關于智能家居遠程無線監控系統的設計

摘 要：本文重點分析智能家居遠程無線監控系統在設計過程中需要注意的各項事務，并且著重盤點無線傳感控制網絡的設計、傳感控制節點的設計以及系統數據通信協議的設計，還會融合ARM920T內核的S3C2440技術、QT技術、嵌入式Web服務技術以及無線組網的設計技術等進行全方位的思考和分析。旨在設計出一種全新的智能家居遠程無線監控系統。

關鍵字：智能家居;監控系統;無線傳感控制網絡;嵌入式Web服務

智能家居，主要指的是利用當前社會先進的科學技術與計算機和網絡技術而設計的一種無線傳感網絡系統。此次研究將在ARM920T內核的S3C2440技術以及嵌入式Web服務技術的基礎上進行智能家居遠程無線監控系統的整體分析與設計。該系統將通過智能家居的主機、ZigBee和Wi-Fi的無線傳感控制網絡技術，以及智能家居的客戶服務端軟件的構成等，滿足用戶對遠程無線監控的操作與應用。這對于當今時代的智能化服務與智能化生活理念有著很深的影響和現實意義。

一 ZigBee無線傳感控制網絡的設計

ZigBee網絡所使用的結構主要是網絡拓撲樹形結構，在整個無線傳感網絡體系中，是通過一個ZigBee協調器和兩個路由器以六個終端傳感器所構成的。其中，終端傳感器的節點主要包含：溫濕度的控制與調節節點、人體紅外檢測節點、火焰檢測節點、煙霧檢測節點、室內燈光管制節點、窗簾控制節點六個方面。

首先是調節器節點軟件的設計。調節器可以給服務終端的節點提供指令數據，并且可以通過廣播的方式將之傳遞出去。當終端節點受到指令之后，就會對應相應節點進行作業，把傳感器所收集到的信息以點播的方式供應到協調器上。期間，協調器需要增加與智能家居主機之間的串口通信程序，只有這樣才能實現數據的穩定傳輸。

其次是路由節點的軟件設計。路由器的本質是一個中介性質的存在。所以，它的作用主要是提高協調器節點和其他終端節點之間的通信速度與通信質量，滿足信息與數據在傳輸過程中的順利轉發。當路由器節點搜索到網絡信息以后，會自動對其進行綁定申請，并且在綁定成功之后，終端節點和協調器所發送的信息會通過路由器接受并轉發出去。

最后是終端節點的軟件設計。在終端節點的設計中，主要是對智能家電相關設備進行傳感器的數據模擬與采集，以及對家電家具進行控制。比如窗簾、門窗開關，火焰、煙霧檢測，睡眠環境的檢測，霧霾與空氣質量的檢測，能源消耗的檢測以及自動叫醒的檢測等。

二 智能家居的傳感控制節點設計

在此，通過電動窗簾的設計與控制節點展開分析：

電動窗簾是利用佳麗斯電機、窗簾主體、同步帶靜音軌道以及墻壁控制器構成的。在設計過程中，想要對窗簾進行控制，就要對智能家居的主機和電機進行反轉和正轉的設計，并且要結合滑輪帶動窗簾的自動開關進行思考。在電機中主要有三個接頭，第一個是公共接頭，第二個是正轉接頭，第三個是反轉接頭。公共接頭所承接的是220V的交流零線，而正轉與反轉接頭所承接的則是220V的交流火線。設計過程中需要考慮CC2530的抗干擾能力，并且要利用單片機外接的方式進行裝配。主機對于窗簾的控制指令也是通過CC230和單片機的串口通信進行互通的。為提高可靠性，可以在電動窗簾節點位置增加一個開合檢測設備，利用紅外檢測技術測試其穩定性。

三 智能家居系統數據通信協議的設計

在智能家居的設計過程中，會用到非常多的傳感器數據，特別是對執行控制類的數據應用是最多的。在實際操作當中，結合經常使用的設備類型，可以將之劃分為三個板塊。第一是感知類型的傳感器，第二是執行與控制類型的傳感器，第三是多媒體類型的傳感器。如果按照通信數據的位數對其進行劃分，則可區分為數據量和開關量兩種。在對智能家居系統數據的通信協議進行設計的時候，首先需要結合智能家居主機，以及協調器數據通信協議進行思考;其次要綜合ZigBee無線網絡中的各個節點數據通信進行分析;再次要高效利用擴展板和CC2530的小系統串口通信協議;最后要完成對智能家居數據通信協議現實應用效果的測試與分析。

總之，在當今的智能家居系統設計中，雖然可以滿足人們對智能化的絕大部分需求，但是仔細考量，其中依然存在各種問題。需要注意的有：對視頻監控所涉及的方面比較狹窄、對智能家居系統整體的安全性監管不甚健全、對節能與功耗的把控不是很嚴格。

參考文獻：

[1] 袁妙玲. 智能家居遠程監控系統的研究與設計[J].科技傳播，2018，10（11）：97-98.

[2] 孫永堅. 基于無線傳感器網絡的智能家居遠程監控系統研究與設計[D].吉林大學，2014.

作者簡介：楊麗（1981.9-），女，甘肅慶陽人，本科學歷，研究方向：中職信息化教學、影視后期制作。