论文部分内容阅读
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。