【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 管道以及門(mén)窗、安防系統(tǒng)等各種設(shè)備。同時(shí)也可利用4G 網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控得到的狀態(tài)實(shí)時(shí)的傳遞給戶主或家庭其他成員的手機(jī)終端，以達(dá)到遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)地對(duì)家里情況進(jìn)行了解和掌控。也可通過(guò) WEB 網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、設(shè)防撤防，以及以 Email 方式告警通知各種意外事 件，用于提高人們的生活質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)家庭內(nèi)部設(shè)備的管理也可以減少資源的浪費(fèi)，如人走自然關(guān)燈，對(duì)水龍頭的監(jiān)測(cè)可以減少對(duì)水資源的浪費(fèi)，還可以保障家庭成員生命和財(cái)產(chǎn)的安全，如對(duì)煤氣管道、門(mén)窗以及安防設(shè)各的管理等。 物聯(lián)網(wǎng)智能家居設(shè)計(jì)意義 社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信息化程度的不斷提高，人們生活節(jié)秦的不斷加快，使人們對(duì)居家環(huán)境智能化的程度也提出了更高的要求。當(dāng)人們離開(kāi)自已的居住環(huán)境時(shí)，如何獲取家中的環(huán)境信息，已成為一種現(xiàn)實(shí)需求，基于 Inter 與 GSM 網(wǎng)成為可選擇的發(fā)展方向。利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸信息具有信息量大 、直觀等優(yōu)勢(shì)，但目前實(shí)現(xiàn)成本相對(duì)較高，阻礙其進(jìn)入普通家庭。近年來(lái)，短消息業(yè)務(wù)（ SMS）作為 GSM 的一種增值服務(wù)，隨著 GSM 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大，得到了迅速發(fā)展，它具有傳輸速度快，費(fèi)用低，不占用語(yǔ)音通信通道等優(yōu)點(diǎn) ,本系統(tǒng)重在研究基于 SMS 短信業(yè)務(wù)，一種操作方便、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可擴(kuò)展性好的智能家居控制系統(tǒng)。 物聯(lián)網(wǎng)智能家居產(chǎn)品融合自動(dòng)化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體，將各種家庭設(shè)備 (如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等 )通過(guò)智能家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化， 通過(guò)寬帶和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭設(shè)備的遠(yuǎn)程操控。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間；還由原來(lái)的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，實(shí)現(xiàn)了“與家居對(duì)話”的愿望，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。物聯(lián)網(wǎng)中的無(wú)線傳感器應(yīng)用對(duì)家庭的智能防災(zāi)，燈光控制，以及家電聯(lián)網(wǎng)都提供了一種很好的解決辦法。而且使用 GPRS 通信模塊，可以將家庭中的突發(fā)事件信息告 知戶主，并且進(jìn)行智能報(bào)警。這樣就極大降低了家庭意外災(zāi)難的損失。 8 物聯(lián)網(wǎng)智能家居現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展 智能家居這一概念自從其出現(xiàn)之日起就吸引了眾人的關(guān)注，因?yàn)樗休d著人們對(duì)美好生活的向往，對(duì)未來(lái)的憧憬。 智能家居雖然經(jīng)歷了多年的發(fā)展，但是卻沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。這主要是受到缺乏統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、成本過(guò)高、安裝復(fù)雜、技術(shù)不成熟等因素的制約（見(jiàn)圖），造成智能家居產(chǎn)業(yè)仍然沒(méi)有大規(guī)模推入應(yīng)用，走進(jìn)平常百姓家。 智能家居發(fā)展受限因素 隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)家政策對(duì) 智能家居發(fā)展不斷扶持，使得智能家居產(chǎn)業(yè)重新煥發(fā)出生機(jī)。 在 2021 年 3 月 16 日發(fā)布的《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》中明確指出：“‘十二五’期間，初步完成產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)造。形成較為完善的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，培育和發(fā)展 10 個(gè)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)， 100 家以上骨干企業(yè)，一批專、精、特、新的中小企業(yè)，建設(shè)一批覆蓋面廣、支撐力強(qiáng)的公共服務(wù)平臺(tái)，初步形成門(mén)類齊全、布局合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系?！迸c物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)的智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能環(huán)保、智能醫(yī)療與智能家居等領(lǐng)域都將成為引領(lǐng) 時(shí)代的朝陽(yáng)行業(yè)。 “十二五”規(guī)劃中對(duì)高新產(chǎn)業(yè)的注重和扶持，讓大家看到智能家居未來(lái)發(fā)展的希望，其中，《物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)資金》、《智能家用電器的智能化技術(shù)通則》、《中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展年度藍(lán)皮書(shū)》、《寬帶網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施“十二五”規(guī)劃》、《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》等一系列與智能家居相關(guān)政策的陸續(xù)出臺(tái)，讓智能家居產(chǎn)業(yè)的發(fā)展切實(shí)有效地落到實(shí)處。 安裝復(fù)雜 技術(shù)不成熟 操作乏味 成本過(guò)高 標(biāo)準(zhǔn)缺失 智能家居發(fā)展 9 第二章 ZigBee 技術(shù)研究 ZigBee 具有設(shè)備功耗低、復(fù)雜度低、實(shí)現(xiàn)成本小等特點(diǎn)，并能滿足在低成本設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)低數(shù)據(jù)率的傳輸。 ZigBee 技術(shù) 無(wú)線傳感 器技術(shù)是目前無(wú)線通信領(lǐng)域內(nèi)研究的一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)，它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過(guò)各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，通過(guò)嵌入式系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理，并通過(guò)隨機(jī)自組織無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知的信息傳送到用戶終端。 所謂傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量部署在一定區(qū)域內(nèi)的、具有無(wú)線通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織方式構(gòu)成的能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的分布式智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)間距離很短，一般采用多跳 的無(wú)線通信方式通信。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在獨(dú)立的環(huán)境下運(yùn)行，也可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到互聯(lián)網(wǎng)，使用戶遠(yuǎn)程訪問(wèn)。 ZigBee 特點(diǎn) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量的節(jié)點(diǎn)根據(jù)自組織網(wǎng)絡(luò)的方式構(gòu)成，一般節(jié)點(diǎn)通過(guò)各種方式大量部署在被感知對(duì)象內(nèi)部或者附近。這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線自組織傳輸網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意地點(diǎn)的信息在任意時(shí)間的采集、處理和分析。如下圖所示： 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 1. 無(wú)中心。 WSN 沒(méi)有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點(diǎn)地位平等，是一個(gè)對(duì)等 10 式網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)可 以隨時(shí)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)，任何節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，具有很強(qiáng)的抗毀性。 2. 自組織。網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開(kāi)無(wú)需依賴于任何預(yù)設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)通過(guò)分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為 ,節(jié)點(diǎn)開(kāi)機(jī)后就可以快速、 自動(dòng)地組成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。 。 WSN 是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可以隨處移動(dòng)；一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)因?yàn)殡姵啬芰亢谋M或其它故障，退出網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。 ZigBee 會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動(dòng)態(tài)拓?fù)浣M織功能。 數(shù)量眾多，分布密集。 WSN 節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、分布范圍廣。這樣的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備一定的軟、硬件健壯性和容錯(cuò)性。 ZigBee 技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 。數(shù)據(jù)率只有 10kb/s~250kb/s，專注于低速傳輸應(yīng)用。 。有效覆蓋范圍 10~75m 之間，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定。 。使用的頻段分別為 、 868MHz（歐洲）及 915MHz（美國(guó)），均為無(wú)需申請(qǐng)的 ISM 頻段。 。由于工作周期很短，首發(fā)信息功耗較低，以及采用了休眠模式，ZigBee 可確保兩節(jié)五號(hào)電池支持長(zhǎng)達(dá) 6 個(gè)月至 2 年左右的使用時(shí)間，當(dāng)然不同應(yīng)用的功耗有所不同。 。采用碰撞避免機(jī)制，并未需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)競(jìng)爭(zhēng)和沖突。 MAC 層采用完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。 。由于數(shù)據(jù)傳輸率低，并且協(xié)議簡(jiǎn)單，降低了成本，另外使用 ZigBee協(xié)議可免專利費(fèi)。 。針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。設(shè)備搜索時(shí)延的典型值為 30ms，休眠激活時(shí)延的典型值是 15ms，活動(dòng) 設(shè)備信道接入時(shí)延為 15ms。 。一個(gè) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)可容納多達(dá) 254 個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，一個(gè)區(qū)域內(nèi)可同時(shí)布置多達(dá) 100 個(gè) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)。 。 ZigBee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和認(rèn)證功能，加密算法采用AES128，應(yīng)用層安全屬性可根據(jù)需求來(lái)配置。 11 第 3章 需求分析 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、家庭人口結(jié)構(gòu)以及信息技術(shù)的發(fā)展變化 ,人們對(duì)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。同時(shí)越來(lái)越多的家庭要求家居產(chǎn)品不僅要具備簡(jiǎn)單的智能，更要求整個(gè)系統(tǒng)在功能擴(kuò)展、外延以及服務(wù)方面能夠做到簡(jiǎn)單、方便、輕松、安全。舒適，是一個(gè)家庭必備的條件之一，有了舒適的環(huán)境，我們才能休息的更好。一個(gè)舒適的環(huán)境，不僅能提高生活品質(zhì)，也能給人們生活帶來(lái)便利。 對(duì)于一個(gè)安防系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最重要的就是系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。可靠性就是安防系統(tǒng)有警必報(bào)無(wú)警不會(huì)誤報(bào)，穩(wěn)定性就是系統(tǒng)可以長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障地工 作。我采用了 ZigBee 技術(shù)組建智能化家居網(wǎng)絡(luò)，安防系統(tǒng)無(wú)需布線，在家里的一段距離安裝節(jié)點(diǎn)，通過(guò)節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。并且在安裝過(guò)程中考慮備用節(jié)點(diǎn)，防止某一個(gè)節(jié)點(diǎn)的損壞不會(huì)影響系統(tǒng)的整體性能保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。 在我們生活的“家世界”，我們不僅要考慮安全、便利、舒適、藝術(shù)、節(jié)能等，而且還要考慮自身的財(cái)產(chǎn)、人生安全等。 設(shè)計(jì)目的 由于住宅設(shè)計(jì)情況比較多種多樣性，信號(hào)的覆蓋采取整體設(shè)計(jì)，局部進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)施，由于每個(gè)房間的封閉性，可能會(huì)引起信號(hào)的衰減，采取信號(hào)覆蓋區(qū)域連 接，各個(gè)區(qū)域內(nèi)的信號(hào)能夠連通進(jìn)行信號(hào)的傳輸，系統(tǒng)使用的無(wú)線信號(hào)傳輸頻率是 ，在此頻率的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)為全球統(tǒng)一的，無(wú)需申請(qǐng)的 ISM 頻段，同時(shí)可以對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行加密，保證了無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的安全性。 我的設(shè)計(jì)目的： ，只要用手機(jī)發(fā)送指定命令的短信息，通過(guò) ZigBee 模塊的無(wú)線傳輸將命令發(fā)送到與空調(diào)相連接的控制器上，通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)空調(diào)的控制。 2. 當(dāng)用戶需要遠(yuǎn)程控制窗簾的開(kāi)關(guān)時(shí)，只要用手機(jī)發(fā)送指定命令的短信息，通過(guò) ZigBee 模塊的無(wú)線傳輸將命令發(fā) 送到與窗簾電機(jī)相連接的控制器上，通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)窗簾的控制。 3. 當(dāng)用戶需要遠(yuǎn)程控制窗戶的開(kāi)關(guān)時(shí)，只要用手機(jī)發(fā)送指定命令的短信息，通過(guò) ZigBee 模塊的無(wú)線傳輸將命令發(fā)送到與窗戶連接的控制器上，通過(guò)控制器實(shí)現(xiàn)了對(duì)窗戶的控制。 4. 我們需要遠(yuǎn)程控制電視