【正文】 到家庭自動化網(wǎng)絡(luò)中。傳感器節(jié)點和執(zhí)行器節(jié)點部署在家庭環(huán)境和他們自主地形成多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。該基站可以提供多個接口網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的本地用戶交互和遠程網(wǎng)絡(luò)管理。圖1 在家庭環(huán)境中的無線電源插座系統(tǒng)。提出的電源插座系統(tǒng)的核心部件是無線電源插座模塊。它在可靈活控制的家電產(chǎn)品中起著重要的作用。它被設(shè)計作為一個執(zhí)行器節(jié)點來執(zhí)行遠程控制的功能。圖2顯示出提出的電源插座模塊結(jié)構(gòu)的分解圖。它是由一個符合ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器，主板和電源變壓器組成，所有這些都安裝在一個塑料殼中。RF收發(fā)器由一個擴展連接器與主板連接。 GHz頻段并建立與其他的無線通信信道范圍內(nèi)的節(jié)點。主板使用的是低成本MCU實現(xiàn)控制邏輯和一個特定的芯片來驅(qū)動繼電器。所提出電源插座模塊的原型是如圖3所示。該原型的尺寸是196毫米163毫米60mm。有6個插口，其中每個單獨控制。圖4顯示出了該電源插座模塊的軟件控制流程。它首先需要在其上電后搜索附近其他工作節(jié)點。它通過收聽周圍的交通廣播，建立了附近的信息表。電源插座模塊根據(jù)它們之間的通信能源成本從附近信息表中選擇一個節(jié)點，作為它的父級。具有最低通信的能源成本的鄰居節(jié)點將被選為父級。路由信息也將定期在整個網(wǎng)絡(luò)中廣播告訴其他父節(jié)點的信息。當(dāng)這些動作完成，電源插座模塊將成功加入家庭網(wǎng)絡(luò)，并開始發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包。當(dāng)一個消息被接收時，電源插座模塊首先通過分析數(shù)據(jù)包報頭判斷，它到底是命令消息還是路由信息。路由信息將被直接發(fā)送到發(fā)送緩沖區(qū)作為下一個目的地。該命令消息將被進一步分析，以獲得特定的操作命令。圖2 提出的電源插座模塊的結(jié)構(gòu)分解。圖3 無線電源插座模塊的原型。圖4 控制流電源插座模塊。圖5 演示實驗的測試平臺設(shè)置。一個為了驗證提出的電源插座的基本功能的簡單的家庭自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的測試平臺的模塊在我們的實驗室中已經(jīng)被創(chuàng)建。如圖5所示，測試平臺包括一個電源插座模塊，熱電紅外線傳感器模塊，基站，手持式終端，以及一些一般使用交流電源的家電。電源插座模塊，PIR傳感器模塊和基站彼此之間的無線通信時通過Zigbee協(xié)議實現(xiàn)的。手持式裝置，如掌上電腦和智能手機，可以用作便攜式用戶終端來控制家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該終端通過與基站建立藍牙連接來與家庭網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點進行通信。用戶可以方便地使用這些移動終端來控制家庭網(wǎng)絡(luò)里的每一個設(shè)備。圖6顯示了電源插座系統(tǒng)運行在不同的移動終端的圖形用戶界面。我們設(shè)計了掌上電腦和智能手機上的GUI來分別滿足各種終端用戶的需要。掌上電腦有一個更快的處理器和更大的觸摸屏。因此，我們可以在它上面更友好的實現(xiàn)用戶交互。該智能手機雖然沒有觸摸屏，但可以只用一只手按壓搖桿按鈕和鍵盤來靈活操作。該圖形用戶界面顯示每個電源插座和PIR傳感器模塊的實時狀態(tài)。如果我們要開啟或關(guān)閉其中一個插座，從列表中選擇相應(yīng)的項目，并按下，該命令將被發(fā)送到電源插座模塊。 為了測試無線電源插座模塊的功能，一個主動的照明實驗已經(jīng)制定并在測試平臺上進行。如圖7是實驗的過程。PIR傳感器模塊被放置在桌子的邊緣，來監(jiān)控任何通過走廊的人。電源插座模塊和基站被放置在桌子的角落。當(dāng)PIR傳感器模塊檢測人體的存在時，將向上面的基站立即發(fā)送狀態(tài)的變化信息。然后，該基站將像下屬的電源插座模塊發(fā)送命令來打開燈和電扇在該人進入下一個區(qū)域之前。這是一個全自動過程并預(yù)定義的例程。我們也可以使用上述描述的移動終端手動控制過程。它在日常家庭生活中是非常有用的，當(dāng)我們在晚上從一個房間移動到另一個房間。如果有更多的PIR傳感器模塊和更多的電源插座模塊，我們可以設(shè)計更多智能化的算法來預(yù)見人打算訪問的下一個目的地了。(a) (b)圖6 運行在手持終端的圖形用戶界面。 （a）在智能手機。 （b）掌上電腦。 (a) 0s (b) 1s (c) 2s (d)3s圖7 主動照明實驗。我們已經(jīng)提出了一個無線電源插座系統(tǒng)來遠程控制家電。所提出的插座模塊加入了ZigBee無線電到它的架構(gòu)，所以具有了網(wǎng)狀組網(wǎng)能力。傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的行程可以通過部署電源插座模塊連同其他傳感器節(jié)點進入家庭環(huán)境。電源插座模塊的基本功能已經(jīng)在測試平臺上通過執(zhí)行照明的實驗測試。實驗結(jié)果表明，提出的電源插座模塊成功的實現(xiàn)遠程控制各種很少家電的基礎(chǔ)設(shè)施。它提供了更快，更靈活的方式建設(shè)和部署家庭自動化網(wǎng)絡(luò)。參考文獻[1] C. D. Nugent, D. D. Finlay, P. Fiorini, Y. Tsumaki 和 E. Prassler,“家庭自動化作為獨立生活的一種方式，”碩士論文。AUTOM。 SCI收錄。英，第一卷。5，第1號，第18頁，2008年1月。[2] M. Chan, D. Esteve, C. Escriba 和 E. Campo,“對智能家居目前的狀態(tài)和未來的挑戰(zhàn)的審查”在生物醫(yī)學(xué)中計算機的方法和程序，第二卷。91，第1號，2008年7月，第5581頁。[3] K. Romer 和 F. Mattern,“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計空間網(wǎng)絡(luò)，” IEEE無線通信，第一卷。11，N 6，第5461頁，12月2004[4] . Jung and . Lee,“ZigBee設(shè)備的訪問控制和可靠的數(shù)據(jù)傳輸是基于ZigBee的健康監(jiān)測系統(tǒng)，”第十屆國際法律程序會議上先進的通訊技術(shù)，ICACT2008年，鳳凰公園，韓國，2008年2月17日至20日，第795797頁。[5] IlKyu Hwang and JinWook Baek,“基于數(shù)字門鎖的無線接入監(jiān)測和控制系統(tǒng)，” IEEE Trans Consum Electron, 第53卷，第4號，第1724年至1730年，2007年。[6] WanKi Park, Intark Han and KwangRoh Park,“基于ZigBee的動態(tài)多個傳統(tǒng)IR控制的數(shù)字消費控制方案設(shè)備，” IEEE Trans Consum Electron, 第53卷，第一號，第172177頁，2007。[7] ChiaHung Lien, YingWen Bai and MingBo Lin,“家用電源管理的遠程控制電源插座系統(tǒng)，” IEEETrans Consum Electron,第53卷，第4號，16341641頁，2007年。宋光明，(S’04M’05)，1974年12月14日出生于中國宜春市，在1997年和2001年。在2004年，他獲得了中國合肥科技大學(xué)控制科學(xué)博士學(xué)位。 從2004年到2006年間，他是中國東南大學(xué)機器人傳感器和控制實驗室的一名研究員。自2006年，他一直在中國東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院。他目前是中國東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院的副教授。他目前的研究興趣包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，分布式測量和控制，網(wǎng)絡(luò)機器人。 宋博士是中國傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會計算機學(xué)會的一員。2004年。2007年。他目前是中國南京東南大學(xué)儀器科技博士候選人。他的研究興趣包括傳感器網(wǎng)絡(luò)，移動機器人嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用。2006年，張薇娟在西安工程大學(xué)電信系獲得了電子信息學(xué)士學(xué)位。目前，她是中國南京東南大學(xué)測量技術(shù)與儀器MS的候選人。她的研究興趣包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，家庭自動化系統(tǒng)，無處不在的運算。宋愛國（M39。98）1968年11月11日出生于中國黃山市。他于1990年，在1993年從南京航空和控制，在1996年，在中國南京東南大學(xué)獲得測量與控制博士學(xué)位。 從1996年到1998年期間，他是中國東南大學(xué)智能信息處理實驗室的一名副研究員。從1998年到2000年，他是中國東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院的學(xué)院副教授。從2000年到2003年，他中國東南大學(xué)是機器人的傳感器和控制實驗室主任。從2003年4月至2004年4月，他是美國西北大學(xué)實驗室智能機械系統(tǒng)的客座科學(xué)家。目前，他是中國東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院一個教授。他目前的興趣集中在遙控操作，觸覺顯示屏，Internet遙控機器人，分布式測量系統(tǒng)。 宋博士是中國儀器儀表協(xié)會的成員和中國機器人協(xié)會的成員。他作為中國機器人期刊的副編輯。附錄B 源程序 附錄C 硬件連接圖附錄D 實物圖