關(guān)于智能家居遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：本文重點(diǎn)分析智能家居遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的各項(xiàng)事務(wù)，并且著重盤(pán)點(diǎn)無(wú)線傳感控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、傳感控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，還會(huì)融合ARM920T內(nèi)核的S3C2440技術(shù)、QT技術(shù)、嵌入式Web服務(wù)技術(shù)以及無(wú)線組網(wǎng)的設(shè)計(jì)技術(shù)等進(jìn)行全方位的思考和分析。旨在設(shè)計(jì)出一種全新的智能家居遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵字：智能家居;監(jiān)控系統(tǒng);無(wú)線傳感控制網(wǎng)絡(luò);嵌入式Web服務(wù)

智能家居，主要指的是利用當(dāng)前社會(huì)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而設(shè)計(jì)的一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。此次研究將在ARM920T內(nèi)核的S3C2440技術(shù)以及嵌入式Web服務(wù)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行智能家居遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的整體分析與設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)將通過(guò)智能家居的主機(jī)、ZigBee和Wi-Fi的無(wú)線傳感控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及智能家居的客戶服務(wù)端軟件的構(gòu)成等，滿足用戶對(duì)遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控的操作與應(yīng)用。這對(duì)于當(dāng)今時(shí)代的智能化服務(wù)與智能化生活理念有著很深的影響和現(xiàn)實(shí)意義。

一 ZigBee無(wú)線傳感控制網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

ZigBee網(wǎng)絡(luò)所使用的結(jié)構(gòu)主要是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?shù)形結(jié)構(gòu)，在整個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)體系中，是通過(guò)一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器和兩個(gè)路由器以六個(gè)終端傳感器所構(gòu)成的。其中，終端傳感器的節(jié)點(diǎn)主要包含：溫濕度的控制與調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)、人體紅外檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、火焰檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、煙霧檢測(cè)節(jié)點(diǎn)、室內(nèi)燈光管制節(jié)點(diǎn)、窗簾控制節(jié)點(diǎn)六個(gè)方面。

首先是調(diào)節(jié)器節(jié)點(diǎn)軟件的設(shè)計(jì)。調(diào)節(jié)器可以給服務(wù)終端的節(jié)點(diǎn)提供指令數(shù)據(jù)，并且可以通過(guò)廣播的方式將之傳遞出去。當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)受到指令之后，就會(huì)對(duì)應(yīng)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行作業(yè)，把傳感器所收集到的信息以點(diǎn)播的方式供應(yīng)到協(xié)調(diào)器上。期間，協(xié)調(diào)器需要增加與智能家居主機(jī)之間的串口通信程序，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。

其次是路由節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)。路由器的本質(zhì)是一個(gè)中介性質(zhì)的存在。所以，它的作用主要是提高協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和其他終端節(jié)點(diǎn)之間的通信速度與通信質(zhì)量，滿足信息與數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的順利轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)路由器節(jié)點(diǎn)搜索到網(wǎng)絡(luò)信息以后，會(huì)自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行綁定申請(qǐng)，并且在綁定成功之后，終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器所發(fā)送的信息會(huì)通過(guò)路由器接受并轉(zhuǎn)發(fā)出去。

最后是終端節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)。在終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中，主要是對(duì)智能家電相關(guān)設(shè)備進(jìn)行傳感器的數(shù)據(jù)模擬與采集，以及對(duì)家電家具進(jìn)行控制。比如窗簾、門(mén)窗開(kāi)關(guān)，火焰、煙霧檢測(cè)，睡眠環(huán)境的檢測(cè)，霧霾與空氣質(zhì)量的檢測(cè)，能源消耗的檢測(cè)以及自動(dòng)叫醒的檢測(cè)等。

二 智能家居的傳感控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

在此，通過(guò)電動(dòng)窗簾的設(shè)計(jì)與控制節(jié)點(diǎn)展開(kāi)分析：

電動(dòng)窗簾是利用佳麗斯電機(jī)、窗簾主體、同步帶靜音軌道以及墻壁控制器構(gòu)成的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，想要對(duì)窗簾進(jìn)行控制，就要對(duì)智能家居的主機(jī)和電機(jī)進(jìn)行反轉(zhuǎn)和正轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)，并且要結(jié)合滑輪帶動(dòng)窗簾的自動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行思考。在電機(jī)中主要有三個(gè)接頭，第一個(gè)是公共接頭，第二個(gè)是正轉(zhuǎn)接頭，第三個(gè)是反轉(zhuǎn)接頭。公共接頭所承接的是220V的交流零線，而正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)接頭所承接的則是220V的交流火線。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮CC2530的抗干擾能力，并且要利用單片機(jī)外接的方式進(jìn)行裝配。主機(jī)對(duì)于窗簾的控制指令也是通過(guò)CC230和單片機(jī)的串口通信進(jìn)行互通的。為提高可靠性，可以在電動(dòng)窗簾節(jié)點(diǎn)位置增加一個(gè)開(kāi)合檢測(cè)設(shè)備，利用紅外檢測(cè)技術(shù)測(cè)試其穩(wěn)定性。

三 智能家居系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)

在智能家居的設(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)用到非常多的傳感器數(shù)據(jù)，特別是對(duì)執(zhí)行控制類(lèi)的數(shù)據(jù)應(yīng)用是最多的。在實(shí)際操作當(dāng)中，結(jié)合經(jīng)常使用的設(shè)備類(lèi)型，可以將之劃分為三個(gè)板塊。第一是感知類(lèi)型的傳感器，第二是執(zhí)行與控制類(lèi)型的傳感器，第三是多媒體類(lèi)型的傳感器。如果按照通信數(shù)據(jù)的位數(shù)對(duì)其進(jìn)行劃分，則可區(qū)分為數(shù)據(jù)量和開(kāi)關(guān)量?jī)煞N。在對(duì)智能家居系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先需要結(jié)合智能家居主機(jī)，以及協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)通信協(xié)議進(jìn)行思考;其次要綜合ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信進(jìn)行分析;再次要高效利用擴(kuò)展板和CC2530的小系統(tǒng)串口通信協(xié)議;最后要完成對(duì)智能家居數(shù)據(jù)通信協(xié)議現(xiàn)實(shí)應(yīng)用效果的測(cè)試與分析。

總之，在當(dāng)今的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，雖然可以滿足人們對(duì)智能化的絕大部分需求，但是仔細(xì)考量，其中依然存在各種問(wèn)題。需要注意的有：對(duì)視頻監(jiān)控所涉及的方面比較狹窄、對(duì)智能家居系統(tǒng)整體的安全性監(jiān)管不甚健全、對(duì)節(jié)能與功耗的把控不是很?chē)?yán)格。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：楊麗（1981.9-），女，甘肅慶陽(yáng)人，本科學(xué)歷，研究方向：中職信息化教學(xué)、影視后期制作。