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基于Zigbee智能家居的系统研究

发布时间:2018-07-09 01:08:00 文章来源:未来智库    
    关键词 智能家居 家居设备节点 家庭网关 ZigBee网络
    中图分类号:TU855 文献标识码:A
    智能家居系统利用Zigbee网络将家庭内部设备与智能网关相连接,同时也通过移动设备网络,如CDMA,GPRS,GSM网络,互联网以及目前开始应用的智能小区信息网络,来有效地实现各种终端与控制中心信息的互联互通。即便用户不在家中,也可以通过电脑或者手机终端等常用设备有效地对家用电器等设备进行控制。经过程序设定,用户可以使系统自发定时或非定时地向用户报告家中防盗、防火、防煤气等容易发生隐患的警报情况。系统主要通过一个家庭网关的实现双向的控制,对外能够实时控制与外部网络相连的用户或者各类组织机构,对内则能准确控制内部相连的各类家用设备。
    1整体设计框图
    本论文完成的智能家居控制系统是以当前得到发展应用的ZigBee技术为基础,综合了无线通信技术以及Interet网络通信技术建立起来的一套完整的智能家居控制系统,将家各家居设备连接到整个网络里,使传统家居设各具有区别于传统家居的智能化、自动化的特点。智能家居系统需要在家居设备上安装与之功能相对应的节点模块,这些节点模块包括了传感器模块、控制器模块器和通信模块。各个节点模块将各自采集的信息经过处理之后通过Zigbee网络传输到家庭控制中心,家庭控制中心再将信息上传到家庭网关,家庭网关响应用户远程提交的操作指令通过外部网络将结果反馈到用户手中的移动终端设备上。用户的控制指令则按照相同的路径反向传输到各个节点模块,执行相应的操作。
    图1:智能家居系统
    2硬件设计
    智能家居系统以ARM公司推出的微处理器为中心,建立了家庭网关平台,通过它既可以与外部网络相连接也可以与内部网络相连接。使用STM32作为智能家居系统的主要控制器,将家庭网络中的控制器与ZigBee无线节点模块相结合,组成智能家居系统。
    Zigbee技术应用在智能家居系统上,它的主要结构是由一个Zigbee协调器分节点和3个Zigbee终端器组成,3个Zigbee终端器节点分别连接家电设备、门禁安防和监控报警,然后通过Zigbee无线信号传输器把传感器采集到的数据信号传输给协调器节点,接收到信号后再由家居智能系统终端控制单元处理单元作出处置。智能家居系统中家居设备节点的硬件核心为基于CC2530的ZigBee无线收发模块。
    ZigBee模块作为家居设备节点模块,通过无线通信方式组织成网络,设备节点负责监测周围一定范围内的环境状态、收发信号并进行数据处理。智能家居设备节点使用CC2530作为主要硬件平台,CC2530模块中包含ZigBee收发模块以及一个具有处理能力的MCU内核,单片机根据预先写入的程序,采集传感器信息、转发命令和状态信息,进而可以控制家居设备的工作。
    家庭网关是智能家居系统的核心,是由硬件和软件共同组成的功能实体,在整个系统中采用PC实现,家庭网关和家居设备节点之间使用串口连接。具体来说家庭网关充当网络接口单元的作用,它可以将外部网络与家庭内部网络相连接并且完成不同设备之间通信协议的转换以及路由选择功能。家庭网关将外部网络接收的通讯信号,通过家庭网络把信号传递给某个终端设备,起到一个信息通道的作用。从结构上看,家庭网关是家庭外部TCP/IP网络和局部家庭网络之间的连接点。
    3结论
    随着经济的发展,人们的生活水平逐步提高和通信技术迅猛发展,实现智能家居远程的控制,将成为一种普遍的发展趋势。文章以ZigBee无线通信技术为基础,综合移动设备网络,对智能家居控制系统进行了研究,主要完成系统的总体设计。设计目的是将家庭中的家居设备连接到网络之中,使传统家居设备具有自动化、智能化的新特征。基于Zigbee的无线网络技术被广泛应用于智能家居网络,以其低功耗、低成本、可靠性强、安全性高、传输距离远等优点将会在各种应用控制系统中得到更加广泛的应用。
    参考文献
    [1] 黄棒田,龚入堂,张全升.中国物联网发展报告(2011)[R].社会科学文献出版社,2011.
    [2] 李研,等.国外物联网发展情况及对中国物联网发展的启示[A].中国通信学会通信管理委员会.两化融合与物联网发展学术研讨会论文集[C].2010.
    [3] 吴余龙,艾浩军.智慧城市:物联网背景F的现代城市建设之道[M].电子工业山版社,2010.
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