【正文】 塊外編碼完成的[10]。因此系統(tǒng)中主機的軟件控制成為關鍵因素。圖46 服務器控制端硬件結構框圖整個系統(tǒng)以智能家居中心控制臺做為信息的控制中心，負責各個模塊的協(xié)調其中手機終端可以向主機發(fā)送查詢與命令信息，空調控制模塊與窗簾控制模塊等為智能控制模塊，具有單獨的模塊控制程序，它們向主機發(fā)送溫濕度信息，同時分別接收主機發(fā)送的空調控制信號，主機通過程序查詢的方式獲取此信息。圖45 MC703模塊圖45 無線網(wǎng)絡模塊本系統(tǒng)采用ARM11S3C6410控制芯片為核心控制器，完成所有家庭內部數(shù)據(jù)的處理，包括數(shù)據(jù)的采集與控制命令的發(fā)出，是整個智能家居控制的核心，采用Linux嵌入式系統(tǒng)為家居總中心監(jiān)控系統(tǒng)，能夠自動運行、處理數(shù)據(jù)，通過串口管理、無線網(wǎng)絡來控制各控制終端，并且中心控制器通過GPRS模塊實現(xiàn)家庭系統(tǒng)與手機的通信，使用戶可以通過短信方式實現(xiàn)家庭系統(tǒng)的遠程控制[8]。ZigBee網(wǎng)絡模塊可以方便用戶使用各種移動智能終端，輕松控制任何基于ZigBee協(xié)議的產(chǎn)品，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)高速、安全、可靠傳輸。GPRS模塊采用華為的MC703模塊如圖44，該模塊具有一路串口，波特率為115200bps，通過該路串口，該模塊可以與單片機進行通信。其中中心控制器是單片機，單片機為本系統(tǒng)的核心部件，它除了具備單片機最小系統(tǒng)的必備期間外，它的串口通過RS232電路與MC703模塊通信，單片機的P0口與顯示器相連，P1口與鍵盤相連。WSN網(wǎng)絡模塊硬件結構框圖如圖42，WSN在家庭中的網(wǎng)絡信號覆蓋如圖43。通過傳感器采集到的數(shù)據(jù)，由ZigBee無線模塊傳輸?shù)焦?jié)點控制器，然后由紅外發(fā)射芯片IR6721C芯片進行家電設備控制信號的發(fā)射，可以完成家庭內部控制和GPRS遠程控制；使用通信串口連接無線數(shù)據(jù)傳輸芯片ZigBee網(wǎng)絡模塊,ZigBee網(wǎng)絡模塊是UART 接口半雙工無線傳輸模塊。所以系統(tǒng)采用煙霧傳感器對家用的天然氣、煤氣、煙霧進行監(jiān)控檢測。當傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。 傳感器節(jié)點WSN網(wǎng)絡模塊設計WSN模塊主要是以AT89C51為核心處理器，使用多個I/O口進行傳感器檢測陣列的信號采集，其中包括溫度、濕度、光線、煙霧有害氣體等信號的檢測，如煙霧傳感器負責煙霧中有害氣體的檢測，煙霧傳感器如圖41。由此可見，智能家居系統(tǒng)在智能住宅中的重要地位。這些功能都是通過智能家居系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡控制器未實現(xiàn)的，家庭網(wǎng)絡控制器具有家庭總線系統(tǒng)、通過家庭總線系統(tǒng)提供各種服務功能、并和住宅以外的外部世界相通連。第二種則直接利用家用電腦去控制各種家電設備。 目前已經(jīng)出現(xiàn)的主流中央家居處理平臺分為兩類，其中一類平臺是網(wǎng)關式中央家居處理平臺。中央處理平臺職能就是在家庭智能局域網(wǎng)中，引導和規(guī)劃家居子系統(tǒng)中的各種信號，有了它，你可以通過手持無線遙控設備來和家居子系統(tǒng)進行快速的溝通。4．主人可以通過手機設置電視的開關。2．主人可以通過手機設置窗簾的開啟和關閉。功能的設計要求主人能夠遠程設置家居環(huán)境，如圖32。好的家庭自動化產(chǎn)品應該簡便易用、用戶界面友好，并且不需要使用者花上太多的精力就能掌握。同時，家庭自動化系統(tǒng)應該能最大程度兼容用戶原有電器設備，保護用戶投資。:人們購買家庭自動化產(chǎn)品是為了享有更加便利舒適的生活，絕非追逐潮流的概念。:采用模塊化的設計可以適應各種場合的需要，保障用戶的利益并允許系統(tǒng)的逐步到位。:目前，在智能住宅、家庭自動化、家電網(wǎng)絡領域尚處于一家一戶自行開發(fā)的局面，而實際上用戶不可能全部使用同一廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，這將極大阻礙互聯(lián)互通和長遠發(fā)展。6．從用戶的角度來說，用戶需要簡化家電的操作過程，統(tǒng)一家電的操作方法因此，組建智能家庭網(wǎng)絡時需要考慮的問題有很多。4．家庭用戶對于價格要求比較高，必須把組建網(wǎng)絡的費用降低到一定程度，才能被廣泛認可和接受。2．家電的信息量小但對實時性要求較高，必須針對當時的家庭環(huán)境進行實時的調整。5．當我們需要遠程控制空氣加濕器的開關時，只要用手機發(fā)送指定命令的短信息，通過GPRS模塊的接收，并將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給家庭控制器，控制器經(jīng)過處理，通過ZigBee模塊的無線傳輸將命令發(fā)送到與空氣加濕器相連接的控制器上，通過控制器實現(xiàn)了對空氣加濕器的控制。3. 當用戶需要遠程控制窗戶的開關時，只要用手機發(fā)送指定命令的短信息，通過GPRS模塊的接收，并將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給家庭控制器，控制器經(jīng)過處理，通過ZigBee模塊的無線傳輸將命令發(fā)送到與窗戶連接的控制器上，通過控制器實現(xiàn)了對窗戶的控制。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的需求進行開發(fā)設計，主要實現(xiàn)如下設計目標：1. 當用戶需要遠程控制的空調開關時，只要用手機發(fā)送指定命令的短信息，通過GPRS模塊的接收，并將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給家庭控制器，控制器經(jīng)過處理，通過ZigBee模塊的無線傳輸將命令發(fā)送到與空調相連接的控制器上，通過控制器實現(xiàn)了對空調的控制。系統(tǒng)流程如圖31。傳感器進行實時的檢測，檢測到的數(shù)據(jù)通過ZigBee通信模塊傳到節(jié)點控制，節(jié)點控制處理收集到的信息，做出相應的操作處理。 實際業(yè)務工作流程整個系統(tǒng)主要由三部分組成：傳感器節(jié)點WSN網(wǎng)絡，嵌入式服務器終端，GPRS通信模塊及其他裝置。智能家居產(chǎn)品為家居環(huán)境、家電設備提供一個共享的接入中心，實現(xiàn)對家庭 環(huán)境及其設備的智能管理、遠程管理、集中管理和資源共享。同時越來越多的家庭要求家居產(chǎn)品不僅要具備簡單的智能，更要求整個系統(tǒng)在功能擴展、外延以及服務方面能夠做到簡單、方便、輕松、安全。 在系統(tǒng)中，使用串口和GPRS模塊進行通信，將我們的數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)送到用戶手機上。例如一個進行WWW瀏覽的用戶，大部分時間處于瀏覽狀態(tài)，而真正用于數(shù)據(jù)傳送的時間只占很小比例。在這種傳送方式中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方同信道之間沒有固定的占用關系，信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用。數(shù)據(jù)傳送之前并不需要預先分配信道，建立連接。如此，使用者既可聯(lián)機上網(wǎng)，參加視訊會議等互動傳播，而且在同一個視訊網(wǎng)絡上（VRN）的使用者，甚至可以無需通過撥號上網(wǎng)，而持續(xù)與網(wǎng)絡連接。GPRS突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進行部分改造來實現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當可觀。GPRS經(jīng)常被描述成“”，也就是說這項技術位于第二代（2G）和第三代（3G）移動通訊技術之間。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包（Packet）式來傳輸，因此使用者所負擔的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。 GPRS通信模塊GPRS是通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service)的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務?；贛EMS的微傳感技術和無線聯(lián)網(wǎng)技術為無線傳感器網(wǎng)絡賦予了廣闊的應用前景。不過這些問題并不是不可逾越的，一些無線傳感器網(wǎng)絡的產(chǎn)品已經(jīng)上市，并且具備引人入勝的功能的新產(chǎn)品也會在幾年之內出現(xiàn)。而現(xiàn)在，大多數(shù)傳感器網(wǎng)絡只連接了不到 100個節(jié)點，更多的節(jié)點以及通訊線路會使其變得十分復雜難纏而無法正常工作。它甚至被人稱為一種全新類型的計算機系統(tǒng)，這就是因為它區(qū)別于過去硬件的可到處散布的特點以及集體分析能力。無線傳感器網(wǎng)絡就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡[6]。傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網(wǎng)絡的三個要素。ZigBee的這些特點使之最適合作為傳感器網(wǎng)絡的標準。8. 免執(zhí)照頻段。7. 高安全。6. 高容量。ZigBee的響應速度較快，一般從睡眠轉入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點連接進入網(wǎng)絡只需30ms，進一步節(jié)省了電能。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到13km。ZigBee工作在250kbps的通訊速率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應用需求。通過大幅簡化協(xié)議（不到藍牙的1/10），降低了對通信控制器的要求，按預測分析，以8051的8位微控制器測算，全功能的主節(jié)點需要32KB代碼，子功能節(jié)點少至4KB代碼，而且ZigBee免協(xié)議專利費。相比較，藍牙能工作數(shù)周、WiFi可工作數(shù)小時。在低耗電待機模式下，2節(jié)5號干電池可支持1個節(jié)點工作624個月，甚至更長。這樣的無線傳感器網(wǎng)絡具備一定的軟、硬件健壯性和容錯性。4. 節(jié)點數(shù)量眾多，分布密集。WSN 是一個動態(tài)的網(wǎng)絡，節(jié)點可以隨處移動；一個節(jié)點可能會因為電池能量耗盡或其它故障，退出網(wǎng)絡運行，也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡中。網(wǎng)絡的布設和展開無需依賴于任何預設的網(wǎng)絡設施，節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調各自的行為,節(jié)點開機后就可以快速、 自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡。節(jié)點可以隨時加入或離開網(wǎng)絡，任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡的運行，具有很強的抗毀性。圖22 無線傳感器網(wǎng)絡結構1. 無中心。這些節(jié)點通過無線自組織傳輸網(wǎng)絡，以協(xié)作的方式感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中的信息，可以實現(xiàn)對任意地點的信息在任意時間的采集、處理和分析[5]。 應用層定義了各種類型的應用業(yè)務是協(xié)議棧的最上層用戶。前者具備控制器(Controller)的功能，能夠提供數(shù)據(jù)交換；后者電路較為簡單且存儲體容量較小，只能傳送數(shù)據(jù)給FFD或從FFD接收數(shù)據(jù)。LLC子層功能包括傳輸可靠性保障、數(shù)據(jù)包的分段與重組、數(shù)據(jù)包的順序傳輸；MAC層通過SSCS ( Service — Specific Convergence Sub layer，業(yè)務相關的會聚子層) 協(xié)議能支持多種LLC標準，其功能包括設備間無線鏈路的建立、維護和拆除、確認模式的幀傳送與接收、信道接入控制、幀校驗、預留時隙管理和廣播信息管理。 有助于ZigBee設備的推廣和生產(chǎn)成本的降低，該頻段的物理層使用了16個信道、250kb/s的傳輸速率。完整的ZigBee協(xié)議套件由高層應用層、 應用會聚層、網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。ZigBee技術譯為紫蜂技術，是一個有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的新型傳感器網(wǎng)絡， (ZigBee) 技術標準在標準化方面，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有的標準，高層應用、測試和市場推廣等方面的工作將由ZigBee聯(lián)盟負責。傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點間距離很短，一般采用多跳(multihop)的無線通信方式通信。 ZigBee技術無線傳感器技術是目前無線通信領域內研究的一個熱點技術，它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡以多跳中繼方式將所感知的信息傳送到用戶終端。主要介紹系統(tǒng)各個部分設計。主要介紹系統(tǒng)功能需求性。主要介紹系統(tǒng)設計需要的技術工具。主要介紹物聯(lián)網(wǎng)智能家居的背景、意義、現(xiàn)狀。所以目前在中國只有少部分用于試點研究安裝，真正用于生活的還不多見。國內從事智能家居行業(yè)的生產(chǎn)廠家魚龍混雜，良莠不齊，有獨立從事智能家居系統(tǒng)的生產(chǎn)企業(yè)，有家電行業(yè)兼做智能家居系統(tǒng)，有安防企業(yè)兼做智能家居系統(tǒng)的，還有運營商也參與到智能家居行業(yè)的，各自的出發(fā)點不同，所以生產(chǎn)出的產(chǎn)品也就各不相同產(chǎn)品質量參差不齊，影響了消費者對智能家居產(chǎn)品的信任；再者智能家居行業(yè)的售后服務水平較低，智能家居系統(tǒng)相對比較復雜，系統(tǒng)之間的關聯(lián)性較大，出問題的幾率相對較高，這時候如果售后服務不能到位的話則會嚴重影響客戶對智能家居產(chǎn)品的滿意度。物聯(lián)網(wǎng)智能家居現(xiàn)在處于起步階段，由于智能家居受產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的限制，在短時間內還沒有統(tǒng)一的標準協(xié)議，所以一般都是一個廠家單獨做系統(tǒng)研發(fā)的。網(wǎng)絡家電是將普通家用電器利用數(shù)字技術、網(wǎng)絡技術和智能控制技術設計改進的新型家