基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

黃利紅

摘要：當(dāng)前新技術(shù)不斷發(fā)展，使人們的生活得到了越來越好的服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的幫助下，當(dāng)前的智能家居可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，這就更好地滿足了用戶的實(shí)際要求，同時(shí)也是智能家居今后重要的發(fā)展方向。本文從物聯(lián)網(wǎng)與智能家居的聯(lián)系出發(fā)，具體論述了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)控的構(gòu)架、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與測試。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能家居;遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TP339 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0165-02

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展、信息技術(shù)逐漸成熟、集成技術(shù)不斷完善，一直存在于人們幻想中的智能生活正在不斷實(shí)現(xiàn)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能設(shè)備逐漸向家居領(lǐng)域蔓延。越來越多的智能家居產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，因此，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)擁有著廣闊的發(fā)展空間。

1 物聯(lián)網(wǎng)與智能家居

物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的擴(kuò)展領(lǐng)域，相較于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)從整體上更加具備個(gè)性化及私有化。從本質(zhì)上來說，物聯(lián)網(wǎng)的互連主要是物與人之間的相互連接，基本可分為三種類型：物與物、物與人、人與人。

1.1 RFID技術(shù)與智能家居

物聯(lián)網(wǎng)是時(shí)代進(jìn)步的產(chǎn)物，本質(zhì)上是多種先進(jìn)技術(shù)的融合，它會隨著技術(shù)的創(chuàng)新而不斷發(fā)展。在智能家居監(jiān)測系統(tǒng)中，物體識別技術(shù)是較為重要的一項(xiàng)技術(shù)。監(jiān)測系統(tǒng)的很多功能都需要依賴這項(xiàng)技術(shù)而實(shí)現(xiàn)[1]。而在物體識別技術(shù)中，RFID是具有代表性的一種。

RFID技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽識別。它能夠具體反映出被標(biāo)記的目標(biāo)的所有能夠識別的信息，并且所反饋的信息具備唯一性。實(shí)現(xiàn)智能家居監(jiān)測系統(tǒng)的第一步，就是為家中所有智能設(shè)備賦予獨(dú)特的標(biāo)簽，如門禁、監(jiān)控、儲物等，從而實(shí)現(xiàn)人類與智能家居的互動，而這一切主要依賴于RFID技術(shù)。

1.2 智能家居監(jiān)控系統(tǒng)

對智能家居的監(jiān)測與掌控主要依賴于互聯(lián)網(wǎng)及移動通訊。設(shè)計(jì)的第一步就是要使監(jiān)控系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確辨識子系統(tǒng)中各項(xiàng)功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要滿足有效、可靠、維護(hù)簡便、便于重復(fù)操作、使用簡單、操作安全、不挑剔使用環(huán)境等要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要兼顧系統(tǒng)操作、數(shù)據(jù)管理、輔助人員完成監(jiān)控指令操作等。

2 智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)控的設(shè)計(jì)

2.1 簡述系統(tǒng)功能

這一監(jiān)控系統(tǒng)主要結(jié)合主要應(yīng)用智能手機(jī)、某網(wǎng)絡(luò)開放平臺和基于ZigBee的無線數(shù)據(jù)傳輸部分。通過三者的連接，使用戶能夠通過手機(jī)實(shí)現(xiàn)對住宅的智能家居進(jìn)行控制。另外，本系統(tǒng)同時(shí)滿足數(shù)據(jù)查詢及監(jiān)控工作等需求，滿足用戶對生活服務(wù)更加智能化以及快捷化的要求。智能家居監(jiān)控系統(tǒng)能夠依靠計(jì)算機(jī)而創(chuàng)建有效的平臺，使網(wǎng)關(guān)能夠更加及時(shí)的接收并傳遞相關(guān)數(shù)據(jù)信息。并且能夠通過ZigBee實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速處理以及對監(jiān)控情況的完全掌握。

2.2 ZigBee內(nèi)部的設(shè)計(jì)

在智能家居系統(tǒng)中，需要對不同的ZigBee節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效控制。但是結(jié)點(diǎn)的不同直接導(dǎo)致其網(wǎng)關(guān)限制的不同。因此在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)，為方便組網(wǎng)用使用樹形拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)。zigbee的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以典型的分為三種類型，星形，樹形還有網(wǎng)狀型，如圖1所示。星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)就是任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信都需要依賴協(xié)調(diào)器的輔助轉(zhuǎn)發(fā)才能完成通信。T樹形拓?fù)涞牡湫吞攸c(diǎn)就是，終端節(jié)點(diǎn)只能向它的父節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)[2]。網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)在于，路由器之間是可以相互通信的，而不需要通過她們的父節(jié)點(diǎn)才可以通信。

智能家居監(jiān)控系統(tǒng)總結(jié)點(diǎn)的應(yīng)用主要是為了有效地協(xié)調(diào)其他服務(wù)器，使信息與網(wǎng)關(guān)之間能夠形成更有效的鏈接。之所以采用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相結(jié)合的模式，是希望可以通過這種方法實(shí)現(xiàn)對不同節(jié)點(diǎn)的有效控制。另外，這種方式也能夠?qū)Σ煌姆块g同時(shí)實(shí)現(xiàn)路由控制。在系統(tǒng)的最后，將其他節(jié)點(diǎn)連接至系統(tǒng)中的其他設(shè)備，能夠幫助用戶對不同房屋進(jìn)行同時(shí)監(jiān)控。

（1）路由器節(jié)點(diǎn)：在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，適當(dāng)增添了相應(yīng)的路由器節(jié)點(diǎn)，主要是為了方便信息的傳遞。在系統(tǒng)中，路由器節(jié)點(diǎn)的主要功能是對不同房間的子網(wǎng)進(jìn)行有效的區(qū)分，使不同房間的設(shè)備都擁有相對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，在設(shè)備進(jìn)行結(jié)合時(shí)，選擇通過節(jié)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合更加方便、快捷[3]。路由器節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)軟件與內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的連接，將軟件所獲得的信息及時(shí)傳遞給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。另外，通過路由器節(jié)點(diǎn)的加入，能夠?qū)υO(shè)備中所分配的地址實(shí)現(xiàn)更全面的掌控。路由器節(jié)點(diǎn)還可以采集信息，定期對周圍情況及信息進(jìn)行收集，并將其發(fā)送至相應(yīng)的數(shù)據(jù)軟件中，進(jìn)行信息分析。之后，將分析調(diào)節(jié)后的信息通過協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)傳達(dá)至路由器中，實(shí)現(xiàn)用戶對不同房間的信息實(shí)現(xiàn)同時(shí)掌握。

（2）設(shè)備結(jié)點(diǎn)：由于不同的設(shè)備可以在節(jié)點(diǎn)中發(fā)揮自己的功能，然后通過對應(yīng)的軟件更好地設(shè)計(jì)出設(shè)備的節(jié)點(diǎn)，它們主要是主要負(fù)責(zé)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搜索和及時(shí)加入，然后將對應(yīng)的信息和數(shù)據(jù)發(fā)送至對應(yīng)的軟件中。因此，在本系統(tǒng)中就需要設(shè)計(jì)出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能，設(shè)備節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中主要發(fā)揮以下幾點(diǎn)作用：1）能夠向不同協(xié)調(diào)器自主發(fā)送個(gè)節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)情況。2）具有較好的接收與信息功能，能夠有效地執(zhí)行固定的控制流程，為及時(shí)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)提供相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。

（3）協(xié)調(diào)器的組件：在對智能家居無線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，其關(guān)鍵是通過節(jié)點(diǎn)與軟件的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)家庭中的網(wǎng)關(guān)與串口線的連接，從而實(shí)現(xiàn)對智能家居的有效監(jiān)控。而在這一系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，ZigBee主要起到控制及調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的作用，幫助系統(tǒng)更加快速的建立能夠有序運(yùn)轉(zhuǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，使系統(tǒng)能夠通過網(wǎng)絡(luò)入口實(shí)現(xiàn)對實(shí)時(shí)信息的轉(zhuǎn)發(fā)及分析。所以，再此系統(tǒng)中協(xié)調(diào)器的存在是必不可少的。協(xié)調(diào)器的存在能夠再有新節(jié)點(diǎn)進(jìn)入時(shí)，能夠第一時(shí)間捕捉其中的地址及其他重要信息，并將信息及時(shí)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)[4]。此外，當(dāng)網(wǎng)關(guān)接收命令和分析命令時(shí)，就可以掌握對應(yīng)設(shè)備的情況，并能夠?qū)⑿畔l(fā)送至對應(yīng)的設(shè)備中，從而達(dá)到有效傳輸信息的目的。

3 系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試

在測試系統(tǒng)方面，系統(tǒng)調(diào)試能夠發(fā)揮很高的積極作用。人們在進(jìn)行家庭網(wǎng)絡(luò)不同家電等進(jìn)行調(diào)試時(shí)，能夠快速掌握通信作用，同時(shí)其在不同的節(jié)點(diǎn)中皆可發(fā)揮出積極的作用。如此就能實(shí)現(xiàn)人們通過手機(jī)完成信息接收的目標(biāo)。

為實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，在對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，還要重點(diǎn)調(diào)試驗(yàn)證網(wǎng)關(guān)與客戶端的連接狀況?？梢酝ㄟ^網(wǎng)關(guān)軟件進(jìn)行微博平臺登錄，在登陸后，根據(jù)客戶的不同需要，設(shè)置不同的權(quán)限。為了驗(yàn)證系統(tǒng)功能的有效性，可在調(diào)試時(shí)對用戶的權(quán)限進(jìn)行修改。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的產(chǎn)物，它依賴于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)。通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能家居遠(yuǎn)程無線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要多種智能設(shè)備的支持。目前該領(lǐng)域研究仍處于不斷發(fā)展的狀態(tài)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，監(jiān)控系統(tǒng)也在不斷完善。隨著我國企業(yè)對智能家電的研究不斷擴(kuò)展，越來越多智能家電不斷面試，對于智能家居遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)的需求也會越來越迫切。依靠物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠最大程度滿足用戶的需求，使人們的生活向智能化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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