—ｃｏｓｔ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｗｉｔｈ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｎｏｄｅ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ，　ｗｈｉｃｈ　ｌｅａｒｎｅｄ　ｔｈｅ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ（ＩＲ）ｓｉｇｎａｌ　ａｎｄ　ｓｔｏｒｅｄ　ｉｔ　ｔｏ　ＥＥＰＲＯＭ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｍｏｄｕｌｅ．Ａｎｄ　ｔｈｅｎ，ｔｈｉｓ　ｎｏｄｅ　ｓｅｎｔ　ｔｈｅ　ＩＲ　ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｗｉｔｈ　ｓｔｏｒｅｄ　ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｃｏｄｅｓ　ｉｎ　ＥＥＰＲＯＭ　ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，　ｔｈｅ　ｓｅｒｖｅｒ　ｃａｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｎｏｄｅｓ　ｒｅｍｏｔｅｌｙ　ｗｉｔｈ　Ｓｉｍｐｌｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｆ　ＳＮＭＰ）．Ａｔ　ｌａｓｔ，ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｏｄｅ　ｗａｓ　ｔｅｓｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｖａｌｉｄａｔｅ　ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｃｈｅｍｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＷＳＮ）；ｉｆｎｒａｒｅｄ　ｓｉｇｎａｌ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｌｅａｎｉｒｎｇ；ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　０　引言　无线传感器网络（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｓｅｎｓｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＳＮ）由大规　模部署的微型传感器节点构成，这些简单节点具有信息感知　ＨＬＣＭ），当检测到有人进入或灯光强度不够时，自动开启建　筑内灯光，其内置的射频模块能够传输各个灯光的状态从而　控制局部亮度。但该系统只是通过开关灯具的个数来控制亮　度，而不能智能调节每个灯具的光亮度。文献［５］提出了无　能力、实时通信能力以及简单的计算能力。传感器网络中分　布的各个微型小节点协同地实时监测、感知和采集环境参数，　并将数据汇聚到网关设备，最终将处理好的信息传送给需要　的用户　。传统的智能家居网络是指利用现有的网络通信　技术、自动控制技术将家居子设备联接到一起，用户在智能家　线传感器网络几种典型的硬件平台以及在无线传感器网络节　点硬件设计上应该考虑的问题。　本文在国内外现有无线传感器节点架构的基础上，针对　智能家居网络的特点和实际需求，设计了一种智能红外控制　节点。该节点可以根据环境值自动控制调节灯光和空调等设　居系统的帮助下可以实时查询、远程控制、自动调节家居设备　以达到舒适的家居环境和节能的目的　。随着微型传感控　制技术、无线通信技术和红外控制技术的发展，扩展了传统　ＷＳＮ的应用领域，在照明环境与建筑物监控、智能家居等方　面现出了巨大的应用前景。　备，能够智能学习红外控制信号，并可实现多种接入方式的远　程监控。节点整体框架如图１所示：硬件设计了一种模块化、　扩展性强、功能可重构的传感器节点；软件采用Ｚｉｇｂｅｅ协议　作为节点间通信方式，红外控制作为电器控制方式。节点已　进行相应的性能测试和实际应用，达到了较满意的结果。　基于无线传感器网络对温湿度、光强等信息的采集和监　测，文献［４］实现了一种智能灯光控制系统。通过在每个灯　具中安装家居灯光控制模块（Ｈｏｍｅ　Ｌｉｇｈｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｍｏｄｕｌｅ，　收稿日期：２０１０—０３—１７：修回日期：２０１０—０５—１０。　１　硬件电路设计　硬件系统以无线传感器网络节点为基础，添加功能模块　基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０８０２０１６；６０９７２０１０）；“ＣＮＧＩ”下一代互联网业务试商用及设备产业化专项（ＣＮＧＩ－０９－０３－０５）。　作者简介：田洪强（１９８１一），男，黑龙江鸡西人，硕士研究生，主要研究方向：无线传感器网络；　秦雅娟（１９６３一），女，山西晋城人，教授，博　士生导师，主要研究方向：无线传感器网络、下一代网络路由交换技术、移动互联网技术、宽带无线通信；　郑涛（１９８３一），男，北京人，博士研究　生，主要研究方向：无线传感器网络；高德云（１９７３一），男，江苏淮阴人，副教授，博士生导师，主要研究方向：无线传感器网络、无线局域网、移　动互联网、性能评价。　２５５０　计算机应用　第３Ｏ卷　组成。其中：主板进行信息的处理和节点问的通信；功能模块　板集成了红外学习模块、红外发射模块以及温湿度传感器，用　与ＡＴＭＥＧＡ１２８芯片的相应接口相连实现系统射频功能的控　制与管理。　ＣＣ２４２０　来接收、学习和发送红外线信号，采集温湿度等参数。图２是　节点的硬件结构网。　【　匮卜卜目　　蝼Ｉ＿Ｉ　　－●　＿——　１ＩⅡ　剐　圜溷　《　图１　智能红外控制节点整体框架　功能模块　处理器模块　射频模块　图２节点硬件结构　１．１处理器模块　本文使用ＡＴｍｅｇａ１２８Ｌ芯片作为处理器，辅以振荡电路、　去耦电路和滤波电路等外围电路，组成了传感器节点的处理　器模块。ＡＴｍｅｇａ１２８Ｌ处理器具有外围电路简单、功能强大和　可靠性高等优点。处理器模块主要实现路由信息、传感器数　据的处理等功能。　ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴｍｅｇａ１２８Ｌ处理器有１２８　ＫＢ可编程　ＦＬＡＳＨ，４　ＫＢ的ＥＥＰＲＯＭ，４　ＫＢ的ＳＲＡＭ，５３个通用Ｉ／Ｏ口，４　个具有比较功能和ＰＷＭ功能的定时器，两个ＵＡＲＴ，ＴｗＩ，８　通道１０位ＡＤＣ，ＳＰＩ串行端口，ＪＴＡＧ测试接口，满足设计功　能要求　。　１．２无线通信模块　无线通信模块由ＣＣ２４２０”　及外围电路组成。ＣＣ２４２０工　作在２．４　ＧＨｚ兼容ＩＥＥＥ　８０２．１５．４通信标准，通过ＳＰＩ接口直　接连到处理器模块，完成整个传感器节点与外部设备的通信。　如图３所示，ＳＯ、ＳＩ、ＳＣＬＫ、ＣＳｎ接口中ＳＩ、ＳＯ是数据接收和发　送接口，ＳＣＬＫ提供时钟信号，在本文设计的节点上使用　１６　ＭＨｚ，￣ｉ片晶振，ＣＳｎ是ＣＣ２４２０使能信号、低电平有效，在数　据传输过程中ＣＳｎ必须始终保持低电平。ＦＩＦＯ、ＦＩＦＯＰ管脚　负责设置发射／接收缓存器，ＦＩＦＯ输出高电平时缓存区有数　据，反之缓存区没有数据发送。当缓存区的数据超过设置大　小时ＦＩＦＯＰ输出高电平。　另外，ＣＣＡ管脚在接收状态有效，此时输出高电平，对它　的状态设置可以控制清除通道估计。ＳＦＤ管脚状态控制时　钟／定时信息的输入，接收数据时保持高电平。以上这些接口　ＲＥＳＥＴ　ＣＳ　ＶＲＥＧ　ＥＮ　Ｓｏ　ＳＩ　ＳＣＬＫ　ｎＦＯ　ＦＩＦＯＰ　ＣＣＡ　ＳＦＤ　图３无线通信模块接口原理　１．３温湿度传感器　本文选择ＳＨＴ１　１作为温湿度传感器来采集数据。ＳＨＴ１　１　是Ｓｃｎｓｉｒｉｏｎ公司推出的一款芯片，它集合了温度和湿度传感　器，具有高度集成、体积较小、采集精度高、接口简单和响应迅　速等优点；而且采用ＣＲＣ校验传输值，保证了传输的可靠性。　由于集成了温湿度传感器，所以可进行露点计算并用温度补　偿的方法提高湿度测量精度。基于ＳＨＴ１１的上述特点，非常　适合传感器节点的温湿度采集部分使用。　温湿度传感器的硬件电路比较简单，值得注意的是要在　数字信号传输脚ＤＡＴＡ接上拉电阻，时钟信号管脚ＳＣＬ与　ＤＡＴＡ连接到处理器的Ｉ／Ｏ口，芯片采用３．３　Ｖ供电。由于　ＳＨＴ１１与处理器间的通信与Ｉ　Ｃ协议不同，所以可以使用Ｉ／Ｏ　口模拟其自定义的通信协议，同时需要对接收到的数据信号　进行湿度线性补偿和温度补偿计算。　１．４红外接收和红外控制模块　红外信号是用编码后的串行数据对３０　ｋＨｚ～５６　ｋＨｚ的方　波进行脉冲幅度调制而产生的。如果直接对已调波进行测　量，由于处理器的指令周期是微秒级，而已调波的脉宽也只有　二十多微秒，会产生很大的误差。因此需要先对已调波进行　解调，然后对解调后的波形进行测量。本文中红外线的接收　使用红外一体化接收头，它可以完成对红外信号的前置放大、　限幅放大、带通滤波、峰值检波和波形整形，只需加上简单的　外围电路即可完成对已调波的解调，然后通过Ｉ／Ｏ引脚直接　输入到单片机。　图４红外接收与红外控制模块　●　红外控制模块与红外接收模块集成到一块电路板上。当　节点接收到解调的红外信号以后，处理器记录信号高低电平　的宽度并存储，当需要发送这组红外信号时把存储的信号按　照宽度原样输出并载波到调制频率上。红外发送比较简单，　引脚发出的载波信号经放大后通过红外二极管发射出去。　１．５能量管理模块　传感器节点电源需要使用９　Ｖ、３．３　Ｖ两种规格电源。设　计上为了让用户能够灵活选择供电方式，电源模块支持直流　电供电、电池供电等。９　Ｖ电压转３．３　Ｖ电压使用电源转换芯　片ＭＩＣ５２０９为整个传感器节点的各个模块进行供电。　采用９　Ｖ直流电源或者９　Ｖ干电池供电的时候，通过单　刀双掷开关，把直流电源或电池与传感器节点相连，达到选择　第９期　田洪强等：无线传感器网络智能红外控制节点的实现　２５５１　电源类型的目的。在单独使用电池供电或者直流电源供电的　时候，单刀双掷开关的另一端，可以作为电源开关的关闭档。　在电路中串联二极管，防止电流逆流。ＭＩＣＡ５２０９支持　２．５　Ｖ～１６　Ｖ宽电压输入，电压误差较小，体积小巧，发热量　本文中的节点具有按键智能学习检测功能。当遥控器按　键按下以后节点接收到红外编码，系统通过判断编码特征位　长度的方法识别是哪一按键被按下，错误的编码将被舍弃。　然后把编码存储到ＥＥＰＲＯＭ对应的位置中。这样无论是否　按照顺序按遥控器按键都能够正确存储红外编码。智能识别　低，能效较高。因此传感器节点的电源电压支持范围变宽，适　合于通用传感器的电源供电。只要对传感器节点的供电在　按键以后，对应的红外编码将被写入到ＥＥＰＲＯＭ中，每个编　码被分配了３００　Ｂ的存储空间。通常空调遥控的编码都在　３００　Ｂ以内，如果编码长度大于３００　Ｂ，可以按照实际情况增加　存储长度。　２．５　Ｖ～１６Ｖ的范围内，传感器节点都能正常工作　。　按照以上模块化思想设计好的无线传感器网络智能红外　控制节点实物图如图５所示。主板上集成处理器模块、无线　通信模块、单级天线等。电源管理模块集成在电源板上，红外　模块、温湿度模块以及ＪＴＡＧ调试接口集成在功能板上。节　点采用主板和电源板、功能板分离的方式，板间用两组４０ＰＩＮ　微型插针联接，便于后期能量调度的应用和功能扩展并缩小　了节点的大小。　图５智能红外控制节点实物　２软件系统设计　系统以空凋、带红外接收端的日光灯等设备作为控制终　端。软件部分实现的功能是，从遥控器学习红外控制编码，识　别是何指令并存储到ＥＥＰＲＯＭ中相应的位置。按照需要从　ＥＥＰＲＯＭ中读出相应的编码，调制发射红外编码控制空调和　其他电器。从服务器发送指令远程控制节点，通过节点控制　空凋状态。最后根据温度门限值判断控制空凋状态。　２．１　智能红外编码学习　智能红外编码学习的流程如图６所示，节点使用一体化红　外接收头作为输入接至单片机引脚，在无红外信号时为高电　平，一旦检测到有红外信号，起始输入变成低电平。当系统进　入学习状态时，开启定时器Ｔ／Ｃ３来检测输入口的电平变化，并　记录下每一个高、低电平的脉冲宽度，当脉冲宽度超过６６　ｍｓ　（即超出红外信号的电平宽度）时，确认接收红外信号完毕，　Ｔ／Ｃ３寄存器溢出并产生中断。中断程序中把数据存人数组。　然后调用写入函数将数据存储数组中的值写入到ＥＥＰＲＯＭ　中。这样，红外脉冲信号就被原封不动地全部记忆和存储。　图６红外编码学习流程　２．２红外控制信号的输出　当节点收到发射某～控制命令的指令时，节点按照函数　参数给定的地址作为起始位，利用Ａｔｍｅｇａ１２８单片机定时器　的功能编码红外指令并调制到３８　ＫＨｚ频段上发射出去。　首先初始化定时器１并配置好输入输出管脚，然后读取　ＥＥＰＲＯＭ中存储的数据。根据指令读取数据的起始地址并读　取指定长度，这样就得到了作为红外控制信号依据的数组，其　数值大小决定了每个周期的红外编码长度。再初始化另外一　个定时器２并设置输出管脚使其工作在ＣＴＣ模式，发送　３８　ＫＨｚ载波。　接下来使用定时器１的比较寄存器计数，当与取出的编　码值相等时反转电平产生下图高低电平的控制信号波形；载　波后根据定时器１寄存器的高低电平来决定３８　ＫＨｚ载波的　开关。在数据波为高电平时发送载波，低电平时关闭载波。　这样就在输出脚产生了调制后的波形。调制过程及产生的调　制信号波形如图７所示。　ＯＣ３Ａ数据波　载波唧唧唧唧唧唧唧唧　ＰＢ７　唧肌册唧唧　唧唧　图７红外控制信号调制波形　２．３远程控制的实现　节点可以从服务器上接收简单网络管理协议（Ｓｉｍｐｌｅ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＳＮＭＰ）控制指令　。服务器通　过网关发出指令，网关和节点之间采用８０２．１５．４协议通信，　接收到网关发送的指令后节点发出红外信号控制空调设备，　实现空调的远程控制。　设计中使用ＳＮＭＰ向节点发送控制指令。在节点的主函　数中每隔１　Ｓ检测一次发送和接收队列，当检测到有ＳＮＭＰ指　令发时，判断出与命令标志位Ｒｅｍｃｔｒｌｌｆａｇ的值是否相同。相　同时，说明相邻两次发送的网络命令一样，不必再次发送指　令。如果不同时，节点按照指令执行对应的红外编码发射。　２．４本地温度门限控制　节点的传感器模块中的温湿度传感器负责采集实时的温　度值，作为温度门限判断的依据。将温度门限值判断函数加　入到以１　Ｓ为周期的循环发送接收检测队列中。目的是每１　Ｓ　执行一次温度检测，达到门限值时启动红外编码发射来控制　空调状态。每次发送完一个红外编码后要把相应的发送标志　位置１，以防止连续发送相同的温度控制指令。　根据国家相关规定，设置温度门限值。当冬季室内温度　低于１０￣Ｃ时开启空调，在夏季室内温度超过３０℃时开启空　调。开启空调时，控制温度冬季不高于２０℃，夏季不低于　２５５２　计算机应用　第３Ｏ卷　２６￣Ｃ。当然如果结合湿度传感器的数据，按照体感温度来进　行空调控制会更加科学。　程。节点采用ＳＮＭＰ，可以使用多种接人方式进行远程控制　使远程控制更加灵活、可靠，丰富了传感器节点的功能和使用　范围，并且在无线传感器网络平台上完成了性能测试和实验。　实验结果表明，该传感器节点具有可靠性高、功能丰富和可扩　展能力强等特点，在建筑节能和智能家居方面有一定的应用　前景。　参考文献：　［１］　ＡＫＹＩＬＤＩＺ　Ｉ　Ｆ，ＳＵ　Ｗ，ＳＡＮＫＡＲＡＳＵＢＲＡＭＡＮＩＡＭ　Ｙ，ｅｔ　ａ１．　３　实验测试效果　实验测试使用实验室开发的无线传感器网络实验平　台　…，对设计的智能红外控制无线传感器网络节点进行了通　信性能和功能测试。用户可以使用ＰＣ、ＰＤＡ、手机方式接入　该平台，服务器通过网关与节点进行通信，节点之间以及ｓｉｎｋ　节点和网关问的ＭＡＣ层工作在ＩＥＥＥ　８０２．１５．４协议上，终端　控制空调和灯光设备。　ＤＩｓｇｒｓｍ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ａ　ｓｕｒｖｅｙ【Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，　２００２，３８（４）：３９３—４２２．　［２］　ＹＩＣＫ　Ｊ，ＭＵＫＨＥＲＪＥＥ　Ｂ，ＧＨＯＳＡＬ　Ｄ．Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｓｕｒｖｅｙ［Ｊ】．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，２００８，５２（１２）：２２９２—２３３０．　［３］ＨＡＮ　Ｊ，ＹＵＮ　Ｊ，ＪＡＮＧ　Ｊ，ｅｔ　ａ１．Ｕｓｅｒ－ｆｒｉｅｎｄｌｙ　ｈｏｍｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　３Ｄ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｗｏｒｌｄ［Ｃ］／／ＩＣＣＥ　２０１０：Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｃｏｎｓｕｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ．Ｌａｓ　Ｖｅ—　ｇａｓ，ＮＶ：ＩＥＥＥ　Ｐｒｅｓｓ，２０１０：４９９—５００．　。　Ｔ　［４］　ＢＡＩ　Ｙ，ＫＵ　Ｙ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｒｏｏｍ　ｌｉｇｈｔ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　鬟　叫蕊一　鬻　尊撕　嚣一ｕｓｉｎｇ　ａ　ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ａｎｄ　ｌｉｇｈｔ　ｓｅｎｓｏｒｓ【Ｊ】．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｎｓｕｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００８，５４（３）：１　１７３—１　１７６．　图８数据显不和控制界面　［５］ＶＩＥＩＲＡ　ＭＡＭ，ＣＯＥＬＨＯ　Ｃ　Ｎ，Ｊｒ，ｄａ　ＳＩＬＶＡ　Ｄ　Ｃ，Ｊｒ，ｅｔ　ａ１．Ｓｕｒ－　ｖｅｙ　ｏｎ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｄｅｖｉｃｅｓ［Ｃ】／／ＥＴＦＡ＇０３：Ｅｍｅｒｇｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｆａｃｔｏｒｙ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ．Ｌｉｓｂｏｎ　Ｐｏｒｔｕｇａｌ：１ＥＥＥ　Ｐｒｅｓｓ，２００３：５３７—５４４．　从图８的测试结果可以看出，传感器节点可以正常的检　测到光强数据，并在服务器界面绘制光强曲线，温湿度数据实　时显示到服务器上。节点根据当前温湿度值控制空调完成本　地红外控制。当远程控制空调时可以输人控制指令，例如，输　入命令．／ｅｄｉｔ”ｓｔａｒｔ””一ｏ””３ｆｆｅ：３２４０：８００７：１２０９：６１１９：　６３９２：４７００：０”，代表ＩＰｖ６地址为３ｆｆｅ：３２４０：８００７：１２０９：６１　１９：　【６】　ＡＴｍｅｇａ１２８Ｌ．ＡＶＲ　８－ｂｉｔ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ［ＥＢ／ＯＬ】．［２００９—０８一　Ｏ９】．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｔｍｅ１．ｃｏｍ／ｄｙｎ／ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ／ｐｒｏｄ—ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／　ｄｏｃ２４６７．ｐｄｆ．　６３９２：４７００：０的节点来控制相应的空调关闭，当然也可以点　击界面的按钮完成操作。　［７］　ＣＣ２４２０．Ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ　２．４ＧＨｚ　ＩＥＥＥ　８０２．１５．４　ｃｏｍｐｌｉａｎｔ　ａｎｄ　Ｚｉｇ—　Ｂｅｅ　ｒｅａｄｙ　ＲＦ　ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ［ＥＢ／ＯＬ】．【２００９—１０—２５］．ｈｔｔｐ：／／ｆｏ—　ＣＵＳ．ｔｉ．ｃｏｍ／ｄｏｃｓ／ｐｒｏｄ／ｆｏｌｄｅｒｓ／ｐｒｉｎｔ／ｃｃ２４２０．ｈｔｍ１．　４　结语　本文从软、硬件两个方面设计并实现了一种智能红外控　制功能的无线传感器网络节点。节点能够按照设定门限值进　行本地自动控制，其红外控制模块实现了红外编码的智能学　习，并设计了一种编码自动识别方式，简化了编码的学习过　（上接第２５４８页）　［５】ＨＯＮＧ　ＬＩＵ　ＲＯＮＧ．Ｓｅｇｍｅｎｔ　ｈａｎｄｗｒｉｔｔｅｎ　ｍａｔｉｒｘ　ｂｙ　ａｔｔｒａｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ａｌ・　ｇｏｒｉｔｈｍ［Ｃ】／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　３ｒｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　ｉｍｐｕｌｓｉｖｅ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｗａｔｅｒｌｏｏ，Ｃａｎａｄａ：　Ｗａｔａｍ　Ｐｒｅｓｓ，２００６：１１０７—１１１２．　［８］　彭东．一种多传感模块无线传感器网络新型节点的设计与实现　［Ｄ】．北京：北京交通大学，２００９．　【９］ＨＡＲＮＥＮＹ　Ｓ．简单网络管理协议［Ｍ］．２版．胡谷雨，张巍，倪桂　强，等译．北京：电子工业出版社，２０００．　［１Ｏ］郑涛，高德云，田洪强，等．基于ＡＲＭ９的无线传感器网络多接人　网关设计［Ｊ】．计算机科学，２００９，３６（１０Ａ）：２２—２５．　ＭＡＴＳＡＫＩＳ　Ｎ．Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈａｎｄｗｒｉｔｔｅｎ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ　［Ｄ】．Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ：Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９９．　［１２】　ＴＡＰＩＡ　Ｅ　ＲＯＳＥＳ　Ｒ．Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｎ—ｌｉｎｅ　ｈａｎｄｗｒｉｔｔｅｎ　ｍａｔｈｅ－　ｍａｔｉｃａｌ　ｆｏｒｍｕｌａｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｅ—ｃｈａｌｋ　ｓｙｓｔｅｍ【Ｃ】／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　７ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｒｅｃｏｇｎｉ—　ｔｉｏｎ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ：ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００３：９８０—　９８４．　［６］　洪留荣．在线手写数学公式识别关键技术研究【Ｍ］．北京：煤炭　工业出版社，２００７．　【７】　ＢＬＯＳＴＥＩＮＧ　Ｚ　Ｄ，ＣＯＲＤＹ　ｊ．Ｒｅｃｏｇｎｉｚｉｎｇ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ　ｕｓｉｎｇ　ｔｒｅｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ［Ｊ】．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｐａｔｔｅｒｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，２００２，２４（１】）：１４５５—１４６７．　ａｃｔｉｃ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｆｏｒ　ｈａｎｄｗｒｉｔｔｅｎ　［１３］　ＢＥＬＡＩＤ　Ａ，ＨＡＴＯＮ　Ｊ　Ｐ．Ａ　ｓｙｎｔｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ【Ｊ】．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｐａｔ—　ｔｅｒｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，１９８４，６（１）：１０５—１１１．　ｏｍａｔｉｃ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　【１４】　ＫＡＣＥＭ　Ａ，ＢＥＬＡＩＤ　Ａ，ＡＨＭＥＤ　Ｍ　Ｂ．Ａｕｔ［８】　ＡＮＤＥＲＳＯＮ　Ｒ　Ｈ．Ｓｙｎｔａｘ—ｄｉｒｅｃｔｅｄ　ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈａｎｄｐｒｉｎｔｅｄ　ｔｗｏ—　ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ【Ｄ］．Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＭＡ：Ｈａｒｖａｒｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉ—　ｔｙ，１９６８．　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｆｏｒｍｕｌａｓ［Ｃ】／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　５ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，　ＤＣ：ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，１９９９：５２７—５３０．　［９］　ＣＨＡＮＧ　Ｓ　Ｋ．Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｗｏ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ—　ｌａ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ［Ｊ】．ｈｆｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，１９７０：２　（３）：２５３—２７２．　［１０】　ＧＡＲＡＩＮ　Ｕ，ＣＨＡＵＤＨＵＲＩ　Ｂ　Ｂ．Ｏｎ　ｍａｃｈｉｎｅ　ｕｎｄｅｒｓｔｎｄｉａｎｇ　ｏｆ　ｏｎｌｉｎｅ　ｈａｎｄ—ｗｒｉｔｔｅｎ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ［ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　７ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆｆ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ．　Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ：ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００３：３４９—３５３．　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓ　［１５】　ＯＫＡＭＯＴＯ　Ｍ，ＭＩＡＯ　Ｂ．Ｒｅｃｏｇｎｉｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｓｙｍｂｏｌｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　１　ｓｔ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｒｅｃｏｇｎｉ—　ｔｉｏｎ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ：ＩＥＥＥ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，１９９１：２４２—　２５０