一種基于ZigBee的智能家居系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能家居系統(tǒng)，具體是一種基于ZigBee的智能家居系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動化、智能化的概念已深入人心，各種智能家居產(chǎn)品也開始進入我們的生活。目前各種智能家居體系和產(chǎn)品之間缺乏嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和通用的接口，且受當(dāng)前技術(shù)條件以及經(jīng)濟成本制約，智能家居的具體應(yīng)用并未得到廣泛的普及，如何設(shè)計并實現(xiàn)一套簡便高效、成本低、通用性強、擴展性好的智能家居系統(tǒng)，對于智能家居在實際應(yīng)用中的推廣使用具有一定的社會價值和經(jīng)濟價值。
[0003]本作品針對現(xiàn)有智能家居控制系統(tǒng)的特點及不足，提出了以ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為家庭控制子網(wǎng)，以家用PC機作為家庭網(wǎng)關(guān)以及家居控制中心，在Android平臺上通過WIFI無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)接入家庭子網(wǎng)，實現(xiàn)對家居系統(tǒng)設(shè)備的智能控制及遠程監(jiān)控。
[0004]首先，深入分析了 ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)概念，采用深圳安聯(lián)德電子公司的2530ZigBee開發(fā)模塊，設(shè)計并實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)、端點綁定及數(shù)據(jù)傳輸機制?？赏瓿蔁艄?、窗簾、抽油煙機、溫濕度、煤氣報警等功能的智能控制。
[0005]其次，基于微軟MFC框架的體系結(jié)構(gòu)，探討了基于MFC框架的PC機應(yīng)用程序和基于Android平臺移動設(shè)備應(yīng)用程序的設(shè)計方法，以及MFC框架下WindowsSocket網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)。研宄了 WIFI網(wǎng)絡(luò)的接入手段，實現(xiàn)了家庭網(wǎng)關(guān)程序的編寫和Android智能手機客戶端開發(fā)。家庭網(wǎng)關(guān)界面簡潔，操作方便，且控制可靠。智能手機客戶端能實現(xiàn)對家庭環(huán)境信息的查看，以及對家電的控制。
[0006]再次，本系統(tǒng)采用三星公司的ARM9S3C2440最小系統(tǒng)板，基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在開發(fā)板上搭建BOA服務(wù)器，利用攝像頭采集實時視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程無線可移動的視頻監(jiān)控，并且在客戶端上利用客戶端界面或瀏覽器通過無線網(wǎng)絡(luò)訪問開發(fā)板，實現(xiàn)客戶端的實時監(jiān)控功能。
[0007]最后，本系統(tǒng)采用NXP公司的MFRC522非接觸刷卡模塊以及步進電機實現(xiàn)了智能門禁功能。并采用GSM模塊SIM900A實現(xiàn)了非家人進入房間時的短信提醒。
[0008]基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)是一個功能強大，性能優(yōu)越的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能克服現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)中普遍存在的一些問題，但對于智能家居系統(tǒng)的整體實現(xiàn)與應(yīng)用以及智能家居的普及來講，還有許多地方需要改進和擴展。例如:家庭控制子網(wǎng)協(xié)議僅涉及較為簡單的模擬量和開關(guān)量信號，對于數(shù)字電視機頂盒等較為復(fù)雜的設(shè)備缺乏相應(yīng)的支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種基于ZigBee的智能家居系統(tǒng)，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0011]一種基于ZigBee的智能家居系統(tǒng)，包括家居設(shè)備節(jié)點、家居主節(jié)點、家庭網(wǎng)關(guān)和智能移動客戶端，所述家居設(shè)備節(jié)點和家庭網(wǎng)關(guān)之間通過家居主節(jié)點進行無線連接。
[0012]作為本發(fā)明進一步的方案:所述家居設(shè)備節(jié)點包括射頻收發(fā)模塊、運算和控制單元、傳感和執(zhí)行模塊，所述家居設(shè)備節(jié)點的硬件核心為基于CC2530的ZigBee無線收發(fā)模塊，所述家居設(shè)備節(jié)點的底層終端主要包括三表計量節(jié)點、環(huán)境溫度濕度監(jiān)測和控制節(jié)點、報警信號采集節(jié)點、家電控制節(jié)點、燈光控制節(jié)點。
[0013]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述家居設(shè)備節(jié)點采用ZigBee精簡型設(shè)備，所述家居主節(jié)點采用全能型設(shè)備。
[0014]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述家居主節(jié)點包括至少一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)的FFD設(shè)備。
[0015]作為本發(fā)明再進一步的方案:所述家居主節(jié)點的工作過程包括:(I)系統(tǒng)初始化；(2)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更新；(3)節(jié)點通信。
[0016]作為本發(fā)明再進一步的方案:在家庭環(huán)境中布置ZigBee模塊作為家居設(shè)備節(jié)點以無線通信方式組織成網(wǎng)絡(luò)，家居設(shè)備節(jié)點負(fù)責(zé)監(jiān)測周圍一定范圍內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)、收發(fā)信號并進行數(shù)據(jù)處理，以ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為家庭控制子網(wǎng)，以家用PC機作為家庭網(wǎng)關(guān)以及家居控制中心，在Android平臺上通過WIFI無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)接入家庭子網(wǎng)，實現(xiàn)對家居系統(tǒng)設(shè)備的智能控制及遠程監(jiān)控。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:簡便高效、成本低、通用性強、擴展性好。
[0018]特色與創(chuàng)新
[0019](I)基于ZigBee技術(shù)實現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)的家電控制、家庭環(huán)境監(jiān)測、安防等功能，并實現(xiàn)了遠程監(jiān)控。
[0020](2)該系統(tǒng)在實際應(yīng)用時，家里有人可采用室內(nèi)終端模式，由家庭網(wǎng)關(guān)或智能終端進行操控；離開家時可采用外出模式，此時可借助智能終端進行監(jiān)測與控制。
[0021](3)通過修改視頻服務(wù)器MJPG的源碼，實現(xiàn)多平臺移植，可同時移植到LINUX\UNIXWINDOffS ;視頻采集接入設(shè)備可同時兼容USB和COMS設(shè)備。
[0022](4)客戶端軟件基于Android4.0Socket編程，結(jié)合自行設(shè)計的手機專用視頻控件，可以在任意一臺連接網(wǎng)的PC機和手機上進行實時信息監(jiān)控與控制。
[0023]本發(fā)明針對現(xiàn)有智能家居控制系統(tǒng)的特點及不足，提出了以ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為家庭控制子網(wǎng)，以家用PC機作為家庭網(wǎng)關(guān)以及家居控制中心，在Android平臺上通過WIFI無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)接入家庭子網(wǎng)，實現(xiàn)對家居系統(tǒng)設(shè)備的智能控制及遠程監(jiān)控。
[0024]首先，深入分析了 ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)概念，設(shè)計并實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)配置、網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)、端點綁定及數(shù)據(jù)傳輸機制。可完成燈光、窗簾、抽油煙機、溫濕度、煤氣報警以及人體紅外等功能的智能控制。
[0025]其次，基于微軟MFC框架的體系結(jié)構(gòu)，探討了基于MFC框架的PC機應(yīng)用程序和基于Android平臺移動設(shè)備應(yīng)用程序的設(shè)計方法，以及MFC框架下WindowsSocket網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)。研宄了 WIFI網(wǎng)絡(luò)的接入手段，實現(xiàn)了家庭網(wǎng)關(guān)程序的編寫和Android智能手機客戶端開發(fā)。使得家庭網(wǎng)關(guān)不僅界面簡潔，操作方便，且控制可靠。智能手機客戶端可實現(xiàn)對家庭各種信息的查看和控制。
[0026]再次，本系統(tǒng)采用三星公司的ARM9S3C2440最小系統(tǒng)板，基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在開發(fā)板上搭建BOA服務(wù)器，利用攝像頭采集實時視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程無線可移動的視頻監(jiān)控，并且在客戶端利用客戶端界面或瀏覽器通過無線網(wǎng)絡(luò)訪問開發(fā)板，實現(xiàn)客戶端的實時監(jiān)控功能。
[0027]最后，本系統(tǒng)采用NXP公司的MFRC522非接觸刷卡模塊以及步進電機實現(xiàn)了智能門禁功能。并采用GSM模塊SIM900A實現(xiàn)了非家人進入房間時的短信提醒，使門禁系統(tǒng)可進行遠程操控。
[0028]基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)雖然是一個功能強大，性能優(yōu)越的系統(tǒng)。但對于智能家居系統(tǒng)的整體實現(xiàn)與應(yīng)用以及智能家居的普及來講，還有許多地方需要改進和擴展。這將會是我們未來發(fā)展的方向與目標(biāo)。
[0029]意義:智能家居的設(shè)計是為了讓人們過上更舒適、更安全、更便捷的生活方式的一種設(shè)計。它不僅僅是一項技術(shù)的創(chuàng)新與科技的進步，更是人們對更高層次生活的向往與追求。因此，智能家居的設(shè)計與未來的發(fā)展將會成為人類追求更高級生活方式的目標(biāo)。它將對人類的未來生活產(chǎn)生深遠的意義。
【附圖說明】
[0030]圖1為基于ZigBee的智能家居系統(tǒng)的總體框圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]請參閱圖1，本發(fā)明實施例中，一種基于ZigBee的智能家居系統(tǒng)，包括家居設(shè)備節(jié)點、家居主節(jié)點、家庭網(wǎng)關(guān)和智能移動客戶端。
[0033]家居設(shè)備節(jié)點包括以下三部分部件:射頻收發(fā)模塊、運算和控制單元、傳感和執(zhí)行模塊。射頻收發(fā)模塊作為系統(tǒng)中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通信接口，進行網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)無線連接和無線數(shù)據(jù)或指令的收發(fā)。節(jié)點終端的傳感和執(zhí)行模塊，主要進行非法闖入或者有毒氣體等意外災(zāi)難情況的探測、三表數(shù)據(jù)的采集、對各種網(wǎng)絡(luò)家電的控制。這種控制或者檢測功能需要通過運算和控制單元操作完成。在本系統(tǒng)中家居設(shè)備節(jié)點的硬件核心為基于CC2530的ZigBee無線收發(fā)模塊。CC2530可以用于的應(yīng)用包括遠程控制、消費型電子、家庭控制、計量和智能能源、樓宇自動化、醫(yī)療以及更多領(lǐng)域。
[0034]在家庭子網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器FFD設(shè)備充當(dāng)家居主節(jié)點，F(xiàn)FD負(fù)責(zé)監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)的正常運行，由它主導(dǎo)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立，完成網(wǎng)絡(luò)的初始化、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集等功能。子網(wǎng)中精簡功能設(shè)備充當(dāng)家居設(shè)備節(jié)點，主要完成傳感采集、查詢響應(yīng)等功能，家居設(shè)備節(jié)點相互之間不能進行通信，只能與家居主節(jié)點進行通信。家居主節(jié)點與家庭網(wǎng)關(guān)之間使用串口連接，可將數(shù)據(jù)上傳到家庭網(wǎng)關(guān)中。家庭網(wǎng)關(guān)是智能家居控制系統(tǒng)的核心部分，主要完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)各種設(shè)備之間的信息交換和信息共享，以及同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能。所述家居設(shè)備節(jié)點的底層終端主要包括三表計量節(jié)點、環(huán)境溫度濕度