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2015年7月,中央政府提出了全面推进“互联网+”行动的战略方针,旨在促进传统家居行业融合新兴互联网企业进行创新升级,从而提供更加舒适、便利和安全的居住环境,目前“互联网+”智能家居已然成为研究热点。针对目前智能家居系统的功能单一性、远程监控实时性、客户端兼容性、传感网功耗高等问题,采用物联网、嵌入式、TCP/IP等核心信息技术,结合一种改进的WSN分簇路由算法,设计并实现了一种基于ZigBee传感网的嵌入式Linux智能家居系统。主要工作如下:首先,分析了无线传感网对家居环境监控的一般性需求,并进一步分析了 WiFi、蓝牙、ZigBee等不同无线通信方案的优缺点,构建了一套基于ZigBee无线传感网的嵌入式Linux智能家居系统的整体框架。其次,根据系统的需求分析完成了基于CC2530的ZigBee模块硬、软件设计,并基于德州仪器公司的Z-Stack搭建了 ZigBee Ad-hoc Networks,实现了对温湿度、人体红外、火焰等环境参数的实时检测以及风扇、继电器等家电设备的简单控制。第三,完成了嵌入式主控平台与服务器及客户端设计,移植了 Linux系统并在Linux上研发了基于Qt的应用程序,编写了兼容各种操作系统(Windows、MacOS、Android、iOS)的远程客户端,提供给用户更便捷的人机交互。第四,针对智能家居系统底层的WSN能耗问题,提出了一种改进的簇首选取优化算法——LEACH-M(Modified cluster-head selection algorithm based on LEACH)。通过综合考虑节点的网络地址和剩余能量来修正簇首阈值,并利用簇首竞争轮换机制分簇管理节点,保证了 WSN的完整性,实现了 WSN的能耗均衡,延长了网络生命周期,并通过仿真工具NS2进行了性能评估与验证。最后,对整机系统进行了近端ARM平台和远端电子设备的功能性、指标性测试。实验测试表明,整机系统达到了预期功能,且运行稳定。此外,在加入LEACH-M算法的前后,分别对系统底层ZigBee无线传感网的时延、丢包率和生命周期等指标进行测试并对比结果,验证了该算法在实物系统中的有效性。