基于ZigBee的智能家居物联网系统
基于ZigBee技术的智能家居系统
基于ZigBee技术的智能家居系统吴海军;吴伯农;杨芬【摘要】为了满足手机短信远程控制家电设备的需要,应用GR64和CC2430为核心开发了一种基于无线传感器网络的智能化短信远程控制系统.系统硬件部分主要由短信(SMS)收发模块、红外收发模块、微处理器模块、存储模块和供电模块等组成；软件部分给出了ZigBee无线通信协议的工作原理、家庭网关的设计流程.试验表明,该系统具有良好的可扩展性、低成本、低功耗、低延时、低复杂度等特点,在智能家居系统中具有广阔的应用前景.%To meet the need of SMS remote controlling household appliances, an intelligent SMS remote controlling system by using SMS transceiver module GR64 and microcontrollerCC2430 was developed based on wireless sensor network. The hardware and software of the system are introduced, and the test results are given. The system hardware has many functions, such as SMS transceiver, infrared transceiver, microprocessor module, nonvolatile memory module and power supply module. The flow chart and home gateway are given based on ZigBee protocol. The experiment shows that the system has characteristics of good expansibility, low cost, low power consumption, low latency, low complexity and so on, which also has a wide range of application prospects in smart home.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)015【总页数】4页(P43-46)【关键词】智能家居;家庭网关;红外线通信;SMS;ZigBee;GR64;CC2430【作者】吴海军;吴伯农;杨芬【作者单位】北方工业大学,北京 100144;北方工业大学,北京 100144;北方工业大学,北京 100144【正文语种】中文【中图分类】TN915-340 引言智能家居(Smart Home)又称智能住宅。
ZigBee传输模块下基于物联网的智能家居远程控制系统设计与实现
ZigBee传输模块下基于物联网的智能家居远程控制系统设计与实现作者：王学龙来源：《科学与信息化》2018年第18期摘要随着电子信息技术和物联网技术的不断发展和进步，GPRS/WIFI技术也融入了各类电子产品之中，嵌入式系统因而获得了良好的发展环境，智能家居受到人们的广泛关注和应用。
本篇文章所设计的基于物联网的智能家居远程控制系统利用了云平台服务器，能够实现在Android应用软件平台上来对家具设备进行操控，在ZigBee传输模块下控制设备中传感器以及信息数据的采集，同时，用户可实现通过GPRS/WIFI来进行远程操控。
该系统界面简洁、操作简单，具有很强的扩展性，对于智能家居产业的发展具有重要意义。
关键词云服务；物联网；GPRS；Android；WiFi近年来随着电子信息技术的不断发展和互联网的普及，万物皆可互联深入人心，物联网也成为网络技术应用的重要领域，成为研究者的研究热点之一。
与此同时，随着我国经济的高速发展，人们对于生活品质和家居环境的需求和逐年增高，智能家居市场在这样的大环境背景之下获得了良好的发展，其需求也越来越强烈。
基于此，将家庭中日常所使用的电气设备通过互联网平台予以整合，同时进行远程操控或实时监测已然成为人们的迫切需求，智能家居控制系统所要实现的主要目的是通过智能手机终端和云端服务器来实现对家居设备的监测和控制，最终实现远程操控，按照人们的意愿进行工作。
本篇文章研究了ZigBee、无线传输模块和GPRS/WIFI通信技术，并对其进行了有效整合，构建了新型的智能家居控制系统，能够达到予以设定的功能，具有良好的市场应用前景[1]。
1 系统总体设计本次所设计的智能家居远程控制系统中，实现了通过移动终端设备以及应用软件来对家居设备中的温度、湿度以及烟雾传感器的控制，通过组建了物联网系统，作为智能家具系统中的重要控制节点，手机应用软件可通过通信技术实现对控制器中断的信息互联和蔡总，即使用户距家千里，也能够对家电设备予以有效控制。
基于ZigBee技术的智能家居系统设计
基于ZigBee技术的智能家居系统设计智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
基于智能家居的最新定义，参考ZigBee技术的特点，设计出的本系统，在包含了智能家居必备系统(智能家居(中央)控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统)的基础上，加入了家居布线系统、家庭网络系统、背景音乐系统和家庭环境控制系统。
在智能家居的认定上，只有完整地安装了所有的必备系统，并且至少选装了一种及以上的可选系统的家居系统才能称为智能家居。
因此，本系统可以称为是智能家居。
1 系统设计方案该系统设计由家庭内被控制设备和远程控制设备组成。
其中家庭内被控制设备主要有能访问Internet的计算机、控制中心、监控节点和选择添加的家用电器控制器。
远程控制设备主要由远程计算机和手机组成。
系统组成如图1所示。
系统的主要功能有：1)网页前台页面的浏览，后台信息管理；2)通过Internet 和手机两种远程控制方式实现室内家用电器、安防和灯光的开关控制；3)通过RFID模块实现用户识别，从而完成室内安防状态的开关，在盗贼入侵时通过短信息(SMS)向用户报警；4)通过中央控制管理系统软件完成室内灯光及家电的本地控制和状态显示；5)利用数据库完成个人信息存储和室内设备状态存储，通过中央控制管理系统方便用户查询室内设备状态。
2 系统硬件设计系统硬件设计包括控制中心、监控节点和选择添加的家用电器控制器(这里以电风扇控制器为例)的设计。
2．1 控制中心控制中心主要功能有：1)组建无线ZigBee网络，把所有监控节点加入网络中，并实现新设备的接收；2)用户身份识别，用户在离家或归来时通过用户卡实现室内安防的开关；3)当有盗贼入侵室内时，通过向用户发送短信息报警。
基于ZigBee的智能家居控制系统的设计
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价 值 工 程
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 的 智 能 家居 控 制 系统 的设 计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｎｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇｅ ｎｔ Ｈｏ ｍｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｚｉ ｇ Ｂｅ ｅ
基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计—课程设计论文
机器人3课程设计（论文）题目：基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计摘要随着生活质量的日益改善和生活节奏的不断加快，人们的工作、生活日益信息化。
信息化社会改变了人们的生活方式与工作习惯，使得家居系统的智能化成为一种消费需求，智能家居系统越来越被重视。
因此，将家庭中各种通信设备、家用电器和家庭安保装置通过家居控制系统进行整合，并进行远程控制和管理，已经成为近年来一个热门研究课题。
关键词: Zigbee ；Z-Stack；CC2530芯片；智能家居The Design of Smart Home Control System Based on ZigBee Technology TechnologyABSTRACTWith the development of the science and economy，people’s living standard improves enormously.People may pay more and more attention to their living environment.Information society has changed people’S lifestyle and work habits to makeintelligent home system a consumer demand．Intelligent home system catches moreand more people’S attention.Thereforethe topic about the integration andmanagement of various communication equipments in home，household appliancesand home security devices combined by the intelligent home c ontrol system remotel，has become a hot research point in recent years．Key words: Zigbee; Z-stack;CC2530;Smart Home目录1绪论 (1)1.1无线传感器网络 (1)1.1.1无线传感器网络概况 (1)1.1.2无线传感器的应用现状 (1)1.1.3无线传感器的未来前景 (2)1.2基于Zigbee技术的无线传感器网络 (2)1.3论文结构 (3)2 Z-Stack协议栈 (4)2.1 Zigbee协议介绍 (4)2.1.1 Zigbee协议栈的结构 (4)2.2 Zigbee网络结构 (5)2.3 Z-Stack协议栈介绍 (6)2.3.1寻址 (6)2.3.2绑定 (9)2.3.3路由协议 (9)2.3.4数据发送函数 (10)2.3.5网络组建过程 (10)2.3.6数据接收函数 (10)3智能家居系统的实现 (13)3.1系统的整体介绍 (13)3.2系统硬件介绍 (13)3.2.1各类传感器模块 (13)3.2.2终端节点和数据汇聚模块 (15)3.3系统软件介绍 (16)3.3.1终端节点和数据汇聚模块软件设计 (16)3.3.2上位机（PC机）的监控界面 (18)4结论 (21)参考文献 (22)附录 (23)1 绪论1.1无线传感器网络1.1.1无线传感器网络概况无线传感器网络是指大量的移动的或静止的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。
基于ZigBee技术的智能家居系统的设计
基于ZigBee技术的智能家居系统的设计一、本文概述随着科技的飞速发展和人们生活品质的提高，智能家居系统已经成为现代家居生活的重要组成部分。
其中，ZigBee技术作为一种低功耗、低成本、低数据速率的无线通信技术，在智能家居领域得到了广泛应用。
本文旨在探讨基于ZigBee技术的智能家居系统的设计，包括其基本原理、系统架构、功能模块、硬件选择以及软件设计等方面。
通过深入研究和分析，我们将提供一种高效、稳定、可靠的智能家居系统设计方案，以满足用户对智能家居的需求，提升生活品质。
本文将首先介绍ZigBee技术的基本原理和特点，阐述其在智能家居系统中的应用优势。
接着，我们将详细介绍基于ZigBee技术的智能家居系统的整体架构，包括各个功能模块的作用和相互之间的通信机制。
在此基础上，我们将重点讨论系统的硬件选择和软件设计，包括传感器节点的设计、网络通信协议的实现以及用户界面的开发等。
我们将对系统进行测试和评估，以验证其性能和稳定性。
通过本文的研究和讨论，我们期望能够为智能家居系统的设计提供有益的参考和指导，推动智能家居技术的进一步发展。
我们也希望能够激发更多人对智能家居领域的兴趣和热情，共同推动智能家居产业的繁荣和发展。
二、ZigBee技术原理及其应用ZigBee技术是一种基于IEEE 4无线标准的低功耗局域网协议，专为低数据速率、低功耗和低成本的应用场景设计。
它采用星型、树型或网状拓扑结构，具有自组织、自愈合的特点，能够在设备之间实现可靠的数据传输。
ZigBee技术的主要特点包括低功耗、低成本、低数据速率、高可靠性、高安全性和良好的网络扩展性。
在智能家居系统中，ZigBee技术被广泛应用于各种智能设备之间的通信和控制。
例如，通过ZigBee技术，智能照明系统可以实现远程控制、定时开关、场景设置等功能；智能安防系统可以实现门窗传感器的实时监控、报警推送等功能；智能环境监测系统可以实现温度、湿度、空气质量等环境参数的实时采集和传输。
基于Zigbee无线网络智能家居系统的设计
基于Zigbee无线网络智能家居系统的设计一、系统架构设计智能家居系统的架构主要包括传感器、控制器、通讯模块和远程控制终端。
传感器主要用于采集家居环境数据，如温湿度、光照等，控制器用于处理传感器数据，并控制家居设备的开关，通讯模块用于与远程控制终端进行通讯，远程控制终端则是用户通过手机或电脑控制家居设备的界面。
在基于Zigbee无线网络的智能家居系统中，传感器和控制器采用Zigbee模块进行通讯，通讯模块则将数据传输到互联网上，远程控制终端通过互联网与通讯模块进行通讯，以实现远程控制家居设备。
整个系统架构如下图所示：[示意图]二、传感器设计1. 温湿度传感器：采用Zigbee无线模块，实时采集室内温湿度数据，并通过Zigbee 协议传输到控制器。
2. 光照传感器：采用Zigbee无线模块，实时采集室内光照强度数据，并通过Zigbee 协议传输到控制器。
3. 人体感应传感器：采用Zigbee无线模块，检测室内是否有人活动，并通过Zigbee 协议传输到控制器。
三、控制器设计控制器是智能家居系统的核心部件，负责接收传感器数据，进行数据处理，并控制家居设备的开关。
控制器的主要功能包括以下几个方面：1. 数据处理：接收传感器采集的数据，并进行处理，例如根据温湿度数据自动调节空调温度，或根据光照强度数据控制窗帘开合。
2. 设备控制：根据用户的指令或自动化算法，控制家居设备的开关，如灯光、空调、窗帘等。
3. Zigbee通讯：与传感器和通讯模块进行Zigbee通讯，以实现数据的收发和控制指令的传输。
四、通讯模块设计通讯模块是连接智能家居系统和互联网的桥梁，负责将数据传输到互联网上，以实现远程控制和监控。
通讯模块的主要功能包括以下几个方面：1. Zigbee通讯：与控制器和传感器进行Zigbee通讯，实现数据传输和控制指令的传递。
2. 互联网通讯：通过WiFi或以太网等方式，将数据传输到互联网上，实现远程控制的功能。
基于物联网的智能家居系统设计
基于物联网的智能家居系统设计在科技飞速发展的今天，智能家居已经逐渐从科幻电影走进了我们的现实生活。
基于物联网的智能家居系统，正以其便捷、高效和智能化的特点，改变着我们的生活方式和居住体验。
一、物联网与智能家居的融合物联网，简单来说，就是让各种物品通过网络连接起来，实现信息的交互和智能化控制。
而智能家居则是将家庭中的各种设备，如灯光、电器、安防系统等，通过物联网技术整合在一起，形成一个智能化的家居生态系统。
在这个系统中，每个设备都配备了传感器和通信模块，可以实时感知环境和用户的需求，并将信息传输到控制中心。
控制中心则根据预设的规则和算法，对设备进行智能化的控制和管理。
比如，当室内光线变暗时，智能灯光系统会自动开启；当室内温度过高时，空调会自动调节温度。
二、智能家居系统的组成部分1、传感器传感器是智能家居系统的“眼睛”和“耳朵”，负责感知环境中的各种信息，如温度、湿度、光照强度、声音、人体活动等。
常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、声音传感器、人体红外传感器等。
2、控制器控制器是智能家居系统的“大脑”，负责接收传感器传来的信息，并根据预设的规则和算法，对设备进行控制。
常见的控制器有智能网关、智能音箱、智能手机等。
3、执行器执行器是智能家居系统的“手脚”，负责执行控制器发出的指令，实现对设备的控制。
常见的执行器有智能插座、智能灯泡、智能窗帘电机、智能门锁等。
4、通信网络通信网络是智能家居系统的“神经”，负责将传感器、控制器和执行器连接起来，实现信息的传输和交互。
常见的通信网络有WiFi、蓝牙、Zigbee 等。
三、智能家居系统的功能设计1、智能照明控制通过智能开关、智能灯泡等设备，可以实现灯光的远程控制、定时开关、亮度调节、色彩变换等功能。
还可以根据不同的场景，如阅读、观影、聚会等，自动调整灯光效果。
2、智能家电控制通过智能插座、智能遥控器等设备，可以实现对家电的远程控制、定时开关、电量统计等功能。
zigbee在智能家居中的应用原理
Zigbee在智能家居中的应用原理什么是Zigbee技术？Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低功耗、短距离、无线通信技术。
它可以在广泛的应用领域中实现设备之间的远程通信。
Zigbee技术广泛用于智能家居系统，具有可靠性高、低功耗、灵活性强等特点。
Zigbee在智能家居中的优势和应用原理Zigbee在智能家居中有许多优势，它使得智能家居系统更加智能、高效和便捷。
以下是Zigbee在智能家居中的应用原理：1.无线控制和远程操作：Zigbee技术可以通过无线信号将智能家居设备连接到智能家庭控制中心，用户可以远程控制和操作各种设备，例如电灯开关、温控器、窗帘等。
2.低功耗和长寿命：Zigbee设备采用低功耗设计，可以通过更小的电池或电源持续工作数月甚至数年。
这使得智能家居系统更加可靠和节能。
3.自组织网络：Zigbee设备可以形成自组织网络，无需复杂的网络配置和管理。
当有新的设备加入网络时，系统可以自动识别并添加到网络中。
4.灵活的网状拓扑结构：Zigbee设备可以形成网状拓扑结构，每个设备可以直接与其他设备通信，提供了更好的覆盖范围和可扩展性。
5.安全和保密性：Zigbee使用加密算法对数据进行安全保护，确保设备之间的通信是安全的，使得智能家居系统不易受到黑客攻击。
Zigbee在智能家居中的具体应用场景Zigbee技术在智能家居中有许多具体的应用场景，以下是其中的一些例子：•智能照明系统：Zigbee技术可以用于控制智能照明系统，用户可以通过智能手机或智能显示器远程控制灯光的亮度和颜色，实现节能和个性化的照明效果。
•温控系统：Zigbee技术可以用于控制智能温控系统，用户可以通过智能手机设置房间的温度和湿度，实现智能化的节能和舒适性控制。
•智能安防系统：Zigbee技术可以用于连接智能安防设备，例如智能门锁、摄像头和报警器。
用户可以通过智能手机监控和控制家庭安全，实现远程查看和报警功能。
基于物联网技术的智能家居系统设计与实现
基于物联网技术的智能家居系统设计与实现智能家居系统是一种利用物联网技术连接家庭各种设备和系统，实现智能化控制和管理的系统。
基于物联网技术的智能家居系统设计与实现可以有效提升家庭生活的便利性、舒适性和安全性。
以下是关于智能家居系统设计与实现的详细内容。
一、智能家居系统设计原理和架构1. 原理：智能家居系统通过传感器采集环境数据，经过传输和处理后，控制器根据预设的规则和用户需求，调节设备状态，实现对家庭设备和系统的智能化控制。
2. 架构：智能家居系统的主要组成部分包括传感层、传输层、处理层和应用层。
传感层负责采集数据，传输层将数据传输到处理层，处理层进行数据处理和决策，应用层负责用户界面和设备控制。
二、智能家居系统的主要功能1. 环境感知与控制：通过温湿度传感器、光感传感器等感知环境信息，并自动调节空调、照明等设备，提高生活舒适度和节能效果。
2. 安防监控与报警：利用摄像头、烟雾传感器、门磁传感器等实现对家庭安全的监控和报警功能，及时发现异常情况并提示用户。
3. 能源管理：通过智能电表和电器控制器实现对家庭电力消耗的实时监测和控制，优化能源使用，降低能源浪费。
4. 远程操控与监控：用户可以通过智能手机、平板电脑等远程设备，实时操控和监控家庭设备，随时随地享受智能生活。
5. 健康监测与辅助：智能家居系统可以集成健康监测设备，如心率监测器、血压计等，为用户提供健康状况的实时监测和辅助。
三、智能家居系统的实现技术和关键问题1. 通信技术：智能家居系统中各设备之间需要通过无线通信或有线通信进行数据传输，常用的通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等。
2. 数据处理和决策算法：传感器采集到的数据需要经过处理和分析，通过合适的算法进行决策，实现智能化控制。
3. 设备互联与集成：不同厂商的智能设备可能使用不同的协议和接口，需要进行设备互联和集成，确保系统的兼容性和可扩展性。
4. 安全与隐私保护：智能家居系统涉及到用户的个人信息和家庭安全，需要采取合适的安全措施，防止数据泄露和系统被黑客攻击。
基于ZigBee的智能家居控制系统
基于ZigBee的智能家居控制系统作者：刘玮冷震北来源：《电子技术与软件工程》2016年第14期摘要为了实现家居环境监测的远程化控制，设计一种基于物联网的智能化家居控制系统。
将家庭环境监测传感器，家用电器，控制器等组成物联网，以实现对居住环境的远程控制。
以CC2530 芯片为核心设计了ZigBee终端节点，采用星状网拓扑进行ZigBee无线组网。
并且利用SIM900M为主芯片的GPRS模组实现短信报警和手机控制，采用短信AT命令实现3G模块短信传输。
该智能家居控制系统可以满足家居设备远程监控的需求，系统实现具有成本低，操作方便，功耗低，具有一定的推广价值。
【关键词】CC2530 ZigBee 无线传感网 GPRS随着科学技术的不断进步和人们生活水平的逐步提升，人们对生活的要求越来越高。
伴随着物联网技术在全球的兴起，这项技术已经逐步应用于智能家居设备里。
为用户提供便利，舒适，智能化的生活体验。
目前，国内已经有多家设备生产商已经提出并研发了相关智能化的家居产品，但是这些产品价格较高，应用的领域各不相同，很能统一形成一个整体化的系统应用。
为此，本文基于ZigBee，gsm等无线通信技术，提出建立一种基于物联网技术的智能家居远程控制系统。
该系统具有成本低，功耗小，结构简单，操作简便，便于大规模普及等特点。
1 系统总体设计系统融合了ZigBee无线传感器技术，wifi无线通信网络，GPRS无线通信技术以及互联网络。
实现了基于ZigBee技术的传感器的无线组网及数据的传输，基于GPRS的手机短信报警和手机通讯控制，可以通过互联网和移动通信实现家居环境监测，家电设备远程控制等功能。
本系统的实现主要包括三个部分，数据采集部分，数据传输部分和网络控制部分。
其中数据采集部分由多种传感器节点组成，这些传感器用来采集室内环境的数据，监测房间环境的变化。
例如使用温湿度传感器采集房间内的温湿度数据，CO传感器采集房间内的浓度，空气质量传感器采集房间内的空气质量以及各个家电设备的状态信息，并将采集到的数据通过ZigBee终端节点发送。
基于ZigBee技术的无线智能家居系统研究与设计
络的请求信号，则给发送请求信号的终端节 点回复信 息，然后将 该 终端节点加入所管辖 的网络 范围内，并分配相应的网络地址 。如果 所收到的信号是终端 节点发送过来 的监测数据，则在给终端节点发 送数据的确认信号之 后，就要对数据进行识别和处理，并在规定的
进入 到了一种空闲状态 。终端节点会定期地从空闲状态 中醒来 ，对 相关 的环境信息进行监测，将其监测过程 中所采集到的数据通过无 线发射模块发送给与其相联的汇聚节点 ，如果收到汇聚节点发过来
的确 认 信 息 ，则表 明数 据 发 送 成 功 ，之 后 终 端 节 点 将 再 次 进入 空 闲
先要进行初始化 ，初始化所 完成 的工作类似与上面的汇聚节点 ，然
后 终 端 节 点 开 始 不 断 的 发 出 请求 信 号 ，要 求 加 入 到 某 个 汇 聚 节 点所
创建 的网络 ，只要 终端节 点成功加入网络，就停止发送请求加入 网
络 的报 文 ，并 得 到 一个 汇 聚 节 点 分 配 给 它 的 网络 地 址 ，之 后节 点就
采集 。 若数据 发送不成功 ， 点会再次采集数据并发送给汇聚节 点， 节 直到发送成功为止 。
三 、 结 束 语
和其它短距离通信技术 比较 ，Ｚ ｇ ｅ ｉＢ ｅ技术具有 明显 的优势，其 近距离 、低成本、低功耗、低速率等特点更加适合于家庭 组网的特
点 。本 文 提 出 了一 套 用 Ｚ ｇ ｅ ｉＢ ｅ技术 实现 智 能 家 居 系 统 的 设 计 方案 ，
３ 推行媒体通识教育。 ． 鉴于媒体素养教育的重要性以及有效扩 散其广泛影 响， 应该将 其作成为高校大学生人文素质教育的一部分 ，作为通识教育来推行。
基于物联网的智能家居系统设计和实现
基于物联网的智能家居系统设计和实现智能家居系统是以物联网技术为基础，将传感器、设备、网络和云计算等技术应用于家居环境，实现智能化管理和控制的系统。
该系统能够提供便利性、舒适性、安全性和节能环保等多种功能，使得家居生活更加智能化、高效化和便捷化。
一、系统设计1. 系统架构设计智能家居系统的设计应考虑到家庭的规模、功能需求和预算等因素。
常见的架构设计包括集中式、分布式和混合式。
集中式系统将所有设备集中连接到一台主控制器上，分布式系统将各个设备分散连接到多个分控制器上，混合式系统则结合了两者的优势。
根据用户的实际需求和家庭环境选择合适的架构设计。
2. 传感器和设备选型智能家居系统的核心是传感器和设备，用于感知环境、采集数据和执行任务。
在选型过程中，需要考虑传感器和设备的功能、品质、可靠性和兼容性等因素。
常见的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、人体感应器等，常见的设备包括智能插座、智能灯泡、智能门锁等。
3. 网络和通信技术智能家居系统需要建立稳定可靠的网络和通信连接，以实现设备之间的互联互通。
常用的网络和通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Z-Wave等。
根据家庭环境和设备的数量选择合适的网络和通信技术，并设计合理的网络拓扑结构，保证设备之间的快速可靠的数据传输和控制。
4. 数据存储和云计算智能家居系统的数据产生量较大，需要设计合理的数据存储方案。
可以选择本地存储或云存储，根据数据的敏感性和可靠性要求进行选择。
云计算技术的应用可以实现数据的远程访问和分析，提供更加智能化的服务和管理。
二、系统实现1. 硬件实现根据系统设计的需求，通过选购合适的传感器、设备和控制器等硬件组件，进行系统的硬件搭建。
确保硬件的质量和性能满足系统要求，并进行合理的布线和连接。
2. 软件开发根据系统的功能需求，进行软件开发工作。
包括设计和开发用户界面、实现数据采集和处理、编写设备控制和管理程序等。
同时，需要考虑软件的稳定性、安全性和可扩展性，确保系统的正常运行和易于维护。
基于ZigBee的智能家居系统
基于ZigBee的智能家居系统摘要：基于ZigBee的智能家居系统是针对家居高度自动化、智能化的要求提出的一种新的解决方案。
主要用ZigBee手持控制器无线采集室内环境参数，远程控制各种家居电器，实现家居控制、参数检测的完全自动化、智能化。
设备以C8051F020单片机为控制核心单元，检测湿度，负责驱动电机，处理和传输数据。
采用高精度传感器作为湿度检测器件，直流电机等为执行机构，完成环境参数检测，对窗帘、交流电电器等的控制功能。
用手持设备通过IP-LINK1270模块串口实现了室内无线通信，可以接收湿度数据，控制简单家居。
本系统具有良好的开发和应用前景。
关键词：ZigBee 无线通信湿度检测智能家居由于生活质量的日益改善，各种家电设备的高度自动化和智能化已经成为一种消费需求，同时科学技术的飞速发展，让这种需求的达到已经不再遥远。
新的ZigBee协议在无线传感器网络和各种无线终端控制方面有良好的前景，为传感器网络和控制设备提出了新的方案。
基于ZigBee的网络控制系统就可以实现对各种家电设备的控制和调节，只需要对旧式家电（家居）进行改装，或加入必要的驱动电路，便可以实现小信号对交流电器的控制。
室内温度、湿度等环境参数直接影响生活质量，同样可以通过ZigBee控制器对室内温度、湿度检测设备进行较远距离的适时采集，然后根据个人意愿对家电（家居）进行不同程度的调节。
我们对实用小功率电扇进行了改装，对窗帘装上直流电机和定滑轮，可以由ZigBee控制器向单片机发送命令对电扇和窗帘的开关程度控制和调节。
室内参数检测方面，开发了湿度检测设备，可以有效的反馈实时数据。
一、系统（主设备）结构及各部分功能在整个系统设计方案中，以C8051F020为核心，作为数据处理器和设备控制器，整个设备也可作为工业现场设备，从属于ZigBee核心控制器。
系统（主设备）结构如图所示，图1 系统（主设备）总体结构图上图中所示各个模块的基本功能分别为：（1）湿度传感器模块：把传感器信号作滤波处理，并送入单片机模拟通道。
基于ZigBee技术的智能电子信息系统设计
基于ZigBee技术的智能电子信息系统设计摘要：传统的智能家居系统一般是有线的方式来组建的，如X-10，日本的家庭总线（HomeBus），欧洲标准安装总线(EIB)和BatiBus，美国Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。
其中X10是智能型家庭网络系统中被广泛采用的技术，主要是因为价格便宜及部分消费者可自行装设。
以上各种技术都分别对应于不同的应用场合，一些技术发展已经相对比较成熟，但普遍还存在以下缺点：（1）基于有线方案，布线麻烦，增减设备需要重新布线，而且影响美观；（2）标准不统一，智能家居内部设备的通信和控制没有一个国际上统一的通信接口标准，家居设备在家庭内部的编码方式随便混乱；（3）对PC的依赖，传统的智能家居系统中的家电需要依靠家庭内部PC，否则家庭内部的管理就无法进行，无论是升级和维护都不方便。
关键词：人工智能技术；ZigBee技术；电子信息系统；智能系统；通信引言面对日渐加快的生活节奏和压力，越来越多的人追求智能化生活模式。
以此为背景出现了部分智能电子信息系统，如智能家居系统和智能停车场系统等。
本文以智能家居系统为例，结合ZigBee技术，实现了智能电子信息系统的设计。
从该系统的总体架构上来看，ZigBee技术和系统的有效结合，能够促进智能家居系统的性能和节能效果得到有效提升。
进而如何有效将ZigBee技术和智能家居系统两者进行结合，成为当前技术人员所需要解决的问题。
1人工智能及ZigBee技术概述ZigBee组网技术ZigBee无线通信技术以IEEE802.15.4协议栈为标准，使用频段为2.4GHz，数据传输速率约250Kbps，有效组网距离为100~2000米，且支持点对点、星型、链状以及网状等多种组网形式，它具有成本低、功耗低、多节点和网络性能稳定等特征。
ZigBee无线通信网络组建包含的主要设备有路由器，协调器和多个终端设备，建网过程可分为，一是以协调器为中心建立无线通信网络，二是节点申请加入控制网络进行通信。
基于ZigBee技术的智能家居系统研究
基于ZigBee技术的智能家居系统研究发表时间：2020-07-24T11:14:59.950Z 来源：《建筑实践》2020年3月7期作者：焦兴学[导读] 本文首先通过对几种主流的智能家居无线技术的比较，说明ZigBee在摘要：本文首先通过对几种主流的智能家居无线技术的比较，说明ZigBee在智能化家居系统的优势，并阐释了ZigBee的组网方式，然后基于此设计了一套智能家居方案，最后针对智能家居的前景进行展望。
关键词：智能家居；无线技术；ZigBee ；Wifi0 引言所谓智能家居，即在已有建筑的基础上，利用互联网技术实现家中多种设备的连接，包括照明设备、传感器、插座和家电等等，从而实现家电语音控制、智能化内外遥控与防盗报警等功能[1]。
与传统家居设施相比，除满足基本生活需求外，还具有网络通信、设备自动化、多方信息交互等功能，提高资源利用率的同时还降低了使用成本。
目前智能家居内部网络的组建可分为有线和无线两类，有线技术主要包括电话线、专用总线、现场总线和以太网双绞线等方案，其优势在于技术成熟，抗干扰能力强且可靠性高，但由于布线复杂、初期成本高、可扩展性差等问题致使其无法适应迅猛发展的智能家居系统，故而以无线网络为基础的组网技术已逐渐成为推动智能家居发展的核心技术。
在无线传输环境下，无论是系统安装的便捷性还是功能的可扩展性相比有线传输均有极大提升。
然而无线模式也并非毫无弊端，当前多种无线方式方兴未艾，但相比于有线来说其技术发展并不成熟，不同技术也有着各自的缺点，如信号衰减程度高、通信质量偏低、电磁辐射、安全性低等。
因此，选择合适的无线组网方式对智能家居系统来说尤为重要[2]。
1 几种常用无线通信技术对比目前流行的用于通信的无线技术如蓝牙、Wi-Fi等人们已然耳熟能详，此外还有UWB、NFC、ZigBee等技术也已逐渐走进大众视野[3]。
下面将并对其特点加以分析对比，具体见表1，从而选出适合智能家居系统应用的无线通信技术。
基于ZigBee的智能家居无线传感器网络系统设计与实现
时 ， 种传 感 设 备也 被 不 断 引入 现 代 家 居 中 （ 各 如 烟雾传 感 器 、 度传 感 器 、 度 传 感 器 等 ） 成 为 亮 温 ， 现代 家居 中的 “ 电子 保 安 ”， 家 居 安 全 、 适 提 为 舒
供便利 。本 文介 绍 了 一 种基 于 Ｚｇ ｅ ｉ ｅ技 术 的 智 Ｂ 能家 居无线 传感 器 网络 系统 ， 系统 具 有温 度 测 该 量 、 雾浓 度感 知 、 烟 光线 强 度感 知 、 光 报警 等 功 声
１ ． ２
．
・
智能 家 ・
表 １ 几 种 短 距 离 无线 通信 技 术 的 比 较
无 线传 感器 网络 。
２ Ｉ 协 调 中心 的硬件 设计 ．
协 调 中心 主要 实现 对 终 端 控制 节 点 的 控 制 ， 发送 和 接 收 终 端 控 制 节 点 的 数 据 等 。其 硬件 部 分 主要 包括 ５× ５按键 模 块 、 Ｃ Ｌ Ｄ显 示 模 块 、 线 无
收 发器 模 块 、 度 传感 器 模 块 、 源模 块 等 。其 温 电
结 构框 图如 图 ２所 示 。
图 ｌ 智 能 家 居 传 感 器 网络 结 构 图
图 １中 ， 协调 中心 为数 据 传输 的枢 纽 及传 感 器 网络 的控 制 中心 ， 主要 由 ＭＣ 和 Ｚｇ ｅ Ｕ ｉ ｅ无 线 Ｂ
技术。
０ 引 言
随着 家居 智能 化技 术 的 不 断发 展 ， 代家 居 现 中各种设 备正 向智 能 化 、 网络化 的方 向发 展 。 同
随着现 代通 信技 术 的快 速 发 展 ， 各种 短 距 离
无 线通 信技 术不 断 涌现 ， 人 们 的生 产 和生 活 带 给
基于ZigBee无线网络通信的智能家居系统
居 网络 ， １ － ｌ Ｏ Ｏ ｍ 的传 输距 离能 够满足 普通 家 庭 的需要 ， ２ ０ － ２ ５ ０ Ｋ ｂ ｐ ｓ的带 宽 满 足 安 防 、温 湿 度 等 家 居 相 关 信 息 容 量 的 需 要 。其 低 功 耗 的优 点 ， 能 够使 用两 节 普 通 ５号 电 池 正 常 工 作 ６ ～
１ 家 庭 组 网技 术 家 庭 网 络 可 以划 分 为 外 部 网 、 网关 和 内部 网三 个 部 分 。 外 部 网可 以是 局 域 网 、 有线电视网、 电话 网 和 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 等 网 络 Ⅲ， 目前 大 多 数 采 用 比较 成 熟 的组 网技 术 。 内部 网 主 要 用 于 连 接 家 庭 内
近年 来 ， 随 着 网络 技 术 和 通 信 技 术 的迅 速 发 展 ， 人 们 不 仅 对 家 居 的 自动化 和信 息 化 程 度 要 求 越来 越 高 ，而 且对 家用 设 备 控 制 的灵 活 性 以及 对 外 部 信 息 获 取 的 方 便 性 提 出 了 更 高 的要 求 。 这 就 需 要 建 立 完善 的智 能 家 居 网 络 系 统 ， 并构建智能化小 区， 从
建 立 一 个 无 线 网 络 的前 提 和 基 础 是 选 择 一 个 合 理 的 网络 拓 扑， 网络 拓 扑 的结 构 可 以决 定 网络 的 成本 、 速度 、 特 点 和 实 现 的功 能 。 目前 广泛 采 用 的 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ内部 网络 主要 包 括 ： 星形（ ｓ ｌ ａ ｒ ） 、 树 形（ Ｃｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ — Ｔ ｒ ｅ ｅ ） 、 网状 形 （ Ｍｅ ｓ ｈ ） 等 结构 。如 图 １ 所示。
２ ４个 月 ， 并且 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ协 议 结 构 简 单 ， 可以使用免 费的 ２ ． ４ ＧＨ ｚ 频段 ， 低成 本 有 助 于 智 能 家居 的普 及 。
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智能家居
理中心或服务提 供商, 以及时排除险情, 同时通 过短信 告知远 在公司 上班或 异乡度 假的用 户。 前一假设通常是在家庭内部的 Z igBee无线网络 中实现, 如果要实现后一假设中通过手机或互联 网访问家庭设备, 了解设备的运行状态, 就需要 用到网关。网关是连接不同网络, 使不同网络互 联、互话的中介。在智能家居物联网系统 中, 网 关是核心, 它连接着家庭内部的 计算机局域网、 Z igBee无线网络、GPS网络、PSTN 网络等。
事实上, 物联网已有 五六年的发展 历史, 日 本早在 2004年提出以发展泛在网络社会为目标 的 U Japan构想, 计划于 2004 2007年共投入 29 亿美元, 并预计到 2010年将带来 371亿美元的直 接收益。韩 国提 出的 U Ko rea 战 略及 IT 839 战 略, 计划到 2010年共投入 700亿美元, 物联网发 展是其中三大基础建设之一。 2009年 4月, 美国 政府公布了 40亿美元智能电网投资计划, 在现 有电网基础上, 通过在发电、输电等各个环节引 入先进的传感和测量技术、控制方法以及决策支 持系统实现电网高可靠、高效运行 [ 7] 。我国对物 联网信息 服 务的 研 究 起步 稍 迟, 但 发 展迅 速。 2009年 ! 物联网 ∀一词刚 在各大媒体中 出现, 江 苏省就在短时 间内完成了我国第一个省级物联 网产业发展规划, 提出 3 年投资 350 亿元、构建 20 km2 的产业示范区的目标; 南京邮电大学也在 2009年 9月成立了全国高校首家物联网研究院 和物联网学院, 目前该研究中心已有一支 40多 人的科研团队, 初步搭建了南京邮电大学内部的 ! 物联网 ∀。 2009 年 12 月 2 日, 易观 国际 发布 #中国物联网白皮书 ∃, 分析指出, ! 无线传感器网 络已经成为政府推进的首要着力点 ∀。该白皮书 相关数据显示, 无线传感器网络产业规模在未来 两年内将增长 15 倍, 达到 40 亿元, 并将在未来 一段时间以超过 200% 的年均复合增长率增长, 在 2015年将达到 200亿元市场规模。 3. 2 智能家居物联网系统
1 M /3 M 10
20 k /40 k /250 k 10~ 100
1~ 10
1~ 100
1~ 3
2 小角度传输
7 128 b it密钥
255 /65 535 AES 128加密
50 m s 3~ 6个月
3s 1~ 7 d
30 m s 1~ 2 a
W iF i 2. 4 /5. 2 GH z
11~ 54M 15~ 100
智能家居
基于 Z igBee的智能家居物联网系统*
叶兴贵, 缪希仁 ( 福州大学 电气工程与自动化学院, 福建 福州 350108)
摘 要: 分析了我国智能家 居环境的特点, 对几种常见的无线通信技术作了分析
比较。重点阐述了 ZigBee无线通信技术适用 于智能家居 系统的原因 。提出了建 立基于 ZigB ee 无线通信技术的智能家居物联 网系统架构 的具体实施 方案。最后 对物联网的发展前景作了展望。
图 4 显示了一种基于 Z igBee技术的智能家 居物联网系统架构。
通过各种通信协 议之间的转换实现各种网络间 互联、互通。网关对外则通过小区交换机等网络 设施连接到互联网以及各种服务提供商等。
4结 语
! 物联网 ∀技术迅猛的发展速度却是前所未 有的。在我国, 物联网的概念正逐步被人们所认 识和接受, 家 居智能 化技术 也正逐 步深 入和推 广, 加上国家的宏观政策 对物联网市场的倾斜, 相信未来的家居将是物联网的家居, 未来的世界 将是物联网的世界。
1 智能家居环境分析
智能家居是以住宅为平台, 兼备建筑、网络 通信、信息家电、设备自动化, 集系统、结构、服务 为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环 境 [ 1] 。智能家居一般从建 筑物结构及附属设施 家庭网络化、智能化两个方面对现有的家居系统 进行改进, 涵盖了数字家电、综合布线、安 防、自 动控制、封闭式管理、环境和能源保护等子系统。 随着人们生活水平的提高, 人们除了追求家居中 的智能化设备先进外, 也越来越关注各种家庭设 备具备一定的 ! 思维 ∀。这种 ! 思维 ∀主要体现为 个性化、自动化、网络化等。其中, 个性化和自动
能; Z igBee协调器处于 Z igBee无 线网络的顶层, 承担着组建网络、维护网络和管 理网络的职责。 Z igBee具有强大的组网能力, 理论上最大可支持 65 000多个节点, 满足家庭各种环境参量监测的 要求。
3 基于 Z igBee的智能家居物联网系统
3. 1 物联网 物联网 ( Internet o f T hings, IoT ) 的概念最早
2. 2 Z igBee技术通信原理 Z igBee是一组基于 IEEE 802. 15. 4标准开发
的短 距 离无 线技 术标 准。 Z igB ee 联 盟在 IEEE 802. 15. 4的基础上, 对网络层协议和 AP I进行了 标准化, 并开发了 Z igB ee安全层。完整的 Z igBee 协议包括物理层、介质访问控制层 ( MAC层 )、链 路控制层、网络层、应用汇聚层及应用层。其中
图 3 物联网结构图
图 3中将物联网结构分为 4层, 由下至上依 次为传感器节点 层、传感器网络层、数据处理层 和网络互联层。其中传 感器节点层由 一系列的 传感器检测节点及 RF ID 码组成, 完成对各种数
据的采集; 传感器网络层主要由 Z igBee等无线通 信网络构成, 完成传感器数据的转换、传输; 数据 处理层主要完成对各种通信协议的转换, 主要设 备为智能网关; 网络互联层主要通过 In ternet网 络或 GPS网络等实现互联网与传感器网络的互 联。
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智能家居
的遥控器中; 蓝牙技术多用于各 种消费电子中, 如蓝牙耳机、蓝牙鼠标、蓝牙键盘等; W i F i 则多 用于高速传输网络中; Z igBee是近几年兴起的一 种短距离、低功耗、低速率、组网灵活的无线通信
技术, 适用于传输数据量小, 功耗要求较为苛刻,
实时性要求低, 网络节点要求较多的场合。表 1 对几种无线通信技术的性能指标进行了比较 [ 2] 。
关键词: 物联网; 智能家居; ZigBee 技术; 无线通信
中图分类号: TU 855 文献标志码: B 文章编号: 1674 8417( 2010) 09 0025 04
叶兴贵 ( 1985 ), 男, 硕 士 研 究生, 研 究 方 向为建筑 电器 智能 化 技术。
பைடு நூலகம்
0引 言
随 着 3C ( Com puter, Consum er E lectronic, Comm un icat ion) 技术、网络技术及家 居智能化技 术的不断发展及其在家居领域的不断深入应用, 未来的家庭将是智能化、数字化、网络化的家庭。 本文介绍了基于 Z igBee技术的智能家居物联网 系统架构, 它是集传感 器技术、Z igBee 无线通信 技术、网络技术等于一体的家居智能化技术。
前三者为 IEEE 802. 15. 4标准规定, 后三者则由 Z igBee联盟制定。完整的 Z igB ee 协议栈分层结 构原理图如图 1所示。
物理层规范了 Z igB ee通信频率工作范围, 即 868 /915 MH z和 2. 4 GH z。在 MAC 层上, 主要沿 用 W LAN 中 802. 11系列标准的载波侦听多址接 入 - 冲突避免机制 ( CSMA CA) , 以提高系统兼容 性。在网络层方面, Z igBee联盟规定基于 Z igBee 技术的网 络可以 采用星 状和网 状拓扑, 也 可以 为两者的组合 ( 即丛集树状拓扑 ) 。根据节 点角
于 1999年由美国 M IT 大学提出, 目前业界尚无 明确、统一的定义。早期的物联网是依托射频识 别 ( RF ID )技术的物流网络。随着技术和应用的 发展, 物联网的内涵已经发生了较大变化。新时 期, 物联网是通过传 感技术、射 频识别 ( RF ID )、 无线通信技术等, 在物理世界的实体中部署具有 一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯 片和软件, 使之成为 ! 智能物体 ∀, 通过网络设施 实现信息采集、传输、协同和处理, 从而实现物与 物、物与人之间的互联 [ 6] 。典型的物联网结构图 如图 3所示。
图 1 Z igBee协议栈结构原理图
色的不同, 可分为网络协调器 ( Coord inator)、全功 能设备 ( Full Function Dev ice, FFD) 与精简功能 设备 ( R educed F unct ion Dev ice, RFD ) 。网络协 调器实际上是 FFD设备的一种, 它具有丰富的系 统资源和完备的功能。相对而言, FFD比 RFD 拥 有更强大的计算能力和更丰富的系统资源, 可以 作为网 络 建 立 者、管 理 者 或 网 络 终 端 节 点 设 备 [ 4] 。 RFD 在网络中通常只能作为终端设备, 从 FFD接收信息或将信息传递给 FFD。
图 2为基于 Z igBee技术的家庭无线传感器 网络。底层的 各种传感器节点用于测量各种环 境参量 ( 如室 内温度、光线强 度、烟 雾浓度等 ) ; Z igB ee各节点具有监测、转换和传输底层传感器 采 集的各种家庭环境参数, 接收协调器指令等功
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智能家居
图 2 智能家居 Z igBee无线网络
1 00 32 SS ID 10 s 1~ 5 d
通过比较, 结合家居环境的特点, 发现在各 种短距离通信技术中, Z igBee技术最适用于智能 家居环境。目前全球已有 300多家国 际知名企 业加入了 Z igBee联盟组织, 共同商讨和推广 Z ig Bee技术的产品化应用 [ 3] 。此外, 由于家庭内部 电器设备密集, 传感器通信距离短, 数据量不大 等特点, 使 Z igBee技术在组建家庭内部无线传感 器网络上具有得天独厚的优势。