采用ZigBee技术改善家居环境中空气质量系统方案软件设计

电子电路设计与方案
0 引言
随着信息化时代的到来，人们生活水平的不断提高，智能家居成为当前许多用户家庭装修设计的首选，究其原因，越来越多的人们发现在室内呆着的时间越来越多，对于室内环境要求日益增长，很多的室内污染尤其是室内空气的污染伴随着人们在室内活动时间的增长而增多，如装修污染、甲醛污染、吸烟污染、噪声污染、厨房油烟污染等等…这些“隐形杀手”时刻威胁着人们的健康。

本文研究了一种室内家居空气改善方案，由于智能家居装修成本的考虑选用了硬件成本较低且传输数据效率高的ZigBee技术。

通过技术手段和可靠的空气改善执行设备来降低空气中有害物质的浓度，通过这样的方法来降低室内空气污染，提高人们居住满意度。

1 系统设计
智能家居环境空气质量改善系统结构图如图1所示，这个改善系统主要包括三个方面：一、空气质量的检测传输网络（也就是ZigBee网络），空气质量的检测传输网络是由ZigBee的子节点（空气质量检测与传输传感器，各传感器根据设计需求分别安装在不同的房间对室内空气质量进行检测）和ZigBee中心节点组成（ZigBee中心节点是一个功能齐全的全功能硬件，相当于局域网络中协调器的作用，对于整个局域网进行组网、控制运行、管理与维护等）[1]；二、网络监控设备（举例来说有计算机和云平台，用于接收传输数据、运算、比较、发出指令等等）；三、改善执行设备等（中央空调、空气净化器、风扇等等）。

监控设备：他的组成部分有计算机和监控云平台，监控设备控制和管理着整个家居空气环境改善系统。

监控设备带有友好的人机交互操作界面，上面显示着这些设备检测到的全部数据，比如说室内家居环境内空气的湿度、温度、甲醛
ZigBee的子节点组成（主要由空气质量检测与传输传感器构成）：由温湿度传感器、CO传感器、CO2传感器、甲醛传感器等节点盒组成。

ZigBee的各个子节点传感器是无线传输控制网络的触觉神经系统，它们点与点之间不能传输通信，如果要进行信号的传输与通信则一定要通过具备全功能的中心节点来进行[2]。

ZigBee的中心节点组成（是整个网络的协调与管理者）：ZigBee的中心节点功能强大齐全负责整个无线空气改善系统的搭建、运行与维护。

它负责各个子节点传感器之间的信号传输、处理等[2]。

图2是家居环境空气改善系统的功能结构图。

改善室内家居空气环境中的各项指标如：空气湿度、甲醛的浓度、温度、CO的浓度及PM2.5浓度、CO2浓度等等是本文的研究方向。

如果当室内的人体红外传感器检测到房间有人时，红外传感器被激发它发出1的（1为数字信号在
采用ZigBee技术改善家居环境中空气质量系统方
案软件设计
万幸
（江西省电子信息技师学院，江西南昌，330096；江西省电子信息工程学校，江西南昌，330096）
摘要：随着科技的不断进步，人民生活水平持续提高，人们对于家居环境中空气质量的要求也在不断的提高，我们目前知道甲醛、PM2.5（可入肺细颗粒物）、CO等物质是在室内中对于空气进行污染的主要物质成分。

在家居生活中这些物质的出现不仅仅污染了空气环境更是对于人的身体健康造成了严重威胁。

本文提出了一种家居空气环境质量提高的解决方案，该方案基于ZigBee技术利用CC2530芯片通过家居环境空气传感器硬件来检测与采集空气中各项检测指标数据，并将数据通过传输子节点传到无线的监控设备如计算机、云平台等，从而上传到云端平台。

通过数据比对，如果采集数据高于标准值范围，平台控制执行设备来改善空气质量，如采集数据在标准范围之内则空气改善执行设备不工作。

关键词：家居环境改善；ZigBee；CC2530芯片；云平台
www�ele169�com | 13
2 软件设计
图
人体红外传感器的软件设计工作流程图如图4所示，
1信号，设红外传感器在30分钟后始终检测不到有人，那么监控设
空气颗粒物检测模块，该模块为集成模块主要用于检测家居
14 | 电子制作 2019年10月
电子电路设计与方案
环境空气中的PM2.5颗粒物浓度是否超标，如果传感器检测到PM2.5的值低于设定值，那么执行设备不工作，反之
温湿度及CO2传感器模块软件设计，如果室内环境中空气的温度不在设定值范围之内高于或者低于设定值，中央空调就将进行降温或者升温处理以此来达到温度设定目标。

如果空气中的湿度值不在设定值范围内高于或者低于设定值，那么中央空调将进入干燥的模式，或者加湿器进入加湿模式等等。

CO2传感器用于检测室内CO2浓度，假设空气中CO2的浓度不在设定值范围内高于或者低于设定值，那么将控制智能窗户，进行室内的通风处理以达到设定目标[5]。

工作流程图如图6所示。

3 结论与展望
通过调查研究走访智能家居市场需求，对于提高室内空气质量要求进行研究，通过整个系统层面的设计研究，从系统的架构方面，对各硬件部分进行软件的设计，通过系统集成实现了一个基于ZigBee网络的智能家居空气环境改善系
2
参考文献
＊ [1]潘伟,黄东.基于Zigbee技术的无线传感网络研究[J].计算机技术与发展,2008,17(09):244~247.
＊ [2]丁明玲,李林江.基于ZigBee的无线传感网络关键技术[J].广东通信技术,2017,37(12):69~72.
＊ [3]曲真真.对基于ZigBee技术的宿舍环境监控系统的研究[D].河南师范大学,2013.
＊ [4]冯英伟,王庆福,王启元.基于ZigBee技术智能家居系统的研究[J].河北建筑工程学院学报,2015,33(01):90~92.
＊ [5]胡昕.基于ZIGBEE技术的嵌入式智能家居系统的研究[D].天津工业大学,2017.
www�ele169�com | 15。