一種基于ZigBee的智能家居系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種智能家居系統，具體是一種基于ZigBee的智能家居系統。
【背景技術】
[0002]隨著現代科學技術的發展，自動化、智能化的概念已深入人心，各種智能家居產品也開始進入我們的生活。目前各種智能家居體系和產品之間缺乏嚴格的標準和通用的接口，且受當前技術條件以及經濟成本制約，智能家居的具體應用并未得到廣泛的普及，如何設計并實現一套簡便高效、成本低、通用性強、擴展性好的智能家居系統，對于智能家居在實際應用中的推廣使用具有一定的社會價值和經濟價值。
[0003]本作品針對現有智能家居控制系統的特點及不足，提出了以ZigBee無線傳感器網絡作為家庭控制子網，以家用PC機作為家庭網關以及家居控制中心，在Android平臺上通過WIFI無線數據通信技術接入家庭子網，實現對家居系統設備的智能控制及遠程監控。
[0004]首先，深入分析了 ZigBee協議標準及相關概念，采用深圳安聯德電子公司的2530ZigBee開發模塊，設計并實現了網絡拓撲結構、網絡配置、網絡關聯、端點綁定及數據傳輸機制。可完成燈光、窗簾、抽油煙機、溫濕度、煤氣報警等功能的智能控制。
[0005]其次，基于微軟MFC框架的體系結構，探討了基于MFC框架的PC機應用程序和基于Android平臺移動設備應用程序的設計方法，以及MFC框架下WindowsSocket網絡通信的實現。研宄了 WIFI網絡的接入手段，實現了家庭網關程序的編寫和Android智能手機客戶端開發。家庭網關界面簡潔，操作方便，且控制可靠。智能手機客戶端能實現對家庭環境信息的查看，以及對家電的控制。
[0006]再次，本系統采用三星公司的ARM9S3C2440最小系統板，基于嵌入式Linux操作系統，在開發板上搭建BOA服務器，利用攝像頭采集實時視頻數據，實現遠程無線可移動的視頻監控，并且在客戶端上利用客戶端界面或瀏覽器通過無線網絡訪問開發板，實現客戶端的實時監控功能。
[0007]最后，本系統采用NXP公司的MFRC522非接觸刷卡模塊以及步進電機實現了智能門禁功能。并采用GSM模塊SIM900A實現了非家人進入房間時的短信提醒。
[0008]基于ZigBee技術的智能家居系統是一個功能強大，性能優越的系統。該系統能克服現有的智能家居系統中普遍存在的一些問題，但對于智能家居系統的整體實現與應用以及智能家居的普及來講，還有許多地方需要改進和擴展。例如:家庭控制子網協議僅涉及較為簡單的模擬量和開關量信號，對于數字電視機頂盒等較為復雜的設備缺乏相應的支持。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于提供一種基于ZigBee的智能家居系統，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0010]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
[0011]一種基于ZigBee的智能家居系統，包括家居設備節點、家居主節點、家庭網關和智能移動客戶端，所述家居設備節點和家庭網關之間通過家居主節點進行無線連接。
[0012]作為本發明進一步的方案:所述家居設備節點包括射頻收發模塊、運算和控制單元、傳感和執行模塊，所述家居設備節點的硬件核心為基于CC2530的ZigBee無線收發模塊，所述家居設備節點的底層終端主要包括三表計量節點、環境溫度濕度監測和控制節點、報警信號采集節點、家電控制節點、燈光控制節點。
[0013]作為本發明再進一步的方案:所述家居設備節點采用ZigBee精簡型設備，所述家居主節點采用全能型設備。
[0014]作為本發明再進一步的方案:所述家居主節點包括至少一個ZigBee網絡的FFD設備。
[0015]作為本發明再進一步的方案:所述家居主節點的工作過程包括:(I)系統初始化；(2)網絡拓撲結構更新；(3)節點通信。
[0016]作為本發明再進一步的方案:在家庭環境中布置ZigBee模塊作為家居設備節點以無線通信方式組織成網絡，家居設備節點負責監測周圍一定范圍內的環境狀態、收發信號并進行數據處理，以ZigBee無線傳感器網絡作為家庭控制子網，以家用PC機作為家庭網關以及家居控制中心，在Android平臺上通過WIFI無線數據通信技術接入家庭子網，實現對家居系統設備的智能控制及遠程監控。
[0017]與現有技術相比，本發明的有益效果是:簡便高效、成本低、通用性強、擴展性好。
[0018]特色與創新
[0019](I)基于ZigBee技術實現了智能家居系統的家電控制、家庭環境監測、安防等功能，并實現了遠程監控。
[0020](2)該系統在實際應用時，家里有人可采用室內終端模式，由家庭網關或智能終端進行操控；離開家時可采用外出模式，此時可借助智能終端進行監測與控制。
[0021](3)通過修改視頻服務器MJPG的源碼，實現多平臺移植，可同時移植到LINUX\UNIXWINDOffS ;視頻采集接入設備可同時兼容USB和COMS設備。
[0022](4)客戶端軟件基于Android4.0Socket編程，結合自行設計的手機專用視頻控件，可以在任意一臺連接網的PC機和手機上進行實時信息監控與控制。
[0023]本發明針對現有智能家居控制系統的特點及不足，提出了以ZigBee無線傳感器網絡作為家庭控制子網，以家用PC機作為家庭網關以及家居控制中心，在Android平臺上通過WIFI無線數據通信技術接入家庭子網，實現對家居系統設備的智能控制及遠程監控。
[0024]首先，深入分析了 ZigBee協議標準及相關概念，設計并實現了網絡拓撲結構、網絡配置、網絡關聯、端點綁定及數據傳輸機制。可完成燈光、窗簾、抽油煙機、溫濕度、煤氣報警以及人體紅外等功能的智能控制。
[0025]其次，基于微軟MFC框架的體系結構，探討了基于MFC框架的PC機應用程序和基于Android平臺移動設備應用程序的設計方法，以及MFC框架下WindowsSocket網絡通信的實現。研宄了 WIFI網絡的接入手段，實現了家庭網關程序的編寫和Android智能手機客戶端開發。使得家庭網關不僅界面簡潔，操作方便，且控制可靠。智能手機客戶端可實現對家庭各種信息的查看和控制。
[0026]再次，本系統采用三星公司的ARM9S3C2440最小系統板，基于嵌入式Linux操作系統，在開發板上搭建BOA服務器，利用攝像頭采集實時視頻數據，實現遠程無線可移動的視頻監控，并且在客戶端利用客戶端界面或瀏覽器通過無線網絡訪問開發板，實現客戶端的實時監控功能。
[0027]最后，本系統采用NXP公司的MFRC522非接觸刷卡模塊以及步進電機實現了智能門禁功能。并采用GSM模塊SIM900A實現了非家人進入房間時的短信提醒，使門禁系統可進行遠程操控。
[0028]基于ZigBee技術的智能家居系統雖然是一個功能強大，性能優越的系統。但對于智能家居系統的整體實現與應用以及智能家居的普及來講，還有許多地方需要改進和擴展。這將會是我們未來發展的方向與目標。
[0029]意義:智能家居的設計是為了讓人們過上更舒適、更安全、更便捷的生活方式的一種設計。它不僅僅是一項技術的創新與科技的進步，更是人們對更高層次生活的向往與追求。因此，智能家居的設計與未來的發展將會成為人類追求更高級生活方式的目標。它將對人類的未來生活產生深遠的意義。
【附圖說明】
[0030]圖1為基于ZigBee的智能家居系統的總體框圖。
【具體實施方式】
[0031]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0032]請參閱圖1，本發明實施例中，一種基于ZigBee的智能家居系統，包括家居設備節點、家居主節點、家庭網關和智能移動客戶端。
[0033]家居設備節點包括以下三部分部件:射頻收發模塊、運算和控制單元、傳感和執行模塊。射頻收發模塊作為系統中各網絡節點的通信接口，進行網絡中各節點設備的網絡無線連接和無線數據或指令的收發。節點終端的傳感和執行模塊，主要進行非法闖入或者有毒氣體等意外災難情況的探測、三表數據的采集、對各種網絡家電的控制。這種控制或者檢測功能需要通過運算和控制單元操作完成。在本系統中家居設備節點的硬件核心為基于CC2530的ZigBee無線收發模塊。CC2530可以用于的應用包括遠程控制、消費型電子、家庭控制、計量和智能能源、樓宇自動化、醫療以及更多領域。
[0034]在家庭子網中網絡協調器FFD設備充當家居主節點，FFD負責監督網絡的正常運行，由它主導ZigBee無線傳感器網絡的建立，完成網絡的初始化、設備控制、數據采集等功能。子網中精簡功能設備充當家居設備節點，主要完成傳感采集、查詢響應等功能，家居設備節點相互之間不能進行通信，只能與家居主節點進行通信。家居主節點與家庭網關之間使用串口連接，可將數據上傳到家庭網關中。家庭網關是智能家居控制系統的核心部分，主要完成家庭內部網絡各種設備之間的信息交換和信息共享，以及同外部通信網絡之間的數據交換功能。所述家居設備節點的底層終端主要包括三表計量節點、環境溫度濕度