智能家居的系统架构和技术实现

软件开发・Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　基于物联网技术架构下智能家居系统的研究　物联网是新一代信息技术的　重要组成部分，其英文名称是：　“Ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　ｔｈｉｎｇ　ｓ”。　顾名思义，物联网就是物物相连　的互联网。本文从物联网的现状　开始分析，结合当前物联网存在　的技术以及实现其工作的原理和　功能上，分析并设计出一套较为　完善的智能家居系统，并通过分　析系统之间的各个模块，利用总　控主机的管理和控制，实现整个　家居智能系统的安防、家居监控、　家电智能等功能。　【关键词】智能物联网总控主机　随着计算机技术的不断发展，设备智能　化已经成为了一种新型的发展趋势，对于家庭　而言，采用新型的家居智能化成为了人们追求　舒适成活、安全管理以及高品位的理想生活。　物联网的诞生正是由于人们对于理想生活的追　求。本文将通过设计出一套通过互联网、移动　终端网络、无线传感网络构成的基于物联网的　智能家居系统。本系统具有通讯、安防、智能　控制等功能，其主要通过总控主机对各个分界　点进行管理控制，用户可以通过在外部的电脑　上网或者手机短信发送的方式，对家庭当中的　空调、电冰箱、洗衣机等家用电器进行控制，　并可以实现各个智能家居的远程控制功能。　１家居智能系统的工作原理　家居智能系统的总控主机是整个系统的　核心器件，它能够对系统内部的各个功能模块　进行管理和控制，并通过各个子模块反馈回来　的信息进行整理和分析。如图１所示，以太网　通信模块主要负责与外部互联网进行连接，　ＧＰＲＳ通信模块与移动网连接。当用户通过电　脑网络可以直接联系到家庭所使用的中央控制　器，并通过中央控制器的模块管理直接指挥各　个设备的运行。最终实现对设备的远程控制。　各种无线传感设备主要是通过传感的方　式获得当前设备的运行状态，通过无线发送的　方式传递到中央控制器中，并由中央控制器进　行分析，当前的状态是否符合标准的要求。这　使得整个设备可以出于无人控制下自动运行的　状态。例如：当我们远程控制电饭锅煮饭时，　我们通过互联网发出煮饭的指令，中央控制器　对电饭锅发出开始煮饭的开关，接着中央控制　对无线传感器发出指令，监控电饭锅的运行状　文／张琰　

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基于ARM和ZigBee智能家居系统的设计与实现

作者：王雷 陈晓君

来源：《数字技术与应用》2015年第09期

摘要：文章提出了一种基于ARM和ZigBee技术智能家居系统的设计方法，该系统在Ubuntu下使用Qt技术开发，采用C++语言编写代码。首先，在系统设计阶段，详细设计了系统的体系结构和工作流程；其次，在系统实现阶段，将整个系统分成安防报警、照明和温湿度管理三个功能模块进行实现；最后，经过测试，该系统在功能、性能和稳定性三方面均满足要求。

关键词：智能家居 ARM ZigBee Qt

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）09-0000-00

国外的智能家居系统，功能已经相对完善，但是价格昂贵，不适合国内普通大众消费。国内各个厂家的智能家居系统又各自为政，缺乏统一的行业标准。这些因素严重阻碍了智能家居的发展。所以，目前急需一个低成本、低功耗、标准化、适合中低端用户的智能家居系统。本文主要研究如何设计并实现一个基于嵌入式ARM和ZigBee技术的智能家居监控系统，目的是提高普通用户家居生活的安全性、方便性和舒适性。

1 系统设计

1.1 体系结构设计

该智能家居系统的体系结构如图1所示。系统的前端（右侧）是一个基于ZigBee的星型家庭网络，以协调器为星型网络的核心，终端由三大模块（安防、照明、温湿度）的信息采集节点和控制节点组成；后端（左侧）主要是基于ARM的嵌入式家庭网关，它是整个系统的核心，与内外网相连，用户通过它监控整个家居系统。

图1 体系结构

该智能家居系统主要由五部分组成：

（1）安防报警模块 为了提高家居生活的安全性设计了该模块，它主要包括四个节点：摄像头节点，以有线方式将视频数据直接传送给家庭网关，用于实时采集家居的视频信息和抓拍现场照片；烟雾采集节点，使用烟雾传感器实时监测环境烟雾浓度，并将监测结果通过ZigBee无线信号发送给协调器；霍尔门磁探测节点，利用霍尔传感器探测门窗磁场的变化情龙源期刊网

第３３卷第２期　２０１７年４月　上　Ｊｏｕｍａｌ　ｏｆ　海　电　力　学　院　学报　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｖｏ１．３３．Ｎｏ．２　Ａｐｒ．　２０１７　

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—４７２９．２０１７．０２．０１６　

基于ＣＣ２５３０和ＺｉｇＢｅｅ技术智能　

家居系统的设计与研究　

张毅，徐菲菲，雷景生，刘大明　

（上海电力学院计算机科学与技术学院，上海２０００９０）　

摘要：为了提升用户的体验度，实时掌握各类用电设备的状态，设计了融合ＺｉｇＢｅｅ和ＷｉＦｉ无线技术的智能　家居系统・该系统采用ＣＣ２５３０为核心板，外接ＲＦ无线射频收发器和继电器，结合电能计量芯片ＲＮ８２０９和　温湿度传感器ＤＨＴｌｌ，借助ＩＡＲ集成环境，实现了ＰＣ端和手机端的并发访问．实验结果表明，系统性能良好，　通讯稳定，通讯可靠距离可达５０　ｉｎ，具有很强的实用价值．　

关键词：用户体验度；ＺｉｇＢｅｅ技术；ＤＨＴｌｌ温湿度传感器；智能家居　中图分类号：ＴＰ１８　文献标志码：Ａ　文章编号：１００６—４７２９（２０１７）０２—０１９１—０５　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｍａｒｔ　Ｈｏｍｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

ＣＣ２５３０　ａｎｄ　ＺｉｇＢｅｅ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ＺＨＡＮＧ　Ｙｉ，ＸＵ　Ｆｅｉｆｅｉ，ＬＥＩ　Ｊｉｎｇｓｈｅｎｇ，ＬＩＵ　Ｄａｒｎｉｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９０，Ｃｈｉｎ口）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｕｓｅｒ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａ１　ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＺｉｇＢｅｅ　ａｎｄ　ＷｉＦｉ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　Ｓｍａｒｔ　Ｈｏｍｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｄｅ—　ｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｓｅｓ　ＣＣ２５３０　ａｓ　ｃｏｒｅ　ｂｏａｒｄ，ｅｘｔｅｒｎａｌ　ＲＦ　ｒａｄｉｏ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅ—　ｌａｙ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｕｔｉｌｉｚｅｄ，ｉｎ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｅｎｅｒｇｙ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ＩＣ　ＲＮ８２０９　ａｎｄ　ｓｅｎｓｏｒ　ＤＨＴＩ　１，ａｎｄ　ｗｉｔｈ　ＩＡＲ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ　ａｃｃｅｓｓ　ＰＣ　ａｎｄ　ｍｏｂｉｌｅ　ｐｈｏｎｅ　ａｒｅ　ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅ　ａｃｔｕａ１　ｔｅｓｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｇｏｏｄ　ｉｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｕｐ　ｔｏ　５０　ｍｅｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｓ￣ｏｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｖａｌｕｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：　ｕｓｅｒ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ；ＺｉｇＢｅｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＤＨＴ１　１　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｓｅｎｓｏｒ：　

智能家居系统设计与实现

随着科技的不断发展，智能家居系统成为了家庭生活中越来越受欢迎的一种趋势。智能家居系统可以通过各种传感器和智能设备，实现家庭生活的自动化管理，提高居住舒适度、便利度和安全性。本文将介绍智能家居系统的设计与实现。

一、智能家居系统的基本架构

智能家居系统的基本构成包括传感器和执行器、智能控制中心和用户界面。传感器和执行器是智能家居系统的感知和执行部分，通过接收家庭环境的各种信息，实现家庭设备的控制管理。智能控制中心是指智能家居系统的数据处理和决策部分，主要包括数据采集、数据传输、数据处理、决策执行等功能。用户界面是智能家居系统的交互界面，通俗易懂的操作界面可以使用户方便的进行系统管理和操作。

二、智能家居系统的关键技术

1、传感器技术

传感器技术是实现智能家居系统自动化管理的重要手段，智能家居系统需要多种类型的传感器来感知和反馈家庭环境信息。

温度传感器和湿度传感器可以用来感知室内温度和湿度信息，从而自动控制空调和加湿器。

光照传感器可以感知室内光照强度信息，从而自动控制窗帘和照明设备。

烟雾传感器可以感知烟雾信息，及时发出警报以保障家庭安全。

2、智能设备技术

智能设备是指在传感器技术基础上，通过智能控制中心发出指令控制家庭设备的设备。智能设备可以对传感器所感知的信息作出反应，自动调节家庭设备，以满足家庭成员的需求。

智能门锁是智能家居系统中的一种新型设备，可以通过无线网络连接和控制，实现安全的门锁控制和开锁操作。

智能安防摄像头可以实现家庭监控任务，对家里进行视频监控，及时发出警报以保证家庭安全。

智能水控制器可以通过自动控制，实现家庭水管的开关和水量控制，保证家庭用水的安全和环保。

3、智能控制中心技术

智能控制中心是智能家居系统的核心技术，主要包括数据采集、数据传输、数据处理和决策执行。智能控制中心可以通过多种传感器收集家庭环境信息，并进行处理和存储。同时，智能控制中心还可以通过各类智能设备来控制家庭设备的开关和操作。智能控制中心可以通过分布式数据采集和分布式数据库等技术，实现对家庭设备的集中控制和管理。智能控制中心还可以通过云计算技术和大数据分析技术，实现对系统数据的分析和管理，提高系统的智能化和优化。