物聯網傳感器技術在智能家居中的應用研究

霍志恒

摘要：傳感器技術在科學和國民經濟的各個領域扮演著越來越重要的作用，例如在工農業生產、科學研究及改善人民生活等方面。傳感器技術在物聯網中的應用更為突出。但是，由于國內傳感器產業化不足的原因，已經不利于物聯網的發展和推廣。本文概括了傳感器網絡在物聯網中的應用現狀，并分析了傳感器技術在物聯網中發揮的重要作用。

關鍵詞：物聯網；傳感器技術；智能家居；應用

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0112-02

傳感器的發展程度越高，物聯網走得越遠，是物聯網的各項組成部分中最為重要的一環。物聯網發展關鍵在于機器之間的協作，傳感器就是其心臟所在。物聯網的傳感器就是將多個傳感科技與軟體分析工具整合，推動生產效能、可靠性與安全的信息傳播會變得更快、更準確。傳感器提供物聯網應用系統的實時數據，獲得環境動態變化的信息，并通過傳感器準確、可靠、實時的采集和轉化處理與傳輸。

1 傳感器在物聯網技術中的作用

物聯網想要走得遠，要看傳感器的發展程度。不管是從機器間的信息協作、測量、分析到控制，都要靠傳感器來搜集信息。物聯網主要是由感知層、網絡層、應用層構成（如圖1），感知層是物聯網的各項組成部分中最為重要的一環。有了感知，才有物聯數據的采集和網絡上物體特征數據。

物聯網發展關鍵在于機器之間的協作，傳感器就是其心臟所在。在自動化流程的領域中，流程控管、流程安全、作業管理與資產利用等系統，皆需要使用傳感器來測量、分析與控制系統設置。將多個傳感科技與軟體分析工具整合，推動生產效能、可靠性與安全的信息傳播會變得更快、更準確。物聯網通過傳感器獲得環境動態變化的信息，并通過傳感器準確、可靠、實時的采集和轉化處理與傳輸， 提供物聯網應用系統的實時數據。

2 傳感器在智能家居中的應用的應用

智能家居也稱為智能住宅，國外稱之為“Smart Home”。智能家居是在居住環境中安裝智能家居系統。智能家居通過綜合布線、網絡通信、安全防范、自動控制技和音視頻等技術將家居生活有關的設備智能的聯系起來。

2.1 智能家居的應用及發展方向

智能家居中的家庭網絡通訊包括以下幾個特點：小數據量傳輸、實高時性信息、網絡容量大、數據安全可靠。近年來，大力發展無線網絡技術和相對成熟的Zigbee技術，極大提高了家庭智能化、網絡化。

2.2 基于ZigBee智能家居系統

Zigbee網絡主要包括協調器、控制接節點、傳感器節點，zigbee核心板是ZLG致遠電子結合多年的市場經驗和各行業用戶的實際需求，集成一系列不同層次的處理器，并結合現成、穩定、可靠的zigbee網絡協議，且可支持用戶快速二次開發的系列無線產品。該產品最大的特點，即用戶基于AMetal裸機軟件開發平臺，可快速將創意和想法轉化為產品，大幅簡化無線產品復雜的開發過程，使您的產品以更低的成本快速投入市場，由于其極簡的開發過程，在目前產品快速更新的時代具有獨特的優勢。整個系統不僅為人們提供智能、舒適、安全的家庭環境，還提供遠程信息監控能力，如圖2。

在Zigbee 網絡中協調器、各傳感器節點和控制節點的核心部分都是CC2530 核心板射頻電路。因為射頻部分是4層板，功能底板為雙層板，為節約成本將其分離將核心板以雙排插針方式插入功能底板，天線方式選擇SMA 有線天線使信號強度增強。

ZigBee設備按網絡功能分3種：網絡協調器（Network Coordinator）、路由節點（Network Node）及終端節點（IEEE Node）。前兩種都是FFD，可以與任何節點通信；終端節點是RFD，ZigBee的拓撲結構如圖3。

3 物聯網傳感器技術的發展趨勢

3.1 微型化

現代新型微型傳感器主要由硅材料構成的，具有非常明顯的優勢，包括反應快、體積小、靈敏度高、重量輕、成本低。近年來，微型傳感器在各大應用領域都有大量研發使用。傳感器的體積也越來越小，功能卻越來越強大主要得益于輔助設計（CAD）技術、微機電系統（MEMS）技術、計算機技術和集成電路技術、的快速發展。

3.2 智能化

智能化傳感器能夠進行邏輯思考和結論判斷，將會進一步擴展到化學、電磁、光學和核物理等研究領域。

3.3 多功能化

隨著多功能傳感器的快速發展，在農業、工業的生產中的作用尤為突出。主要是由若干種敏感元件組成，是一種體積小、功能多樣的新一代探測系統，傳感器的多種功能的實現主要依靠于敏感元件中不同的物理結構或化。物質及其各不相同的表征方式，是用單獨一個傳感器系統來實現的。

3.4 無線網絡化

傳感器網絡通過嵌入式系統對信息進行處理和隨機自組織無線通信網絡，綜合優化了分布式信息處理技術、傳感器技術、現代網絡及無線通信技術、嵌入式計算技術等，以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。能夠通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息。

4 結語

家庭信息化依靠物聯網的發展在于機器之間的協作來實現，傳感器就是其心臟所在。智能家居在自動化流程的領域中，流程控管、流程安全、作業管理與資產利用等系統，皆需要使用傳感器來測量、分析與控制系統設置。本文分析了傳感器在物聯網技術中的作用、傳感器在智能家居中的應用的應用以及ZigBee技術。

參考文獻

[1]張應福.物聯網技術與應用[J].通信與信息技術，2010，（1）：50-53.

[2]孔曉波.物聯網概念與演進路徑[J].電信工程技術與標準化，2009，（12）：12-14.

[3]丁露，梅恪.智能傳感器在物聯網領域中的應用[J].信息技術與標準化，2010，（8）.22-25.

[4]阮殿旭.唐大放.張曉光.劉旭東.Zigbee技術無線傳感器網絡在煤礦井下環境監測中的應用研究[J].煤礦機械，2008，29，（6）：163-164.endprint