物聯(lián)網(wǎng)智慧家居系統(tǒng)研究

楊陽

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.011

摘 要：智慧家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，本文探討了如何把帶有物聯(lián)網(wǎng)功能的家居設(shè)備通過ZigBee組網(wǎng)有機地結(jié)合起來，使整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定有效地運營。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 智慧家居 ZigBee

中圖分類號：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0011-02

隨著信息技術(shù)特別是計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、自動控制以及物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭生活的現(xiàn)代化，衣食住行的舒適化，居住環(huán)境的安全化，人們對家居環(huán)境的安全性、舒適性、效率性、透明性提出了更高的要求。人類技術(shù)發(fā)展的最終目的和方向是服務(wù)于生活所需，越來越多家居產(chǎn)品不僅會具備簡單的智能，更要求整個系統(tǒng)在功能擴展、外延以及服務(wù)方面能夠做到簡單、方便、輕松、安全。智慧家居也正是在這種形勢下應(yīng)運而生。智慧家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。

1 為什么采用ZigBee

局域網(wǎng)ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，與WiFi、藍(lán)牙等相比，其主要特點是低功耗、低成本、低速率、支持大量節(jié)點、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、快速、可靠、安全。具備近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗等特色。由于其網(wǎng)絡(luò)可以便捷地為用戶提供無線數(shù)據(jù)傳輸功能，因此，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域具有非常強的可應(yīng)用性。主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備，是智慧家居設(shè)備物聯(lián)的首選。

2 “智慧家居”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于ZigBee的智慧家居主要包含網(wǎng)關(guān)集中控制系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)、智能家電管理系統(tǒng)、無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、智能遙控系統(tǒng)、智能安防監(jiān)控系統(tǒng)、智能健康管理系統(tǒng)以及場景管理系統(tǒng)等。在家庭網(wǎng)關(guān)和每個子節(jié)點上都接有一個無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊，通過這些無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)模塊，數(shù)據(jù)在網(wǎng)關(guān)和子節(jié)點之間進行傳送。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計

主要解決的是如何把帶有物聯(lián)網(wǎng)功能的家居設(shè)備通過ZigBee組網(wǎng)有機地結(jié)合起來，使整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定有效地運營。

3.1 網(wǎng)關(guān)集中控制系統(tǒng)

網(wǎng)關(guān)集中控制系統(tǒng)是智慧家居系統(tǒng)的“大腦”，屬于中心控制設(shè)備，用于集中控制基于ZigBee接入的智慧家居各子系統(tǒng)，功能強大，是智慧家居的總控制器，屬于最重要的一個系統(tǒng)。

3.2 燈光控制系統(tǒng)

實現(xiàn)對全宅燈光的智能管理。對燈光的控制可分為簡單的開關(guān)控制或者與把燈光控制系統(tǒng)接入家庭網(wǎng)關(guān)，做到復(fù)雜的燈光控制?？蓪崿F(xiàn)對每個房間的燈光的亮度調(diào)節(jié)、開關(guān)控制，場景組合控制，可以用遙控等多種智能控制方式實現(xiàn)對全宅燈光的遙控開關(guān)，調(diào)光，全開全關(guān)及“會客、影院”等多種一鍵式燈光場景效果的實現(xiàn)；控制路徑可以采用終端、WebPAD、以太網(wǎng)、手機WAP、電話等遠(yuǎn)程控制。從而實現(xiàn)智能照明的節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的功能。

3.3 電機控制系統(tǒng)

電機是家庭中常常會用到的東西，如自動窗簾、遮陽板、自動門窗、自動水閘、自動煤氣開關(guān)等，電機控制系統(tǒng)把裝有無線通訊節(jié)點的電機產(chǎn)品統(tǒng)一組網(wǎng)，集成到一個電機控制系統(tǒng)中，智能控制，主動上報狀態(tài)，智能化管理。

3.4 家電智能自動控制

電器控制采用弱電控制強電方式，既安全又智能，多種智能控制方式：（1）通過家庭智能終端或無線彩色觸摸屏進行操作、控制；（2）通過撥打電話進行操作、控制；（3）通過Internet 對接入ZigBee的家電進行操作、控制。

實現(xiàn)對在家里飲水機、插座、空調(diào)、地暖、投影機、新風(fēng)系統(tǒng)等進行智能控制，避免飲水機在夜晚反復(fù)加熱影響水質(zhì)，在外出時斷開插排通電，避免電器發(fā)熱引發(fā)安全隱患；以及對空調(diào)地暖進行定時或者遠(yuǎn)程控制。

3.5 智能遙控系統(tǒng)

通過一個集成的智能遙控器或是移動終端APP，就可以在家里任何地方遙控家里所有物聯(lián)設(shè)備。將ZigBee組網(wǎng)通過防火墻及密鑰等方式接入Internet，還可以隨時隨地進行家居設(shè)備的智能遙控。

3.6 智能安防監(jiān)控系統(tǒng)

能夠?qū)崿F(xiàn)防盜報警、消防報警、氣體泄漏報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控和緊急求助報警等功能。依靠安裝在住宅周界和住宅內(nèi)部各處的探測傳感器將信號進行采集，由智慧家居控制器進行智能判別，如果發(fā)現(xiàn)異常情況，則發(fā)出聲光報警，同時將報警信號通過網(wǎng)絡(luò)傳送到主人的移動終端，必要時發(fā)送到物業(yè)管理中心并轉(zhuǎn)發(fā)到110控制中心。

3.7 智能健康管理系統(tǒng)

可隨時隨地監(jiān)測每個家庭成員的血壓、血糖、體重；準(zhǔn)時按點提醒老人吃藥；老人不慎跌倒，會自動發(fā)出報警信號等。智能健康管理系統(tǒng)這些功能的實現(xiàn)可以有效地照顧每個家庭成員的健康，尤其對全天候護理老人效果更佳。

3.8 場景管理系統(tǒng)

智慧家居是為人們提供完善、貼心而又人性化的服務(wù)系統(tǒng)。人們往往希望這樣：當(dāng)主人離開家了，屋內(nèi)的電視、音響、空調(diào)等能夠自動關(guān)閉，而當(dāng)主人回家后，空調(diào)可以優(yōu)先打開，電視可以立即跳轉(zhuǎn)到主人喜歡看的頻道，熱水早已燒好等，而這些，可以通過情景控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。它能夠?qū)崿F(xiàn)如“在家、回家、休息、起床、離家”等各種模式下的燈光、電器、報警系統(tǒng)等的綜合設(shè)置管理。

4 結(jié)語

傳統(tǒng)意義上一般都認(rèn)為智慧家居能夠帶來生活品質(zhì)的提升，其實基于Zig Bee協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)型智慧家居正在改變這些觀點，智慧家居行業(yè)發(fā)展至今，好高騖遠(yuǎn)的風(fēng)氣已漸漸淡化，已逐漸回歸其初衷——為用戶提供更便捷更舒適的生活，比日常生活更簡化的操作、更貼心的服務(wù)，最顯著的變化就是實用、方便、易整合。該系統(tǒng)推廣應(yīng)用，前景廣泛，能夠為智慧家居開放性發(fā)展建設(shè)，提供基于科技型、信息化、物聯(lián)化、自動化監(jiān)管、安全健康等理念的綜合管理解決方案。

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