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摘要:随着科技的不断进步与发展,智能家居借助无线网络、计算机通信技术等先进科学技术,将家居设施连接物联网,可实现居民住宅中家居的智能控制。为进一步完善智能家居的无线化以及网络化功能,设计了一种设计了以ZigBee为核心技术的智能家居控制系统。首先设计智能家居控制系统的整体架构,再依次设计系统中不同的组成模块,最终实现网络化智能家居的无线控制功能,为促进家庭网络智能化提供初步的基础参考。
关键词:ZigBee技术;智能家居;远程控制;网络通信;物联网技术
中图分类号:TP399文献标识码:A
0 引言
近年来,网络技术逐渐渗透入人们的日常生活中,在建筑住宅中,物联网技术以及无线通信技术不断被应用,智能家居也得到了广泛关注[1]。由此,对智能家居进行智能化与无线化的控制成为了目前的研究热点问题。其中,ZigBee技术由于其具有低功耗、具有大量网络节点且扩展性好的优点,成为了目前用于智能家居智能控制的有效手段[2-3]。
本文利用ZigBee技术设计了智能家居控制系统,将整体系统划分为三个模块部分,分别为协调器网络模块、家庭网关模块和终端网络模块,旨在为建筑住宅中的家居网络智能化提供技术参考。
1 基于ZigBee的智能家居控制系统整体结构设计
在设计智能家居控制系统的总体结构中,主要利用ZigBee技术将各功能模块连接在一起[4],从而以终端节点的方式实现控制功能。考虑了智能家居系统一般包括三个部分,分别为协调器网络模块、家庭网关模块和终端网络模块。其中,协调器网络可以实现整个智能家居控制系统的通信功能,且可以涵盖后期所有事项的内容管理;家庭网关可以实现内外网络数据之间的传输与转换功能;终端网络中采集周围环境信号数据,将智能家居中的各个设备(包括照明设备、家用电器、红外遥感调控设备以及各种传感器等)相互连接,传递控制指令。同时,允许住宅用户利用家庭以外的网络实时监控或调整智能家居设备。具体的智能家居控制系统整体结构图如图1所示。
2 系统不同模块设计
2.1 协调器网络模块
协调器网络模块主要负责构建整体网络、收发网络数据以及维护网络运行,还可以规划不同传感器的节点地址,可以实现远程移动设备对网络数据的监控与采集工作。在协调器网络模块中,以CC2530 芯片作为系统的协调节点,促进系统有效运行与维护,保障系统运行的稳定性与安全性。同时,该协调节点可以将数据信息推送到外网服务器中。该模块的主要工作流程如图2所示。
2.2 家庭网关模块
若想实现用户远程监控以及控制智能家居,需要设置一种ZigBee协议,使得系统具有网关功能。因此,以S5PV210 芯片作为系统的处理器,促进系统运行稳定,保障系统的处理速度,降低系统的维护成本。整体的家庭网关模块如图3所示。
图3显示的家庭网关模块中,RS232接口主要是保证系统低速率通信时增加通信距离;系统利用以太网进行信息通信,使得每个用户之间的数据可以实现共享或统一管理;通过网关上的无线ZigBee模块通信各个子网络;USB接口主要连接住宅建筑的小区管理中心,使得用户在自家家居网页上即可显示出小区通知,了解各个部分的使用数据与工作状况。紧急报警模块可以帮助用户在遇到突发紧急状况时(如疾病或抢劫),通过按下紧急按钮,即可自动实时地向管理中心报警;利用LCD液晶显示屏显示出数据信息,并可调整界面设置等。
2.3 终端网络模块
在终端网络模块中,主要包含两个部分,分别是不同的传感器以及家电设备。不同的传感器主要用于监测与采集家庭内部的温度、湿度数据、以及烟雾状态,一旦发现温湿度异常、火灾状况等则实时自动报警,同时将数据传输至存储器进行记录,传输到处理器中进行分析,便于了解异常发生的原因。家电设备则主要包括家用电器、照明电器或者红外遥感调控等多种设备,将多个设备连接在同一个通信模块中,便于数据传递以及用户对不同家电设备的信息采集与监视,从而远程控制家电设备。用户可以使用远程设备发送指定,当家电设备接收到具体的指令信号后,将操作任务并完成任务,由此实现智能家居的远程控制。
4 结论
由于ZigBee技术具有低功耗、网络节点较多、扩展性好等优势,因此选取ZigBee技术设计智能家居的控制系统。设计了系统的总体结构图,由此分别设计了系统不同组成模块,利用ZigBee技术连接各部分中的功能模块,以终端节点的方式实现控制功能。使得在居民建筑住宅中,可以將家居连接多个传感器,且连入无线网络,以实现智能家居的远程无线控制功能,提高居民的生活质量。
参考文献
[1]郭伟. 基于ZigBee技术的智能家居控制系统的设计探究[J]. 电子世界, 2019, 562(04):188-189.
[2]牛奕翔. 基于ZigBee的物联网智能家居系统设计[J]. 计算机技术与发展, 2019, 29(11):43-47.
[3]孙威, 魏立明. 基于ZigBee无线网络的智能家居控制系统设计[J]. 北方建筑, 2019, 4(04):39-42.
[4]黄娟, 程浩东, 李勇峰, 等. 基于ZigBee和Android的古建筑火灾监测系统设计[J]. 消防科学与技术, 2019, 38(7):973-976.
基金项目课题:河南职业技术学院2021年度院级科研基金项目《基于ZigBee的智能家居控制系统设计》(编号:2021-HZZK-01)
通信作者:武漫漫(1982.12.08-),女(汉族),河南洛阳人,硕士,副教授,研究方向:电子信息与通信技术。
二作信息:王香丽(1981.9.23)女(汉族),河南睢县人,硕士研究生,讲师,研究方向:移动通信方向。
关键词:ZigBee技术;智能家居;远程控制;网络通信;物联网技术
中图分类号:TP399文献标识码:A
0 引言
近年来,网络技术逐渐渗透入人们的日常生活中,在建筑住宅中,物联网技术以及无线通信技术不断被应用,智能家居也得到了广泛关注[1]。由此,对智能家居进行智能化与无线化的控制成为了目前的研究热点问题。其中,ZigBee技术由于其具有低功耗、具有大量网络节点且扩展性好的优点,成为了目前用于智能家居智能控制的有效手段[2-3]。
本文利用ZigBee技术设计了智能家居控制系统,将整体系统划分为三个模块部分,分别为协调器网络模块、家庭网关模块和终端网络模块,旨在为建筑住宅中的家居网络智能化提供技术参考。
1 基于ZigBee的智能家居控制系统整体结构设计
在设计智能家居控制系统的总体结构中,主要利用ZigBee技术将各功能模块连接在一起[4],从而以终端节点的方式实现控制功能。考虑了智能家居系统一般包括三个部分,分别为协调器网络模块、家庭网关模块和终端网络模块。其中,协调器网络可以实现整个智能家居控制系统的通信功能,且可以涵盖后期所有事项的内容管理;家庭网关可以实现内外网络数据之间的传输与转换功能;终端网络中采集周围环境信号数据,将智能家居中的各个设备(包括照明设备、家用电器、红外遥感调控设备以及各种传感器等)相互连接,传递控制指令。同时,允许住宅用户利用家庭以外的网络实时监控或调整智能家居设备。具体的智能家居控制系统整体结构图如图1所示。
2 系统不同模块设计
2.1 协调器网络模块
协调器网络模块主要负责构建整体网络、收发网络数据以及维护网络运行,还可以规划不同传感器的节点地址,可以实现远程移动设备对网络数据的监控与采集工作。在协调器网络模块中,以CC2530 芯片作为系统的协调节点,促进系统有效运行与维护,保障系统运行的稳定性与安全性。同时,该协调节点可以将数据信息推送到外网服务器中。该模块的主要工作流程如图2所示。
2.2 家庭网关模块
若想实现用户远程监控以及控制智能家居,需要设置一种ZigBee协议,使得系统具有网关功能。因此,以S5PV210 芯片作为系统的处理器,促进系统运行稳定,保障系统的处理速度,降低系统的维护成本。整体的家庭网关模块如图3所示。
图3显示的家庭网关模块中,RS232接口主要是保证系统低速率通信时增加通信距离;系统利用以太网进行信息通信,使得每个用户之间的数据可以实现共享或统一管理;通过网关上的无线ZigBee模块通信各个子网络;USB接口主要连接住宅建筑的小区管理中心,使得用户在自家家居网页上即可显示出小区通知,了解各个部分的使用数据与工作状况。紧急报警模块可以帮助用户在遇到突发紧急状况时(如疾病或抢劫),通过按下紧急按钮,即可自动实时地向管理中心报警;利用LCD液晶显示屏显示出数据信息,并可调整界面设置等。
2.3 终端网络模块
在终端网络模块中,主要包含两个部分,分别是不同的传感器以及家电设备。不同的传感器主要用于监测与采集家庭内部的温度、湿度数据、以及烟雾状态,一旦发现温湿度异常、火灾状况等则实时自动报警,同时将数据传输至存储器进行记录,传输到处理器中进行分析,便于了解异常发生的原因。家电设备则主要包括家用电器、照明电器或者红外遥感调控等多种设备,将多个设备连接在同一个通信模块中,便于数据传递以及用户对不同家电设备的信息采集与监视,从而远程控制家电设备。用户可以使用远程设备发送指定,当家电设备接收到具体的指令信号后,将操作任务并完成任务,由此实现智能家居的远程控制。
4 结论
由于ZigBee技术具有低功耗、网络节点较多、扩展性好等优势,因此选取ZigBee技术设计智能家居的控制系统。设计了系统的总体结构图,由此分别设计了系统不同组成模块,利用ZigBee技术连接各部分中的功能模块,以终端节点的方式实现控制功能。使得在居民建筑住宅中,可以將家居连接多个传感器,且连入无线网络,以实现智能家居的远程无线控制功能,提高居民的生活质量。
参考文献
[1]郭伟. 基于ZigBee技术的智能家居控制系统的设计探究[J]. 电子世界, 2019, 562(04):188-189.
[2]牛奕翔. 基于ZigBee的物联网智能家居系统设计[J]. 计算机技术与发展, 2019, 29(11):43-47.
[3]孙威, 魏立明. 基于ZigBee无线网络的智能家居控制系统设计[J]. 北方建筑, 2019, 4(04):39-42.
[4]黄娟, 程浩东, 李勇峰, 等. 基于ZigBee和Android的古建筑火灾监测系统设计[J]. 消防科学与技术, 2019, 38(7):973-976.
基金项目课题:河南职业技术学院2021年度院级科研基金项目《基于ZigBee的智能家居控制系统设计》(编号:2021-HZZK-01)
通信作者:武漫漫(1982.12.08-),女(汉族),河南洛阳人,硕士,副教授,研究方向:电子信息与通信技术。
二作信息:王香丽(1981.9.23)女(汉族),河南睢县人,硕士研究生,讲师,研究方向:移动通信方向。