基于物聯網智能建筑監測系統的研究

林翌陽 許亮

摘要：本文重點就智能建筑監測、控制上對物聯網和ZigBee技術進行了分析，并簡要討論了智能建筑中關鍵硬件、關鍵軟件的設計。關鍵硬件包括無線智能開關、無線智能插座、中央終端控制器、智能網關等；軟件則采用C/S方式進行信息傳輸及網絡管理，并提供雙向的通信交流，使便捷的人機交互成為可能。

關鍵詞：智能化 物聯網 ZigBee技術 C/S方式

中圖分類號： TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

1引言

隨著物聯網技術的發展，智能建筑業逐漸進入了人們的視野之中。通過互聯網和無線控制技術的使用，智能建筑用電系統將更加完善。

2物聯網、ZigBee通信方式簡介

智能建筑中物聯網架構可分為三層：感知層、網絡層和應用層。一般地，感知層是物聯網識別物體、采集信息的來源。所以感知層是由各種傳感器構成的，包括溫濕度傳感器、紅外線傳感器、攝像頭等感知終端。感知層又是物聯網最基本的設備層，需要將設備所處的環境數據進行收集整理，并移交給單片機做進一步的數據處理。網絡層則由各種設備數據網絡組成，負責傳遞由感知層獲取的信息，并上傳至數據處理中心進行分析。應用層為物聯網與用戶交互的接口，它與行業需求相結合，以實現物聯網的智能應用。

ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議。其特點是近距離、低成本、低功耗、短時延。由于ZigBee通信技術較為成熟，智能建筑用電系統只需搭載相應的通信模塊即可達到設計要求。

3系統硬件設計

傳統的建筑硬件設備只能人為的進行操作，但智能建筑中被采用的智能硬件設備則能通過無線智能模塊連接至用戶所構建的控制網絡中。此時，用戶只需通過控制終端便可實現對智能設備的實時監測與控制。系統方案框圖如圖一所示。

（1）無線智能開關。無線智能開關可以直接替換建筑中的傳統墻壁開關。通過開關內置的ZigBee模塊可以直接登錄到智能建筑中的信息處理中心所構建的互聯網中。用戶可通過手機終端應用程序或中央控制終端向其發出開關指令。這可使用戶擺脫傳統家居電器控制受地理位置的束縛，更加自由地控制智能建筑中用電設備。這種無線智能開關的原理是，通過互聯網連接搭載在智能開關上的無線通信模塊，從而遙控直接控制開關的單片機下位機，對開關進行操作。

（2）無線智能插座。由于一般的插座均有兩個及以上的開關接口，則要求與之連接的單片機可以設置為對多個不同開關進行單獨設置的工作模式，如此一來，用戶可根據自身需求情況來控制智能建筑中的用電設備。

（3）中央終端控制器。用戶終端控制器需要考慮到用戶使用的便捷性和操作性。所以可將中央終端控制器設計成具有可視化的界面的設備并配以觸摸屏，這樣可以實現對用電設備的統一的管理。

（4）智能網關。在智能建筑中，ZigBee通信方式是底層傳感器上傳數據給信息處理中心的主要方式。而ZigBee協議和以太網TCP/IP協議的交互連接是智能網關所需要實現的目標。而這種智能網關需要一方面搭載可支持ZigBee協議的無線收發模塊，另一方面需要搭載可供以太網連接的網絡接入模塊。兩個協議的溝通有無可以采用LWIP協議棧移植進行轉換。

4信息處理中心軟件設計

信息處理中心需要有獲取、分析、處理數據等基礎處理功能。在此基礎上，還需要為用戶提供最基本的人機交互。

信息處理中心應需搭載用戶服務器和建筑監控終端。監控終端需要和各個基礎傳感器建立基本聯系，同時用戶服務器需要通過互聯網同用戶建立起相應的聯系通道以保證用戶能監控信息處理中心的工作狀態。

而在這個設計中，信息處理中心同用戶的連接方式采用客戶-服務器方式（C/S方式）。在這種方式下，客戶是請求的提供方，服務器是服務的提供方。在這種方式下，客戶機只需要在通信時主動向服務器發起通信請求即可。而位于數據處理中心的服務器則可同時處理來自多個用戶的主動請求。一旦這種通信關系建立以后，通信便是雙向的，用戶和服務器的信息便可以交互。

5結語

隨著社會的發展，節能減排已經成為一個社會、一個國家需要考慮的重要問題。智能建筑作為未來社會同我們生活息息相關的科學發展方向，已經不再離我們那么遙遠。善用物聯網和無線控制技術，可以為我們以后的發展多開拓一條可持續化發展的道路。

參考文獻

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