基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張蕾

摘 ?要：伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，信息技術(shù)與家居環(huán)境之間的聯(lián)系越來(lái)越緊密，信息技術(shù)已經(jīng)成為影響家居環(huán)境和質(zhì)量的重要因素，而且現(xiàn)代人對(duì)于家居的智能化水平要求也是越來(lái)越高，他們?cè)絹?lái)越享受智能家居在生活中帶給他們的便捷與舒適。在此大背景下，基于物聯(lián)網(wǎng)對(duì)智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)也因此受到了社會(huì)大眾的更多關(guān)注。該文將就此議題進(jìn)行深入的分析與探究。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) ?智能家居 ?遠(yuǎn)程控制 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN92 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（b）-0014-02

智能家居會(huì)是我國(guó)未來(lái)家居領(lǐng)域的一種必然發(fā)展趨勢(shì)，智能家居帶給人在生活上的更多便利以及舒適感讓更多的人對(duì)此產(chǎn)生了很大的興趣。與普通家居相比，智能家居最大的特點(diǎn)之一就在于其能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，這種模式的出現(xiàn)大大提高了現(xiàn)代家庭生活的舒適性與安全性，智能化管理也將現(xiàn)代人的生活方式提升到了更高的層次。

1 ?ZigBee網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

ZigBee網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，其優(yōu)勢(shì)主要包括系統(tǒng)建設(shè)成本比較低、自身?yè)p耗功率比較低、連接距離近、系統(tǒng)安全性高、支持多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等諸多方面。當(dāng)前ZigBee網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用效果非常好，其有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能家居的功能控制和檢測(cè)，基本上能夠滿(mǎn)足一般家庭的各種需求。此外，目前市場(chǎng)上能夠支持ZigBee網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的智能嵌入式芯片更新升級(jí)換代速度非常快，應(yīng)用效果也是越來(lái)越好，這就使得智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本逐漸降低，用戶(hù)的使用率也隨之增高很多。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)組網(wǎng)能力非常強(qiáng)，其不僅可以構(gòu)建樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)，還可以構(gòu)建形狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，筆者將就這3種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

第一，樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)。

樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)算是比較復(fù)雜的一種結(jié)構(gòu)，其形狀就好像樹(shù)一樣，一個(gè)主干，多個(gè)枝干，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就是有一個(gè)協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)，還有多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)組合形成的，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是通過(guò)這些節(jié)點(diǎn)之間反復(fù)擴(kuò)展連接而成。

關(guān)于樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建規(guī)則主要是這樣的：只有協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)可以擁有各自的子節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)是沒(méi)有自己的子節(jié)點(diǎn)的，但是，擁有同一個(gè)父節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)是相通的，其被稱(chēng)為兄弟節(jié)點(diǎn)。關(guān)于樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)的通信規(guī)則是：每一個(gè)節(jié)點(diǎn)只能和自己的子節(jié)點(diǎn)或者父節(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，也就是說(shuō)，如果離得近的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以直接聯(lián)絡(luò)，但是如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間離得比較遠(yuǎn)，那么這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)要想聯(lián)絡(luò)通信就必須要沿著樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)尋找到共同的節(jié)點(diǎn)之后才能夠完成聯(lián)絡(luò)。樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜一些，但是它的整個(gè)傳輸過(guò)程是非常靈活的，不會(huì)受到應(yīng)用層的影響和控制。

第二，星形網(wǎng)絡(luò)。

與樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)相比，星形網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)要相對(duì)簡(jiǎn)單一些。其只有一個(gè)協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)，這個(gè)協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)便是中心，所有終端節(jié)點(diǎn)都必須要通過(guò)這個(gè)協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)來(lái)建立聯(lián)絡(luò)開(kāi)展通信。

第三，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)是有相似之處的，但是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)非常大的不同點(diǎn)就是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)里面任何兩個(gè)臨近路由節(jié)點(diǎn)是可以自由傳輸數(shù)據(jù)的，其不必受到協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)的限制。這樣一比較，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的通信規(guī)則要相對(duì)更加靈活一點(diǎn)，通信效率自然也要高一點(diǎn)。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢(shì)就在于：即使其中某一條傳輸路徑出現(xiàn)了問(wèn)題或者發(fā)生了錯(cuò)誤，那么數(shù)據(jù)傳輸工作并不會(huì)受到影響，因?yàn)槠渌窂酵瑯涌梢酝瓿蛇@樣工作任務(wù)，而且網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)可以不斷擴(kuò)張成為更大的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是目前這3種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛、最受認(rèn)可的一種結(jié)構(gòu)。

2 ?系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸

建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之上的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)當(dāng)中，其中有一部分特殊設(shè)備的數(shù)據(jù)必須要采用高速傳輸?shù)姆绞讲拍艽_保子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的順暢性，因?yàn)閭鬏敂?shù)據(jù)量比較大，只有進(jìn)行高速運(yùn)算才能更好地確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性和準(zhǔn)確性。此外，因?yàn)楫?dāng)前的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，即ZigBee的數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)正處于不斷優(yōu)化的過(guò)程當(dāng)中，所以系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸體系也時(shí)刻都在變化著。其具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)主要具備以下幾種應(yīng)用方式：首先，該結(jié)構(gòu)通過(guò)傳感器把網(wǎng)絡(luò)中不同途徑和時(shí)間段搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集，之后將采集到的數(shù)據(jù)都傳輸?shù)较到y(tǒng)當(dāng)中，這些數(shù)據(jù)到達(dá)指定系統(tǒng)之后會(huì)被匯總到數(shù)據(jù)終端。然后，面臨智能家居突發(fā)事件時(shí)，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)會(huì)迅速將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絺鞲衅骼铮瑐鞲衅鹘邮盏綌?shù)據(jù)信息后會(huì)立即發(fā)出警報(bào)提醒，這種緊急傳輸方式做到了有效避免，將損失控制在最小程度，等到一切恢復(fù)正常以后，存在傳感器里面的數(shù)據(jù)信息還會(huì)繼續(xù)按照正常路徑輸送出去，繼續(xù)完成匯總處理任務(wù)。

第二，當(dāng)前智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸體系優(yōu)勢(shì)還是比較多的，其數(shù)據(jù)傳輸效率非常高，而且具有非常強(qiáng)的體系結(jié)構(gòu)抗干擾能力，輸送過(guò)程中還能夠?qū)崿F(xiàn)大量數(shù)據(jù)的跨速實(shí)時(shí)傳輸。這也是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)被應(yīng)用在多個(gè)場(chǎng)景之中的重要原因。目前，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸體系結(jié)構(gòu)在具體應(yīng)用中主要被分為五大層面，分別是網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)連接層、數(shù)據(jù)信息回基層以及物理層。

3 ?環(huán)形網(wǎng)絡(luò)分層控制

環(huán)形網(wǎng)絡(luò)分層控制系統(tǒng)是建立在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上的，而且環(huán)形網(wǎng)絡(luò)分層控制系統(tǒng)在構(gòu)建完成之后便可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)接入，無(wú)線(xiàn)通信工作也能夠自行開(kāi)展起來(lái)。除此之外，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是以協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)作為中心的，而深度則是由規(guī)范各節(jié)點(diǎn)之間的分層來(lái)確定的，這樣一來(lái)便能夠有效降低了資源的浪費(fèi)程度，數(shù)據(jù)爆炸的風(fēng)險(xiǎn)也得到了很好的控制。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)分層控制系統(tǒng)以數(shù)據(jù)匯集協(xié)調(diào)的方式實(shí)現(xiàn)了采集數(shù)據(jù)的目的，建立起一條控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)中的每一環(huán)都相當(dāng)于一層，協(xié)調(diào)者層次數(shù)為零，層與層之間的距離會(huì)隨著層數(shù)的增多而不斷增加，具體的分層方式是：首先，建立網(wǎng)絡(luò)之后，不管是協(xié)調(diào)者還是其他節(jié)點(diǎn)，所有層數(shù)都從零開(kāi)始;其次，從協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)出發(fā)，以發(fā)送分層確定幀的方式進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)，確保所有節(jié)點(diǎn)的信息都能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)通;再次，協(xié)調(diào)者節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的分層確定幀輸送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之后，如果目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本身層次數(shù)不是零，那么本身層次和分層確定幀的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)將會(huì)被系統(tǒng)做出對(duì)比，二者取其小，如果目標(biāo)節(jié)點(diǎn)本身層數(shù)是零，那么系統(tǒng)將直接被更新為分層確定幀的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù);最后，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)自身層數(shù)并不是固定不變的，其層數(shù)會(huì)不斷更新和變化，這就需要其分層確定幀之后再轉(zhuǎn)發(fā)處理。但是，如果目標(biāo)節(jié)點(diǎn)層數(shù)在一段時(shí)間內(nèi)并沒(méi)有發(fā)生變化，那么便不需要進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如果分層確定幀已經(jīng)分布到了整個(gè)控制系統(tǒng)之后，系統(tǒng)當(dāng)中的所有節(jié)點(diǎn)都存在著出現(xiàn)多次接受分布確定幀的情況可能性。所以，要想確保控制系統(tǒng)當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)過(guò)多的網(wǎng)絡(luò)資源消耗問(wèn)題，那么就必須要加強(qiáng)對(duì)確定幀具體轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)的控制。

4 ?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為了全世界范圍內(nèi)最受關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一，基于物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在很大程度上滿(mǎn)足了現(xiàn)代人對(duì)家具環(huán)境以及生活品質(zhì)的更高要求，其也有效推動(dòng)了智能家居的進(jìn)一步發(fā)展，有力拓展了智能家居的市場(chǎng)發(fā)展前景。

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