基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

1、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究摘 要智能家居是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用開(kāi)展的重要方向，本文主要介紹了智能家居系統(tǒng)的幾個(gè)功能模塊設(shè)計(jì)與研究。利用ZigBee組網(wǎng)技術(shù)和Android平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)交互。具有構(gòu)造靈敏、操作便捷、安裝調(diào)試方便的特點(diǎn)?！娟P(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 智能家居 Android1 需求分析目前，智能家居還處于行業(yè)開(kāi)展的初步階段。不同的實(shí)際環(huán)境對(duì)智能家居有著不同的要求。有些著重家庭電器控制，有些可能關(guān)心家庭平安安康，還有用戶(hù)希望建立各個(gè)方面的智能化家居環(huán)境。常見(jiàn)的智能家居模塊有：智能照明系統(tǒng)、智能門(mén)禁系統(tǒng)、安防工程系統(tǒng)等。2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)智能家居系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造采

2、用物聯(lián)網(wǎng)中的三層分層體系架構(gòu)，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用層。感知層：主要負(fù)責(zé)家居環(huán)境中相關(guān)傳感器、控制器、識(shí)別裝置、有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的物理連接構(gòu)成。是物聯(lián)網(wǎng)的核心層，主要對(duì)物品標(biāo)識(shí)和信息智能采集。網(wǎng)絡(luò)傳輸層：主要分為外部網(wǎng)絡(luò)接入和家庭內(nèi)部組網(wǎng)傳輸。在家居系統(tǒng)中可通過(guò)IEEE802.3、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、RFID射頻技術(shù)、ZigBee等進(jìn)展組網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)不同協(xié)議之間的標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)，并與外部骨干網(wǎng)絡(luò)連接。應(yīng)用層：把家居系統(tǒng)中感知和傳輸來(lái)的信息進(jìn)展分析和處理，并作出判斷，實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和效勞。本系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)采用星型拓?fù)溥B接。主要包括控制中心、家庭網(wǎng)關(guān)主節(jié)點(diǎn)、假設(shè)干的傳感器無(wú)線(xiàn)通信子節(jié)點(diǎn)、效勞器。

3、通過(guò)傳感器子節(jié)點(diǎn)上的ZigBee模塊與網(wǎng)關(guān)上的ZigBee無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊之間通信，進(jìn)展采集的數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)構(gòu)造如圖1所示。2.2 功能模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)堅(jiān)持模塊化設(shè)計(jì)原那么，有利于以后對(duì)功能模塊進(jìn)展擴(kuò)展。智能家居系統(tǒng)主要模塊由：智能門(mén)禁系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、平安監(jiān)控系統(tǒng)、智能燈光控制系統(tǒng)。2.2.1 智能門(mén)禁系統(tǒng)通過(guò)RFID和指紋識(shí)別技術(shù)改變傳統(tǒng)的鑰匙開(kāi)門(mén)方式。2.2.2 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)該模塊通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集房間內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，用戶(hù)可以直接在終端上進(jìn)展查看相關(guān)信息，如溫濕度、光線(xiàn)明暗程度、有害氣體濃度等，并分析環(huán)境舒適度，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)提供建議。2.2.3 智能燈光控制系統(tǒng)通過(guò)紅外傳感器、光線(xiàn)傳感器、無(wú)

4、線(xiàn)控制等完成設(shè)計(jì)。當(dāng)有人進(jìn)入房間時(shí)，紅外傳感器接收判斷數(shù)據(jù)，對(duì)房間的燈光進(jìn)展翻開(kāi)。同時(shí)通過(guò)挪動(dòng)控制端對(duì)燈光直接進(jìn)展操控。2.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要分為兩部分，用戶(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)部分。用戶(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)包括了用戶(hù)信息表、RFID卡表。用戶(hù)信息表主要用于門(mén)禁管理，對(duì)用戶(hù)身份進(jìn)展識(shí)別，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展管理。用戶(hù)表構(gòu)造如表1。采集數(shù)據(jù)表主要用于存放各類(lèi)傳感器采集到的數(shù)據(jù)，方便控制中心進(jìn)展訪(fǎng)問(wèn)處理。3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3.1 門(mén)禁模塊實(shí)現(xiàn)智能門(mén)禁系統(tǒng)利用RFID射頻識(shí)別技術(shù)和指紋識(shí)別傳感器進(jìn)展設(shè)計(jì)。用戶(hù)首先對(duì)卡進(jìn)展數(shù)據(jù)注冊(cè)，同時(shí)將指紋信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。在工程工程中，通過(guò)創(chuàng)立RFID.java類(lèi)，編

5、寫(xiě)readData、writeData、selectCard、downloadKey、authenticationExternKey等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)門(mén)禁系統(tǒng)的RFID的讀寫(xiě)、尋卡、密鑰驗(yàn)證等操作。創(chuàng)立SerialPort.java類(lèi)，實(shí)現(xiàn)門(mén)禁系統(tǒng)模塊中和RFID模塊的串口連接操作。3.2 環(huán)境監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)本模塊通過(guò)溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、煙霧傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鞯葘?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集監(jiān)控。將數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。在監(jiān)控中心頁(yè)面上可以實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的閾值進(jìn)展判斷數(shù)據(jù)是否合理，并進(jìn)展報(bào)警提醒。傳感器的數(shù)據(jù)采集后使用Modbus通信協(xié)議的RS232串口進(jìn)展數(shù)據(jù)

6、通信，Modbus通過(guò)編寫(xiě)線(xiàn)程ReceiveThread.java類(lèi)實(shí)時(shí)獲取傳感器數(shù)據(jù)。由于傳感器采集到的值不是十進(jìn)制，因此需要對(duì)傳感器值進(jìn)展轉(zhuǎn)換。封裝DataCovert.Java類(lèi)進(jìn)展轉(zhuǎn)換和校驗(yàn)。3.3 燈光控制模塊的實(shí)現(xiàn)通過(guò)控制中心向效勞器發(fā)送開(kāi)關(guān)燈的命令懇求，效勞器接收到后將數(shù)據(jù)命令轉(zhuǎn)發(fā)到家庭網(wǎng)關(guān)主節(jié)點(diǎn)，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)向各個(gè)燈節(jié)點(diǎn)傳輸控制信息，實(shí)現(xiàn)燈光的控制。同時(shí)系統(tǒng)根據(jù)光線(xiàn)傳感器采集到的數(shù)據(jù)，結(jié)合系統(tǒng)預(yù)制定的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)展燈光最優(yōu)合理化調(diào)節(jié)。為用戶(hù)提供舒適的光感環(huán)境，同時(shí)節(jié)約能源。4 完畢語(yǔ)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)家居系統(tǒng)進(jìn)展智能化改造，可以大大進(jìn)步生活質(zhì)量、具有平安可靠、設(shè)備靈敏添加等優(yōu)點(diǎn)。但目前只是初步實(shí)現(xiàn)家居智能化，間隔 真正的實(shí)現(xiàn)智能化還有很長(zhǎng)的路要走。參考文獻(xiàn)1童曉渝，房秉毅，張?jiān)朴?物聯(lián)網(wǎng)智能家居開(kāi)展分析J.挪動(dòng)通信，2021，349： 16