基于智慧家居的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)體搜索研究

齊佳惠　何美惠　趙嬌

摘要：在信息化環(huán)境的基礎(chǔ)上充分利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)，將“智慧化”理念普及到家庭，使用戶享受到智能、高端的技術(shù)成果。家庭中利用Zigbeeug線技術(shù)布網(wǎng)，無需布線，低功耗，環(huán)保。遠(yuǎn)程利用6SM技術(shù)連接用戶與家庭，用以時(shí)刻查詢家中的各種環(huán)境信息，并控制家中的相關(guān)電器。手機(jī)可作為智能終端，因6SM需要收取短信費(fèi)，所以在家中手機(jī)利用藍(lán)牙無線技術(shù)控制家中的相關(guān)設(shè)施?？傊缭搅司嚯x，跨越了種族，跨越了人與物。

關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù)；智慧家居；傳感器技術(shù)；6SM技術(shù)

1研究背景

家居智能化系統(tǒng)的概念起源于20世紀(jì)70年代的美國，隨后，傳播到歐洲、日本等國并且得到了很好的發(fā)展。在我國，智能家居這一概念推廣較晚，約在90年代末家居智能化系統(tǒng)才得以進(jìn)入國內(nèi)，但發(fā)展速度驚人。所謂智能家居是現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)及通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它能夠自動(dòng)控制和管理家電設(shè)備，對(duì)家庭環(huán)境的安全進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警，并且能夠?yàn)樽籼峁┌踩孢m、高效便利的學(xué)習(xí)生活及工作環(huán)境。與普通的家居相比，智能家居不僅具備傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適溫馨，高效安全的高品位生活環(huán)境，還將一個(gè)被動(dòng)靜止的居住環(huán)境提升為一個(gè)有一定智慧協(xié)助能力的體貼的生活幫手，進(jìn)一步優(yōu)化住戶的生活質(zhì)量。

2研究目的與意義

雖然目前智能家居系統(tǒng)有了一定的發(fā)展，并且市場(chǎng)上也開始出現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品，但從總體的發(fā)展來看，不容樂觀，特別是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)威產(chǎn)品的缺乏嚴(yán)重影響了家居智能化的發(fā)展。智能家居控制器可以為系統(tǒng)提供智能控制方案，使住戶的控制更便捷，更高效，更能為家庭的日?；顒?dòng)節(jié)約不必要的能耗。而且在現(xiàn)在這個(gè)注重綠色環(huán)保的世界里，智能的為住戶控制好空氣的濕度、溫度等，檢查分析空氣成分，讓住戶安心入住。智慧家居結(jié)構(gòu)如圖l所示。

3智慧家居設(shè)計(jì)構(gòu)想

模塊一：PC機(jī)（個(gè)人筆記本電腦）一端口與協(xié)調(diào)器連接，在各個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)上連接有傳感器（溫濕度傳感器、煙霧傳感器、熱釋電紅外傳感器、光敏傳感器等）、繼電器。傳感器用于采集信息，繼電器可以判斷門窗開關(guān)等。將其傳送到協(xié)調(diào)器，再發(fā)送至PC機(jī)顯示室內(nèi)狀況信息。

模塊二：另一端口與短信貓相連，利用GSM技術(shù)、2G網(wǎng)絡(luò)，可以通過發(fā)送短信實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢。

模塊三：同時(shí)利用繼電器連入電路，控制開斷路，由藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)無線控制技術(shù)達(dá)到控制電器開關(guān)的目的，在手機(jī)里安裝編寫好的APP，就可以利用藍(lán)牙控制家中相關(guān)設(shè)施。

4技術(shù)簡介

4.1實(shí)現(xiàn)模塊

實(shí)現(xiàn)模塊一中的硬件包括網(wǎng)蜂Zigbee節(jié)點(diǎn)，DTH11溫度傳感器，MOZ煙霧傳感器，光敏電阻等和繼電器。其中各類傳感器等感知設(shè)備是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的末端，感知設(shè)備必須依附于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這一主體才能實(shí)現(xiàn)彼此的互聯(lián)互通。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主體是由Zigbee無線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，它構(gòu)成了傳感數(shù)據(jù)的傳輸通道。Zigbee是基于IEEE802.15.4協(xié)議規(guī)范的短距離、低功耗無線通信技術(shù)，有自組織和低數(shù)據(jù)速率等特點(diǎn)。Zigbee節(jié)點(diǎn)設(shè)備分為協(xié)調(diào)器（coordinator）、路由器（Rouger）和終端（EndDevice）三類，終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器的最大通信距離為200米，若在二者之間加入路由器，則通信距離可擴(kuò)展至400米，這樣的通信覆蓋面積可滿足家庭無線傳感網(wǎng)建設(shè)需要。

智慧實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)使用的Zigbee模塊帶有USB轉(zhuǎn)串口功能，通過方口USB或5V直流電源、3.7V鋰電池供電，帶有DEBUG接口可兼容TI標(biāo)準(zhǔn)仿真工具，同時(shí)所有的10口及常用串口引腳被引出。

與5l單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境Keil相類似，Zigbee的開發(fā)環(huán)境為IAR.7.60A，其最大優(yōu)勢(shì)是能直接使用TI公司提供的Z-Stack協(xié)議棧進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)過程中只需要調(diào)用API接口函數(shù)即可。除了開發(fā)環(huán)境和協(xié)議棧的安裝，還要進(jìn)行仿真器cc DEBUGGER的驅(qū)動(dòng)程序安裝，在安裝成功后，會(huì)在主機(jī)的設(shè)備管理器中Cebalcontrolleddevices分支下顯示出仿真器的名稱SmartRF04EB。

4.2傳感器數(shù)據(jù)采集

傳感器數(shù)據(jù)采集包括溫濕度傳感采集、光敏傳感采集、熱釋電紅外傳感器采集和煙霧傳感器采集。溫度使用的溫濕度傳感器為DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，它由電阻式感濕元件和NTC測(cè)溫元件組成。根據(jù)溫濕度傳感器的電子特性，其應(yīng)用電路如圖2所示。

圖中由CC2530的P0.6口對(duì)DHT11的電平輸出進(jìn)行檢測(cè)，在Zigbee節(jié)點(diǎn)編程時(shí)，需要依次對(duì)DHT11的10口初始化、串口初始化，編寫溫濕度檢測(cè)函數(shù)，檢測(cè)函數(shù)涉及溫濕度的ASC碼轉(zhuǎn)換與串口數(shù)據(jù)接收、打印。

其他傳感器數(shù)據(jù)采集的操作和溫濕度傳感器的相似，在《ZigBee實(shí)戰(zhàn)演練》一書中都有提及，在此不做詳細(xì)論述。

4.3 GSM簡介

實(shí)現(xiàn)模塊二所需的硬件有GsM模塊，sIM卡。模塊二以上功能實(shí)現(xiàn)都建立在用VB編寫的軟件基礎(chǔ)上，在此軟件上，包括主人信息，室內(nèi)實(shí)時(shí)狀況，短信自動(dòng)回復(fù)，打印主人想要的數(shù)據(jù)等，其中使用的是office access2013數(shù)據(jù)庫。

PC（個(gè)人筆記本電腦）一端口與短信貓西門子TC35i相連，利用GSM技術(shù)、2G網(wǎng)絡(luò)，可以通過發(fā)送短信實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查詢。即TC35i是實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)功能主要電子元件，是一種基于無線GSM技術(shù)的工業(yè)級(jí)的MODEM配件，是一種內(nèi)嵌GSM無線通信模塊，與外圍電路及電路板結(jié)合，插入移動(dòng)運(yùn)營商的手機(jī)SIM卡，可以與移動(dòng)運(yùn)營商的短信中心建立無線連接，本地通過與PC的連接可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自由的短信收發(fā)。

4.4藍(lán)牙技術(shù)簡介

實(shí)現(xiàn)模塊三所需要的硬件有藍(lán)牙，繼電器。所需軟件是安卓app，如圖3所示。

所謂藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無線通信技術(shù)。說得通俗一點(diǎn)，就是藍(lán)牙技術(shù)使得現(xiàn)代一些輕易攜帶的移動(dòng)通信設(shè)備和電腦設(shè)備，不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無線上因特網(wǎng)，其實(shí)際應(yīng)用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽車等信息家電，組成一個(gè)巨大的無線通信網(wǎng)絡(luò)。

這里需要實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙控制繼電器以達(dá)到最終控制電器的目的。