家庭自动化技术

家庭自动化技术

摘要

自动化是一个广阔的领域，如今每天都要用到它，而它的每次运行都取决于应用程序。Zig Bee协议IEEE 802.15.4的无线标准就可以用来建立网络来满足某些特定的应用目的。Zig Bee以家庭自动化无线传感器网络为基础可以实现小成本并且可有效控制风扇，灯和可以在微控制器控制的帮助下进行操作的别的家用电器。家庭自动化还能利用网络帮助伤残人士以及老年龄的人，同样可利用网络来控制工业上的应用

关键词：

Zig Bee，家庭自动化，光传感器，烟雾传感器，温度传感器，路由器，协调员，照片

简介：

在过去的十年，各种先进的无线通信标准被制定和实施。例如，全球移动通信系统、无线蓝牙，都在现代社会中被大多数人所众所周知的。这些标准已经渗透到他们的日常工作并且相当的普及。虽然它打开可以满足人们的无线应用的要求，但是他们却缺乏“物联网” 尤其是在主流家庭自动化中。而HA系统提供相互之间的互操作性电子、电力设备以及人们可以控制它操作的交互式界面。有了这些系统的存在，当然它的功能是非常有帮助的且可以优化节约能耗。而这些技术也可以使人们的生活更容易，尤其是老人和残疾人。但也有许多不互通的，昂贵的的有线系统。例如在已建成的建筑物里实现家庭自动化其布线相当复杂。一个开放的、基于标准的无线网络由价格低廉的电池供电的传感器，执行器，和控制装置效地互相沟通已包含在新的无线标准的一项发明。这就是“ZigBee”.这个名字的标准表明拥有许多节点数据包战略和大字形数据传输的网络。

Zig Bee应用，市场和预测

标准发展仍在进步，它的市场已开放了许多应用。最有希望的是：

家庭控制：安全、加热、通风、空调、照明控制、使用控制、灌溉。

个人健康护理：病人的监测、体质监测。

工业控制：资产管理、过程控制、能量管理、环境。

楼房自动化：自动仪表阅读、安全、暖通空调、照明控制、访问控制。

消费电子：远程遥控控制。

Pc机及周边设备：鼠标、键盘、操纵杆。

环境：环境监测。

ZigBee的优势

一些重要的优势：

•芯片供应商的独立

•快速创新

•极低的成本

•开放标准市场

•易于部署

•性能优良的环境和低信噪比

•适当的操作范围（30–100米）

•适当的和可靠的数据传输，比特率：250（在2.4兆赫）

•非常低的功率消耗，

•安全数据传输，

•Zig Bee协议只需要小于64字节的ROM和2–32字节的RAM

•可以实现任何微控制器的类型

Zig Bee网络参考模型

无论是有线或无线网络设备，通常都遵守参考模式，这些模式通常被用于所有网络和媒体类型，为了说明Zig Bee也适应开发系统互联的网络参考模型设计，已用图表述。Zig Bee网络模型不使用演示，会议或传输层和用户应用程序是直接联系到应用层（APL）,而APL的组成包括应用子层（APS），它是Zig Bee 设备对象（zdo）与应用框架。Zig Bee IEE E802.15.4标准定义三个频在世界各地采用的标准。在这些频率中，2.45平台常用250kbps数据传输率。安全数据传输有可能为安全服务供应商提供帮助，公共媒体可以通过介质控制层提供各种无线局域网功能。而MAC层用于管理和保持在无线网络和接入点协调的通讯。图1

Zig Bee的设备标准

Zig Bee设备所包含Zig Bee无线电及其工作是：

•协调员（ZC）：组织网络和维护路由表，

•路由器（ZR）：它会和协调员协调，给其他的路由器和减少变动的终端设备•终端设备（ZED）：它可以和路由器和协调员互通，但不是每次

图2：

ZC和ZR被定义为全功能设备（FFD），这是在所有的时间里电源连接。而ZED被广义的定义是精简功能设备（RFD），这个设备无论在哪里它的协议层都更短且没有能力的路由，但这种装置可以电池供电。传感器和执行器可以连接这三个无线设备。除了可连接成常用的网格拓扑，它也有可能连接成树或星型拓扑来减少硬件和软件的微控制器资源。Zdo在网络定义的作用装置（ZC、ZR、ZED）创建或满足了连接请求，并形成安全ZigBee设备之间的连接。zdo确保找到在网络设备和还有它们的调查提供服务。网络层（NWK）主要任务是确保框架层和路由到端节点，它直接发现相邻的节点并存储它们的信息。它们的网络层保证协调员通信和分配新连接的设备的地址。媒体接入控制层同步网络，确保获得的无线信道，检查有效性的框架，承认接收帧，控制连接，产生和确认地址。APS需要关心绑定表,也就是允许设备根据其提供的服务绑定。设备之间的通讯，取决于ZigBee规定什么是设备性能技术总述和定义消息格式。因此使设备创建的实际应用可以利用Zig Bee模块和使用其一个可以实现家居自动化无线传感

器网络。

ZigBee家庭自动化技术：

下面这个图表提出了家庭自动化网络包括PIC控制器作为中央处理单元通过该信号感应到的Zig Bee接收单元给予的传递线路是通过它的各种控制继电器

来发生的。

传感器的工作过程如下：

图3

1。光传感器网络

当光落到光传感器将被Zig Bee发射器单位感应并将这些信号传输到Zig Bee 的接收单位。因此白天光信号是由控制单元接收，它将会发出信号给传递到电路，这时房子所有的灯光将被关闭。

由于光的落下也使光传感器成为不足，因为发射器将再次发出另一个信号，将被接收机和控制器感应到并提供信号传递到电路。这时房子的灯将被打开。

2。烟雾传感器网络

烟和火将会通过传感器来感应到Zig Bee发射器后提供这些信号给Zig Bee接收器。控制器单元将启动报警电路来检测房子的火或烟。

3。温度传感器网络

温度传感器将检测房间或房子的温度，如果温度高于额定值，这些信号接收控制单元通过接收和继电器被激活从而风扇会打开，当温度低于预定温度值，那么将会做相反的行动即将风扇将被关闭

4。显示单元

所有的动作的发生将会在Zig Bee设备，传感器和控制器的液晶显示器面板上显示。

其他组件：

控制器：

它提出了利用PIC的18f4522单片机实现家庭无线传感器网络的自动化控制操作。其他家庭的微控制器单位也可用于使用有用的和复杂的自动化网络。单片机的工作是控制由Zig Bee形成的网络。而控制器单元是信号检测与传输的单元，它将协调员连接到控制单元引导适当的继电器电路。切换继电器。

温度传感器：

各类温度传感器应用于市场上，而传感器依靠它的使用价值被到处使用。

lm358一种常用的温度传感器，它的温度范围是°−55 + 150°。它可以用于一般的电荷量使用，也可以用于零度以下或零度以上时的用品使用，LM 35输出的电压与摄氏度（℃）温度为线性关系。因此，LM 35°它的优势在用线性温度传感器来校准，因为用户不需要辨出大量从其输出的获得容易使摄氏度减小而连续不