南京物联传感技术有限公司Zigbee智能无线自动窗帘评测(二)

南京物联传感智能家居环境光检测器智慧启迪灵感用光点亮生活光一直是个美好的意向。

人们时常称颂感谢爱迪生发明了电灯，其实不如说是感恩他给黑夜带去了光明。

（南京物联传感无线ZigBee智能家居招商代理/智能家居智能安防系统/智能家居智能照明系统/智能家居智能家电控制系统/智能家居环境监测系统）日夜更迭，昼夜变幻，这些摸不找看不见的时间流逝我们都是通过光来感知和体会的。

因此它在我们的生活中占据着十分重要的地位。

光有很多的作用，有利用太阳光转化成太阳能进行能源供给，也有利用人造光的热能进行生产活动，在光能的转化方面，我们已经创造了很多的设备，而在利用光的强弱变化进行探测控制领域，南京物联传感技术有限公司也研制出一款设备，叫做无线光探测器，应用于家庭生活环境的人性化智能体验。

一个圆形的小盒子，就能够敏锐地探知光线，通过光照的强度变化进行反馈。

从表面上看，也就是一个拳头大小的东西，但是麻雀虽小，五脏俱全，小小的盒子里。

容纳了各种精密的芯片和线路，他们将光转化为电子信号，实现我们在家庭环境中的各种需要。

既然是探测器，又是捕捉光这样灵敏的东西，那它自身也需要高度的精确，只需要将它放在采光处，它就会默默开始工作，追踪光影变幻的脚步，没有身影不占空间，但是在需要它的时候，它就在身边。

光探测器最基本的一个作用就是探测光照的强度，但是物联还将它的作用充分发挥，小小的探测器还能联动厚重的窗帘，为家庭生活带来极大改变。

家中有窗帘的人都知道每天开关窗帘是一个不麻烦，但是每天重复难免会觉得繁琐的一件事情，光照传感器就彻底省去了这个步骤，它装在外面，每天太阳升起的时候，阳光满地，在我们还没有睡醒的时候，窗帘就已经为我们悄悄打开，我们醒过来的时候已经是大好的光景，不需要再爬起来拉窗帘，不需要再被突兀扑来的阳光惊动尚在回味的好梦。

在本地工作的同时，它还能够通过远程的客户端进行控制，这个是一般的探测器无法做到的，为了满足智慧家居的体验要求，它也是一个极为聪慧的存在，我们可以将它和窗帘联动，同样也可以将它编入到整个的场景中。

2012中国三大智能家居品牌第一名：南京物联传感技术有限公司物联传感的数字终端是典型的权威研发生产无线zigbee技术公司，它的最大特点就是不仅为用户节省了投资成本，节省了布线、安装、调试、售后等繁琐的施工程序，同时为用户提供了更多智能家居控制的功能，它还可将用户与社区物业进行联网控制，实现更多信息互通的功能。

对于中国现阶段以“小区”居住环境为主的国情来说，从来没有这么便宜的智能家居产品，用户们得到了最大实惠。

物联传感技术有限公司是中国领先的物联网设备和解决方案提供商。

基于客户需求持续创新，在物联网传感器、物联网模块、移动物联网和云计算等几大领域都确定了行业领先地位。

凭借在物体感知、控制器等领域的综合优势，公司已经成为物联网时代的领导者。

目前，我们的产品和解决方案已经应用于多个物联网重点示范项目，成为全国各地物联城市建设的重要技术支撑力量。

我们以让人们感知真实的世界为愿景，运用各类传感器，帮助不同地区不同行业的人们更加直接、自由、平等地获取信息，消除各种信息偏差。

为应对日益严重的气候变化及各种地质灾害，我们通过领先的低碳解决方案，帮助客户用绿色环保的方式创造最佳的社会、经济和环境效益，维护人类的长远发展和安全。

使它不受空间上的使用限制，可以穿墙、楼上楼下的随意控制不同房间中的电器，这也是物联网zigbee 无线技术的一个应用。

三大智能家居品牌——第二名：飞利浦荷兰皇家飞利浦电子公司智能生活，尽在享受荷兰皇家飞利浦电子公司是一家“健康舒适、优质生活”的多元化公司，致力于通过及时地推出有意义的创新来改善人们的生活质量。

作为全球医疗保健、优质生活和照明领域的领导者，飞利浦基于对客户需求的了解以及“精于心简于形”的品牌承诺，将技术和设计融入到了以人为本的解决方案中。

总部位于荷兰的飞利浦公司在全球拥有大约120, 000名员工，销售和服务遍布世界100多个国家。

其2010年的销售额达223亿欧元，并在心脏监护、紧急护理和家庭医疗保健、节能照明解决方案和新型照明应用、以及针对个人舒适优质生活的男性剃须和仪容产品、便携式娱乐产品以及口腔护理产品等领域均居于世界领先地位。

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© 南京物联传感技术有限公司，2012出版号：2012-0392.1Ⅰ.产品简介WL-FD-A物联无线烟雾（火警）探测器，主要用于检测室内外空气中的烟雾浓度，并通过ZigBee无线网络自动向移动智能终端等控制设备发送报警信号。

本产品以其独特的专业性能，广泛应用于智能家居、智慧旅店、智能建筑等系统中。

Ⅱ.功能特点支持ZigBee HA协议ZigBee设备类型：中继器安装不需要任何电缆兼容wulian报警设备可固定在室内的任何位置专利设计、体积小、重量轻、美观大方智能分析真伪火情抗干扰能力强，灵敏度高Ⅲ.功能图示说明多功能按键主体 绿色LED 灯红色LED 灯 底座12V 电源接口Ⅳ.安装步骤（一）用两颗螺丝，将本产品的底座固定在合适的位置；（二）接入12V电源适配器；（三）将本产品的主体对准底座上的卡槽，顺时针旋转，直到固定。

Ⅴ.使用方法一、联网设置1、本产品需要与通信网关配套使用；2、快击【多功能按键】4次，加入ZigBee网络；单次快击时间不超过1秒加入ZigBee网络后，绿色LED灯长亮2秒后熄灭3、加入ZigBee 网络后，设备向网络中的CIE 设置发送登记（ENROLL ）请求（注：此功能选配）；4、长按【多功能按键】10秒后，恢复为出厂设置。

登记成功后，绿色LED 灯快速闪烁3次绿色LED灯连续闪烁4次（恢复出厂设置默认为不加入ZigBee网络）二、下载软件（一）、请根据不同的移动智能终端，选择对应的操作软件：1、Android用户请到“Play 商店”中搜索“wulian”或“智能家居”，选择“智能家居”软件下载；2、iPhone、iPad用户请到“APP Store”中搜索“wulian”，选择“Smart Home”或“智能家居”下载；3、用户也可直接登陆官网下载：。

干货！智能照明无线传输2种协议深度对比分析ZigBee技术的出现，彻底解决了智能家居最后一百米的网络传输问题。

南京物联董事长朱俊岗表示，ZigBee技术是无线技术的一种，ZigBee在智能家居最后一百米的解决地位并非意味ZigBee将取代WiFi或者蓝牙，每种无线技术都有市场定位。

朱俊岗认为，ZigBee具有一定的安全性。

到今天为止ZigBee技术在全球没有被攻破的先例。

有人或者同行乃至竞争对手会讲，ZigBee至今都比较安全是以为内它目前的利用率不高、市场占有率不高，但是我们要知道，ZigBee网络最初是在工业领域里面应用的，工业领域里面数据的价值对很多人来说非常敏感的。

同行会想方设法得到这些数据，所以说攻破它的手法会更高明，但也没有出现过这样的案例。

其次，ZigBee有自修复能力。

因为它是一个网状网，某一个设备坏了或者节点坏了，下面的设备会自动寻找其他的节点，自动组成网络。

第三是它的网络规模比较大。

会承载家庭未来的应用。

第四就是它的低功耗，而且随着芯片制造能力的提升，它的功耗会越来越低。

智能照明的出现伴随着物联网、LED照明、无线通信等技术的发展，其典型特征是照明设备的单独可控、方便灵活的场景设定，并且可以与其他智能化信息系统进行无缝对接（如智能传感网、安全监控网、智能能源网等），以新颖的呈现模式满足不同的智能化照明需求，因此，智能照明系统需要提供方便易操作的系统升级改造方案，以适应需求的不断变化，而低功耗无线通信控制系统是其中关键的一环。

智能照明作为智慧工程重要组成部分，也是物联网体系中一个较好的应用呈现形式。

以基于低功耗无线传输的智能照明解决方案将是未来发展趋势，目前市场环境日趋成熟，相关标准的建立将是推动智能照明市场发展的助力。

目前在低功耗无线传输领域所使用的协议有很多，还未形成统一的传输规范。

下面以两个当前主流低功耗无线传输协议Zigbee和Jennet-IP的比较为例，对低功耗传输协议的特点和发展方向进行分析。

智慧家居解决方案智慧家居是新型的尝试与体会、甚至努力实现的家居生活方式。

是一种节能环保，收获快乐的途径。

遥控开锁已经不是什么新鲜事，那么，为什么在家开门的时候不这样呢？物联智慧家居的无钥匙进入系统将功能性将您带入全新境界，您只需按下您的手机按键，就能在开门的同时触发其他功能，音乐，灯光，空调同时打开。

什么？家门钥匙没带？……你OUT了，我进家门无需钥匙当您回家后，可启动控制终端（例如：智能手机）里的“欢迎回家”模式，将灯、空调、音响等受智能系统控制的电器打开，并调到先事设置好的亮度、温度、音量……怎么样，现在就把惊讶并羡慕的朋友带进家中吧……当您离开家的时候，也可通过控制终端开启系统设定的“再见”模式，可以关闭所有东西，同时启动安防系统。

门铃响，来客人了！可是现在您所处的位置远离大门怎么办？很简单，拿起智能手机。

因为它已经收到了系统发出的信息，并向您进行来访提示。

通过无线视频通话，您就可以全面了解来客的信息，并可通过智能手机开户大门。

安装于户外的物联无线红外入侵探测器是您可靠的第一道防线，它可以适用于每一个家庭。

它会自动为来访友人打开灯光，也会在夜里驱逐不请自来的入侵者。

它的质量优越，结构防水，与物联无线调光开关结合使用，还可任意调节灯光亮度，敏感度和开关灯时间。

希望一个开关控制玄关，大厅或者楼梯的一组灯具?希望一个开关控制电视、空调、音响……的同时开启？物联无线墙面开关就能胜任。

出于安防需要或者在欢迎朋友的时候可以使用低亮度的柔和光线，同时避免使用过量的电源，物联无线调光开关也是您明智的选择。

物联无线智能插座可安装在靠近门口的地方，或方便您使用吸尘器的通道上；如果您想在壁柜上装个灯时，它也可以提供电源。

基于先进的ZigBee/SmartRoom技术，采用无线布控，让您的玄关和门厅更添整洁优雅！过去，您需要学会操作各种各样十分复杂的设备，您的空调有一个遥控器，安保系统有一个遥控器，电视和音频设备的遥控器则更多，让您无所适从！现在，物联智慧控制系统为您提供简洁直观的操作，让您从这些困扰中解脱出来。

Wulian智能家居加盟介绍一，发展前景：一个全新的朝阳性新兴产业即将诞生——物联网。

物联网被十二五规划列为七大战略新兴产业之一，是引领中国经济华丽转身的主要力量。

从物联网的市场来看，至2015年，中国物联网整体市场规模将达到7500亿元，年复合增长率超过300%。

物联网的发展，已经上升到国家战略的高度，必将有大大小小的科技企业受益于国家政策扶持，进入科技产业化的过程中。

从行业的角度来看，物联网主要涉及的行业包括电子、软件和通信，通过电子产品标识感知识别相关信息，通过通信设备和服务传导传输信息，最后通过计算机处理存储信息。

而这些产业链的任何环节都会开成相应的市场，加总在一起的市场规模就相当大，可以说，物联网产业链的细化将带来市场进一步细分，造就一个庞大的物联网产业市场。

据思科最新报告称，未来10年，物联网将带来一个价值14.4万亿美元的巨大市场，未来1/3的物联网市场机会在美国，30%在欧洲，而中国和日本将分别占据12%和5%。

而智能家居将是物联网最重要的组成部分！也是最贴近民生的物联网项目，所以将获得最多人们关注的眼球！二，什么是智能家居你知道物联网吗？你了解智能家居吗？你可以想象把家带在身边的感觉吗？我们将为你把梦想变为现实，只需一部手机，无论你身在何地，都可以全方位的了解你的居家状态，随心所欲的控制家庭的自动化设备。

手机开门——家人外出忘带钥匙，你只需拿出手机轻轻一按就能畅通无阻。

居家安防——旅行外出担心家里失窃？物联帮你全天候布防，让你的旅行高枕无忧。

居家监控——工作间隙，思念家中宝宝，拿出手机就能看到他（她）迷人的微笑。

家电控制——炎炎夏日，回家途中提前15分钟启动空调，让你到家瞬间就能体验到清凉舒适。

场景控制——回家或则外出，就餐或则K歌，你只需一个手势，就能让你得到最想要的控制状态。

联动控制——让家充满了智慧，智能系统将根据你的想象而自然变幻，让享受生活变得更为值得期待。

简单理解就是人们可以通过手机，或本地或远程，随时随地的保障家庭的安全状态，控制家庭的电器设备。

基于ZigBee无线传感器网络的智能家居系统苏李果;朱燕【摘要】随着电子、计算机和通信技术的发展以及人们生活水平的提高，人们对每日息息相关的家居功能有了更高的期望。

为了改进现有大多数现场总线式系统布线和维护难的局面，提出了一种基于 ZigBee 无线传感器网络的智能家居系统实现方案。

该系统包括ZigBee无线传感器网络、智能家居网关和移动手机终端三个部分，可以通过智能家居网关直观地掌握所有节点上各种传感器的工作状态，集中对各种电器进行控制，并可通过移动手机终端实现远程控制。

经测试该系统运行良好，达到了预期的设计目标。

%With the rapid development of electronic, computer and communication technology and the improvement ofpeople's living standard, people have higher expectations for the home furnishing function. To improve the difficult situation of wiring and maintenance in the most fieldbus system, this paper provides a smart home system solution based on ZigBee Wireless Sensor network. This System includes ZigBee Wireless Sensor network, smart home system gateway and mobile phone end device. Users can master the working state of all the sensors in the nodes intuitively, and they can centralize control the Electrical appliances. And the remote control mode can be realized through a mobile terminal, too. After the test, this system works well and reaches the desired design goal.【期刊名称】《计算机系统应用》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P66-70)【关键词】ZigBee;无线传感器网络;智能家居;协调器节点;终端节点【作者】苏李果;朱燕【作者单位】闽西职业技术学院电气工程系，龙岩 364021;娄底职业技术学院电子信息工程系，娄底 417000【正文语种】中文21世纪是信息化的时代, 随着电子、计算机和通信技术的发展以及人们生活水平的提高, 人们对每日息息相关的家居功能有了更高的期望. 不仅要求住宅能满足一般的居住需求, 还越来越多地注重家庭生活中每个成员的安全、舒适与便利程度. 这样的需求促进了智能家居产品诞生, 它的基础平台是住宅, 集合了建筑布线、互联通信、家居安防、系统自控及音视频技术, 创建了一个高效的日常生活事务的管理系统, 有效地提升了家庭生活的安全、方便和舒适性, 并满足人们对于环保的需求. 自20世纪末智能家居的理念引入到国内, 经过了十多年的发展, 我国的智能家居的发展进入了融合演变期, 呈现快速增长的势头. 但目前大多数系统还是采用现场总线式的连接方式, 给布线安装和维护方面带来了不便[1]. 基于上述原因, 本文提出了一种基于ZigBee无线传感器网络的智能家居系统实现方案.1 系统架构与工作原理本系统主要由三部分构成: ZigBee无线传感器网络、智能家居网关和移动手机终端.ZigBee无线传感器网络由多个终端节点和一个协调器组成, 每个终端节点根据实际的监测需求连接多种传感器或受控设备——如温度、湿度、有毒气体、光敏、窗帘电机、红外遥控转发器等. 它将采集到的传感器数据汇聚至协调器, 并接收协调器发来的命令. 协调器通过UART串口连接智能家居网关, 负责与上位机控制软件进行交互.智能家居网关是整个系统的控制核心, 它是内部ZigBee无线传感器网络与外部互联网连接的中转站. 它具备可视化的界面, 在其上可对各终端节点的实时状态进行监控. 对内可通过ZigBee协调器转发各种查询和控制命令, 对外可提供TCP/IP Socket连接Server服务, 供移动手机终端连接, 实现无线远程监控[2].图1 系统构成2 系统硬件设计本系统中智能家居网关采用PC机作为运行环境, 因此主要对ZigBee无线传感器网络的硬件进行了设计. 系统选用了美国TI公司的CC2530作为无线通信的主控芯片, CC2530内部包含一个8051内核MCU, 拥有ADC、UART等丰富的外设资源, 同时还集成了高性能的射频收发器, 是一个典型的SOC片上系统. 它功耗极低, 数据传输响应时间短, 可满足本系统的设计需求.2.1 终端节点硬件设计终端节点需要完成传感器数据的采集, 定时发送至协调器, 并接受协调器发来的控制命令. 因此终端节点的硬件设计主要包括数据采集与控制模块、数据处理与无线通信模块和电源模块的设计.(1) 数据采集与控制模块该模块根据终端节点的需求选择各种不同的传感器或控制装置, 由于CC2530内部带A/D转换的外设功能, 因此对于输出为模拟量的传感器可以直连该芯片. 对于窗帘控制节点, 其上需连接光照强度检测传感器和控制电机的继电器. 前者选择光敏电阻, 采用分压电路的接法, 利用光照强度不同时其阻值改变导致两端电压值改变的特性, 可实现光照等级的采集, 用于窗帘自动开闭的控制. 继电器的选择应考虑其驱动电压, 由于CC2530的供电电源典型值为3.3V, 因此选择输入兼容3.3V的继电器.温湿度采集节点选择奥松电子的AM2301数字温湿度传感器, 它内部包含一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件, 并与一个高性能8位单片机相连, 采用单总线接口, 硬件电路上直连CC2530的P0.7端口, 可直接读出温湿度数据.有毒气体检测节点选择MQ-2气体传感器, 它的电导率随着空气中可燃气体浓度的增加而增大, 其输出的模拟电压值也随之变化. 本系统中将它的输出连接LM393电压比较器, 通过电位器改变比较参考电压值可进行气体报警灵敏度的调节.(2) 数据处理与无线通信模块本系统数据处理和无线通信功能分别使用CC2530内部的8051内核和射频收发器, CC2530为SOC片上系统, 具有很高的集成度, 所以其周边只需连接晶振和少量负载电容即可. 该模块连接了XTAL1和XTAL2两个晶振, 分别为32MHz和32.768KHz. 无线通信方面主要设计了天线电路, CC2530的射频输出为差分信号, 为了与天线的单端输出相连, 两者之间利用电感和电容设计了巴伦电路[3]. 在天线的选择上, 经过综合对比各种天线的性能, 选用SMA连接端子的鞭状天线. 数据处理和无线通信模块的电路原理图如图2所示.图2 数据处理与无线通信模块电路原理图(3) 电源模块本系统主要应用于家庭内部, 各个终端节点均能得到较为稳定的供电, 因此在供电方面选择电源供电. 使用5V直流电压输入, 选用AMS1117-3.3 DC/DC稳压芯片完成5V转3.3V, 为系统各个模块供电.2.2 协调器节点硬件设计协调器节点与智能家居网关连接, 它把从各终端节点汇聚的传感器数据转发到网关, 同时向各终端节点分发网关下达的控制命令. 协调器节点上无需连接传感器, 它在数据处理与无线通信模块和电源模块的硬件电路设计上与终端节点相同. 由于协调器与智能家居网关之间的连接端口为UART串口, 而且两者串口数据的电平标准不同——协调器上为RS232 TTL电平标准, PC端为USB接口标准, 因此系统选用PL2303芯片设计了USB与RS232 TTL电平互相转换的电路. PL2303芯片内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART, 具有较高的集成度, 在其周边只需连接12MHz晶振与两只电容即可构建最小系统. 协调器节点的USB转RS232接口的电路原理图如图3所示.图3 协调器节点的USB转RS232电路原理图3 系统软件设计系统软件设计包括ZigBee无线传感器网络中各个节点的程序设计、智能家居网关的监控软件的设计和移动手机终端软件的设计.3.1 数据通信协议由于ZigBee网络通信涉及查询和控制命令, 需要传输多种不同的传感器数据, 因此需要先对数据通信的协议进行设计. 数据以字节为单位, 系统规定了协调器节点的查询和控制命令的数据帧格式, 并对终端节点的响应帧格式进行了定义, 如表1所示. 其中“地址”为2个字节的短地址, “功能码”在Modbus协议的基础上针对实际应用进行扩展, “数据段”根据命令功能的不同和传感器数据位数的需求进行调整, “校验码”为前述内容的异或值.表1 ZigBee通信数据帧格式格式组成开始符地址功能码数据段校验码结束符字节数1 Byte2 Byte1 Byte0-N Byte1 Byte1 Byte 缩写STADDRFCDAXORED“功能码”的详细定义如表2所示, 查询命令所对应的“数据段”长度为0, 控制命令所对应的“数据段”长度为1.表2 功能码描述功能码FC描述数据长度 01查询所有终端节点的传感器数据002查询单个终端节点的传感器数据0 0A控制终端节点灯的亮灭1 Byte 0B控制终端节点窗帘开合1 Byte 0C外出模式, 关闭所有设备1 Byte3.2 终端节点程序设计终端节点的程序设计开发环境为IAR, 基于TI公司的Z-Stack 2007pro协议栈进行开发.终端节点在启动后先搜索协调器建立的网络并加入, 在传感器数据采集与上报的机制方面, 设计了两种模式, 一是定时采集自动上报; 二是只有接收到协调器发来的查询命令, 才唤醒节点采集并上报. 为了降低功耗, 系统设计以上两种形式当终端节点没有采集传感器数据时, 进入休眠状态[4]. 具体的程序工作流程如图4所示.图4 终端节点程序流程图3.3 协调器节点程序设计协调器在上电初始化后建立ZigBee网络, 收到终端节点的加入请求后, 允许其加入, 然后监听OSAL中串口接收事件或无线接收数据事件是否发生. 若收到智能家居网关通过串口发来的查询或控制命令, 则将其广播出去或单播给目标终端, 等待终端发回响应数据并通过串口发给网关, 然后再次进入监听状态. 若收到终端节点定时发来的传感器数据, 则直接通过串口发给网关, 最终也是再次进入监听状态. 具体的程序工作流程如图5所示.图5 协调器节点程序流程图3.4 智能家居网关软件设计本系统中智能家居网关以PC机Windows操作系统作为运行环境, 使用C++语言, 在Visual Studio 2005和数据库开发环境下, 设计了监控管理软件. 智能家居网关和ZigBee协调器节点之间采用UART串口连接, 使用MSComm控件实现了两者之间的串口通信[5]. 软件使用可视化控件直观地展示了终端节点上各种传感器的工作状态, 记录了温湿度的变化曲线. 同时为了扩展系统的远程控制的功能, 使用VC++中的Socket编程实现了TCP服务器端, 提供给远程移动手机终端连接. 通过该监控管理软件, 用户可直观地掌握所有传感器节点的工作情况, 并可集中对各种电器进行控制. 该监控管理软件的界面如图6所示.图6 智能家居网关监控管理软件界面3.5 移动手机终端软件设计移动手机终端选择Android系统作为运行平台. 终端软件的设计主要包括3个方面的内容: 一是与智能家居网关之间基于TCP/IP协议的socket通信; 二是各种传感器实时信息的更新与控制命令的传送; 三是人机界面的设计.Socket通信模块的程序设计使用了Android系统的进程间通信的机制 , 并加入了Service、Broadcast Receiver和Activity组件实现相关功能, 该模块的程序架构如图7所示.图7 移动手机终端socket通信模块程序架构从上图中可以看到, 用户在UI界面中启动连接socket服务的请求, 然后连入智能家居网关的socket服务器. 连接建立以后, 启动一个新线程, 用于发送控制命令以及接收返回的传感器实时信息. 同时该进程将传感器实时信息以广播的形式发给UI 界面的Receiver进行刷新显示.人机界面的设计主要包括socket服务器连接界面和主功能界面的设计. 主功能界面实现ZigBee各终端节点的传感器信息的实时显示, 如: 温度、湿度、可燃气体泄漏和光照度等, 同时设计了针对家中电器控制的功能模块, 如: 照明灯、风扇等, 情景模式页面设计了离家模式和在家模式, 可根据需要统一对各种传感器和电器进行控制. 设计好的人机界面如图8所示.图8 移动手机终端人机界面4 系统的连接实现与测评系统设计完成后, 为了验证方案的可行性, 对其进行了连接实现与测评. 取五个节点,其中一个为协调器, 通过UART串口连接智能家居网关, 其余四个为终端, 分别连接温度、湿度、可燃气体检测等传感器和照明灯等家用电器.系统测试主要包括组网的速度与稳定性、传感器数据采集的准确性、数据传输的响应速度以及各个情境模式的工作情况. 经过测试, 所有节点上电后, 协调器组建ZigBee网络, 所有终端可正常入网, 整个过程在3秒完成并稳定长时间工作. 各终端节点的传感器数据采集准确, 温湿度传感器的误差控制在±0.5℃, 可燃气体检测传感器不存在误报现象. 当终端节点采集到的传感器数据发生变化时, 智能家居网关与移动手机终端上可以接近实时地刷新显示, 响应速度较高, 可以达到设计的要求. 在“离家模式”下, 断开所有电器的电源和关闭窗帘, 并保持光照、温湿度和可燃气体检测传感器的运行, 以提供报警功能; “在家模式”下, 关闭光照检测传感器, 由人工控制窗帘的开闭, 同时打开电器的电源便于控制.综上所述, 该系统中智能家居网关监控管理软件工作正常, 可以实时显示ZigBee网络中各节点的状态, 可集中对照明灯等设备进行控制, 并可提供移动手机终端连接实现远程控制, 达到了设计目标. 该系统发挥了ZigBee无线传感器网络组网简单、自组织性强、适合小数据远程传输的特点, 可适应智能家居系统的工作环境, 具有很强的实用性.参考文献1 黄文凤.智慧家庭中的智能家居产业发展现状及趋势.集成电路应用,2013(10):16–18.2 方志忠.基于ZigBee的智能家居系统的设计与实现.电子制作,2014(10):33–34.3 南忠良,孙国新.基于ZigBee技术的智能家居系统设计.电子设计工程,2010(7):117–119.4 王小强,欧阳骏,黄宁淋.ZigBee无线传感器网络设计与实现.北京:化学工业出版社,2012.5 李景峰,杨丽娜,潘恒.Visual C++串口通信技术详解.北京: 机械工业出版社,2010. Smart Home System Based on ZigBee Wireless Sensor NetworkSU Li-Guo1, ZHU Yan21(Electrical Engineering Department of Minxi Vocational and Technical College, Longyan 364021, China)2(Telecom Department, Loudi Vocational and Technical College, Loudi 417000, China)Abstract：With the rapid development of electronic, computer and communication technology and the improvement of people's living standard, people have higher expectations for the home furnishing function. To improve the difficult situation of wiring and maintenance in the most fieldbus system, this paper provides a smart home system solution based on ZigBee Wireless Sensor network. This System includes ZigBee Wireless Sensor network, smart home system gateway and mobile phone end device. Users can master the working state of all the sensors in the nodes intuitively, and they can centralize control the Electrical appliances. And the remote control mode can be realized through a mobile terminal, too. After the test, this system works well and reaches the desired design goal.Key words：ZigBee; wireless sensor network; smart home; coordinator node; end device node①基金项目：湖南省教育厅科学研究青年项目(12B106)收稿时间：2014-11-19;收到修改稿时间:2014-12-29本系统主要由三部分构成: ZigBee无线传感器网络、智能家居网关和移动手机终端.ZigBee无线传感器网络由多个终端节点和一个协调器组成, 每个终端节点根据实际的监测需求连接多种传感器或受控设备——如温度、湿度、有毒气体、光敏、窗帘电机、红外遥控转发器等. 它将采集到的传感器数据汇聚至协调器, 并接收协调器发来的命令. 协调器通过UART串口连接智能家居网关, 负责与上位机控制软件进行交互.智能家居网关是整个系统的控制核心, 它是内部ZigBee无线传感器网络与外部互联网连接的中转站. 它具备可视化的界面, 在其上可对各终端节点的实时状态进行监控. 对内可通过ZigBee协调器转发各种查询和控制命令, 对外可提供TCP/IP Socket连接Server服务, 供移动手机终端连接, 实现无线远程监控[2].本系统中智能家居网关采用PC机作为运行环境, 因此主要对ZigBee无线传感器网络的硬件进行了设计. 系统选用了美国TI公司的CC2530作为无线通信的主控芯片, CC2530内部包含一个8051内核MCU, 拥有ADC、UART等丰富的外设资源, 同时还集成了高性能的射频收发器, 是一个典型的SOC片上系统. 它功耗极低, 数据传输响应时间短, 可满足本系统的设计需求.2.1 终端节点硬件设计终端节点需要完成传感器数据的采集, 定时发送至协调器, 并接受协调器发来的控制命令. 因此终端节点的硬件设计主要包括数据采集与控制模块、数据处理与无线通信模块和电源模块的设计.(1) 数据采集与控制模块该模块根据终端节点的需求选择各种不同的传感器或控制装置, 由于CC2530内部带A/D转换的外设功能, 因此对于输出为模拟量的传感器可以直连该芯片. 对于窗帘控制节点, 其上需连接光照强度检测传感器和控制电机的继电器. 前者选择光敏电阻, 采用分压电路的接法, 利用光照强度不同时其阻值改变导致两端电压值改变的特性, 可实现光照等级的采集, 用于窗帘自动开闭的控制. 继电器的选择应考虑其驱动电压, 由于CC2530的供电电源典型值为3.3V, 因此选择输入兼容3.3V的继电器.温湿度采集节点选择奥松电子的AM2301数字温湿度传感器, 它内部包含一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件, 并与一个高性能8位单片机相连, 采用单总线接口, 硬件电路上直连CC2530的P0.7端口, 可直接读出温湿度数据.有毒气体检测节点选择MQ-2气体传感器, 它的电导率随着空气中可燃气体浓度的增加而增大, 其输出的模拟电压值也随之变化. 本系统中将它的输出连接LM393电压比较器, 通过电位器改变比较参考电压值可进行气体报警灵敏度的调节.(2) 数据处理与无线通信模块本系统数据处理和无线通信功能分别使用CC2530内部的8051内核和射频收发器, CC2530为SOC片上系统, 具有很高的集成度, 所以其周边只需连接晶振和少量负载电容即可. 该模块连接了XTAL1和XTAL2两个晶振, 分别为32MHz和32.768KHz. 无线通信方面主要设计了天线电路, CC2530的射频输出为差分信号, 为了与天线的单端输出相连, 两者之间利用电感和电容设计了巴伦电路[3]. 在天线的选择上, 经过综合对比各种天线的性能, 选用SMA连接端子的鞭状天线. 数据处理和无线通信模块的电路原理图如图2所示.(3) 电源模块本系统主要应用于家庭内部, 各个终端节点均能得到较为稳定的供电, 因此在供电方面选择电源供电. 使用5V直流电压输入, 选用AMS1117-3.3 DC/DC稳压芯片完成5V转3.3V, 为系统各个模块供电.2.2 协调器节点硬件设计协调器节点与智能家居网关连接, 它把从各终端节点汇聚的传感器数据转发到网关, 同时向各终端节点分发网关下达的控制命令. 协调器节点上无需连接传感器, 它在数据处理与无线通信模块和电源模块的硬件电路设计上与终端节点相同. 由于协调器与智能家居网关之间的连接端口为UART串口, 而且两者串口数据的电平标准不同——协调器上为RS232 TTL电平标准, PC端为USB接口标准, 因此系统选用PL2303芯片设计了USB与RS232 TTL电平互相转换的电路. PL2303芯片内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART, 具有较高的集成度, 在其周边只需连接12MHz晶振与两只电容即可构建最小系统. 协调器节点的USB转RS232接口的电路原理图如图3所示.系统软件设计包括ZigBee无线传感器网络中各个节点的程序设计、智能家居网关的监控软件的设计和移动手机终端软件的设计.3.1 数据通信协议由于ZigBee网络通信涉及查询和控制命令, 需要传输多种不同的传感器数据, 因此需要先对数据通信的协议进行设计. 数据以字节为单位, 系统规定了协调器节点的查询和控制命令的数据帧格式, 并对终端节点的响应帧格式进行了定义, 如表1所示. 其中“地址”为2个字节的短地址, “功能码”在Modbus协议的基础上针对实际应用进行扩展, “数据段”根据命令功能的不同和传感器数据位数的需求进行调整, “校验码”为前述内容的异或值.“功能码”的详细定义如表2所示, 查询命令所对应的“数据段”长度为0, 控制命令所对应的“数据段”长度为1.3.2 终端节点程序设计终端节点的程序设计开发环境为IAR, 基于TI公司的Z-Stack 2007pro协议栈进行开发.终端节点在启动后先搜索协调器建立的网络并加入, 在传感器数据采集与上报的机制方面, 设计了两种模式, 一是定时采集自动上报; 二是只有接收到协调器发来的查询命令, 才唤醒节点采集并上报. 为了降低功耗, 系统设计以上两种形式当终端节点没有采集传感器数据时, 进入休眠状态[4]. 具体的程序工作流程如图4所示.3.3 协调器节点程序设计协调器在上电初始化后建立ZigBee网络, 收到终端节点的加入请求后, 允许其加入, 然后监听OSAL中串口接收事件或无线接收数据事件是否发生. 若收到智能家居网关通过串口发来的查询或控制命令, 则将其广播出去或单播给目标终端, 等待终端发回响应数据并通过串口发给网关, 然后再次进入监听状态. 若收到终端节点定时发来的传感器数据, 则直接通过串口发给网关, 最终也是再次进入监听状态. 具体的程序工作流程如图5所示.3.4 智能家居网关软件设计本系统中智能家居网关以PC机Windows操作系统作为运行环境, 使用C++语言, 在Visual Studio 2005和数据库开发环境下, 设计了监控管理软件. 智能家居网关和ZigBee协调器节点之间采用UART串口连接, 使用MSComm控件实现了两者之间的串口通信[5]. 软件使用可视化控件直观地展示了终端节点上各种传感器的工作状态, 记录了温湿度的变化曲线. 同时为了扩展系统的远程控制的功能, 使用VC++中的Socket编程实现了TCP服务器端, 提供给远程移动手机终端连接. 通过该监控管理软件, 用户可直观地掌握所有传感器节点的工作情况, 并可集中对各种电器进行控制. 该监控管理软件的界面如图6所示.3.5 移动手机终端软件设计移动手机终端选择Android系统作为运行平台. 终端软件的设计主要包括3个方面的内容: 一是与智能家居网关之间基于TCP/IP协议的socket通信; 二是各种传感器实时信息的更新与控制命令的传送; 三是人机界面的设计.Socket通信模块的程序设计使用了Android系统的进程间通信的机制 , 并加入了Service、Broadcast Receiver和Activity组件实现相关功能, 该模块的程序架构如图7所示.从上图中可以看到, 用户在UI界面中启动连接socket服务的请求, 然后连入智能家居网关的socket服务器. 连接建立以后, 启动一个新线程, 用于发送控制命令以及接收返回的传感器实时信息. 同时该进程将传感器实时信息以广播的形式发给UI 界面的Receiver进行刷新显示.人机界面的设计主要包括socket服务器连接界面和主功能界面的设计. 主功能界面实现ZigBee各终端节点的传感器信息的实时显示, 如: 温度、湿度、可燃气体泄漏和光照度等, 同时设计了针对家中电器控制的功能模块, 如: 照明灯、风扇等, 情景模式页面设计了离家模式和在家模式, 可根据需要统一对各种传感器和电器进行控制. 设计好的人机界面如图8所示.系统设计完成后, 为了验证方案的可行性, 对其进行了连接实现与测评. 取五个节点, 其中一个为协调器, 通过UART串口连接智能家居网关, 其余四个为终端, 分别连接温度、湿度、可燃气体检测等传感器和照明灯等家用电器.系统测试主要包括组网的速度与稳定性、传感器数据采集的准确性、数据传输的响应速度以及各个情境模式的工作情况. 经过测试, 所有节点上电后, 协调器组建ZigBee网络, 所有终端可正常入网, 整个过程在3秒完成并稳定长时间工作. 各终端节点的传感器数据采集准确, 温湿度传感器的误差控制在±0.5℃, 可燃气体检测传感器不存在误报现象. 当终端节点采集到的传感器数据发生变化时, 智能家居网关与移动手机终端上可以接近实时地刷新显示, 响应速度较高, 可以达到设计的要求. 在“离家模式”下, 断开所有电器的电源和关闭窗帘, 并保持光照、温湿度和可燃气体检测传感器的运行, 以提供报警功能; “在家模式”下, 关闭光照检测传感器, 由人工控制窗帘的开闭, 同时打开电器的电源便于控制.综上所述, 该系统中智能家居网关监控管理软件工作正常, 可以实时显示ZigBee网络中各节点的状态, 可集中对照明灯等设备进行控制, 并可提供移动手机终端连接实现远程控制, 达到了设计目标. 该系统发挥了ZigBee无线传感器网络组网简单、。

火爆的飞利浦Hue智控灯泡拆解分析前两天拿到了Hue，我们第一时间拆了一个，因为我们内心想要知道，一个传统意义上的照明大佬，注重基础技术积累的老古董公司，是如何放下架子做传统上一个台湾厂才会关心的小外设的，贝尔金的Wemo系列销售的惨淡还不够给大佬们一个教训吗？智能家居千人交流群222,548,834.但当手中拿起Hue的时候，这一切有了答案，我意识到，这不是一场试探性的游戏，而是一场战略性的革命，但从做工来看，无疑这是市面上难得一见的工业设计精品，与普通的国产LED不同，飞利浦的灯光系统使用了圈圈套圈圈设计，外部一圈使用类似塑料材质，方便用手把握不划伤手；内部一圈则是铝制的散热系统，整个空腔内电路使用了散热胶浇筑，大大的提高了散热效率。

LED驱动部分更是下足了功夫，11颗LED分工合作，让颜色的显示变的更加的均匀与协调；从控制盒上也动了脑筋，使用高速的32位STM方案+Ti2530 Zigbee的IC，通过RestFul接口的小型web服务器提供了二次开发的可能性，iOS虽然并非完美（iTouch上有点卡），但是在UE、UX 的设计上可谓简约而不简单，巧妙的色泽搭配，流畅的用户体验，这一切都显示，Hue这块产品，是一个精雕细琢的，充满诚意的艺术品，而非是传统大佬们制作的冷冰冰的工业货了。

三个组合（控制盒、Hue灯泡、iOS的APP）Hue底座内部（注散热胶的内核）长时间使用几乎无明显发热Hue灯泡的LED阵列（全色域）远大于标配的3灯RGB配色方案然而，飞利浦的诚意还并非仅是这些，随着Hue的上市，飞利浦第一次发起了开发者社区（和非官方的)，邀请程序员们一起完善和扩展Hue的功能（在我们眼里确实有不少需要完善的地方），这也是传统意义上硬件制造商很少做出的行为。

我们能看到的是，涉及到智能手机的硬件产品，由于存在着广泛的开放性，未来不能DIY和利用软件社区能力的制造商，将会越来越面临发展上的瓶颈。