物聯網智慧家居系統研究

楊陽

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.011

摘 要：智慧家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，本文探討了如何把帶有物聯網功能的家居設備通過ZigBee組網有機地結合起來，使整個系統能夠穩定有效地運營。

關鍵詞：物聯網 智慧家居 ZigBee

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0011-02

隨著信息技術特別是計算機、通信、網絡、自動控制以及物聯網、移動互聯的迅猛發展與提高，促使了家庭生活的現代化，衣食住行的舒適化，居住環境的安全化，人們對家居環境的安全性、舒適性、效率性、透明性提出了更高的要求。人類技術發展的最終目的和方向是服務于生活所需，越來越多家居產品不僅會具備簡單的智能，更要求整個系統在功能擴展、外延以及服務方面能夠做到簡單、方便、輕松、安全。智慧家居也正是在這種形勢下應運而生。智慧家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。

1 為什么采用ZigBee

局域網ZigBee是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議，與WiFi、藍牙等相比，其主要特點是低功耗、低成本、低速率、支持大量節點、支持多種網絡拓撲、快速、可靠、安全。具備近距離、低復雜度、自組織、低功耗等特色。由于其網絡可以便捷地為用戶提供無線數據傳輸功能，因此，在物聯網領域具有非常強的可應用性。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備，是智慧家居設備物聯的首選。

2 “智慧家居”系統結構

基于ZigBee的智慧家居主要包含網關集中控制系統、燈光控制系統、電機控制系統、智能家電管理系統、無線環境監測系統、智能遙控系統、智能安防監控系統、智能健康管理系統以及場景管理系統等。在家庭網關和每個子節點上都接有一個無線網絡收發模塊，通過這些無線網絡收發模塊，數據在網關和子節點之間進行傳送。

3 系統功能設計

主要解決的是如何把帶有物聯網功能的家居設備通過ZigBee組網有機地結合起來，使整個系統能夠穩定有效地運營。

3.1 網關集中控制系統

網關集中控制系統是智慧家居系統的“大腦”，屬于中心控制設備，用于集中控制基于ZigBee接入的智慧家居各子系統，功能強大，是智慧家居的總控制器，屬于最重要的一個系統。

3.2 燈光控制系統

實現對全宅燈光的智能管理。對燈光的控制可分為簡單的開關控制或者與把燈光控制系統接入家庭網關，做到復雜的燈光控制。可實現對每個房間的燈光的亮度調節、開關控制，場景組合控制，可以用遙控等多種智能控制方式實現對全宅燈光的遙控開關，調光，全開全關及“會客、影院”等多種一鍵式燈光場景效果的實現；控制路徑可以采用終端、WebPAD、以太網、手機WAP、電話等遠程控制。從而實現智能照明的節能、環保、舒適、方便的功能。

3.3 電機控制系統

電機是家庭中常常會用到的東西，如自動窗簾、遮陽板、自動門窗、自動水閘、自動煤氣開關等，電機控制系統把裝有無線通訊節點的電機產品統一組網，集成到一個電機控制系統中，智能控制，主動上報狀態，智能化管理。

3.4 家電智能自動控制

電器控制采用弱電控制強電方式，既安全又智能，多種智能控制方式：（1）通過家庭智能終端或無線彩色觸摸屏進行操作、控制；（2）通過撥打電話進行操作、控制；（3）通過Internet 對接入ZigBee的家電進行操作、控制。

實現對在家里飲水機、插座、空調、地暖、投影機、新風系統等進行智能控制，避免飲水機在夜晚反復加熱影響水質，在外出時斷開插排通電，避免電器發熱引發安全隱患；以及對空調地暖進行定時或者遠程控制。

3.5 智能遙控系統

通過一個集成的智能遙控器或是移動終端APP，就可以在家里任何地方遙控家里所有物聯設備。將ZigBee組網通過防火墻及密鑰等方式接入Internet，還可以隨時隨地進行家居設備的智能遙控。

3.6 智能安防監控系統

能夠實現防盜報警、消防報警、氣體泄漏報警、遠程監控和緊急求助報警等功能。依靠安裝在住宅周界和住宅內部各處的探測傳感器將信號進行采集，由智慧家居控制器進行智能判別，如果發現異常情況，則發出聲光報警，同時將報警信號通過網絡傳送到主人的移動終端，必要時發送到物業管理中心并轉發到110控制中心。

3.7 智能健康管理系統

可隨時隨地監測每個家庭成員的血壓、血糖、體重；準時按點提醒老人吃藥；老人不慎跌倒，會自動發出報警信號等。智能健康管理系統這些功能的實現可以有效地照顧每個家庭成員的健康，尤其對全天候護理老人效果更佳。

3.8 場景管理系統

智慧家居是為人們提供完善、貼心而又人性化的服務系統。人們往往希望這樣：當主人離開家了，屋內的電視、音響、空調等能夠自動關閉，而當主人回家后，空調可以優先打開，電視可以立即跳轉到主人喜歡看的頻道，熱水早已燒好等，而這些，可以通過情景控制系統來實現。它能夠實現如“在家、回家、休息、起床、離家”等各種模式下的燈光、電器、報警系統等的綜合設置管理。

4 結語

傳統意義上一般都認為智慧家居能夠帶來生活品質的提升，其實基于Zig Bee協議物聯網型智慧家居正在改變這些觀點，智慧家居行業發展至今，好高騖遠的風氣已漸漸淡化，已逐漸回歸其初衷——為用戶提供更便捷更舒適的生活，比日常生活更簡化的操作、更貼心的服務，最顯著的變化就是實用、方便、易整合。該系統推廣應用，前景廣泛，能夠為智慧家居開放性發展建設，提供基于科技型、信息化、物聯化、自動化監管、安全健康等理念的綜合管理解決方案。

參考文獻

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