基于ZigBee的開關(guān)設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉路明

【摘 要】開關(guān)設(shè)備遠(yuǎn)程控制是智能家居系統(tǒng)中的不可缺少的一部分，為人們遠(yuǎn)程控制電器設(shè)備提供了極大的方便性和安全性。本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了開關(guān)設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的架構(gòu)方案，為后續(xù)開發(fā)提供了基礎(chǔ)依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】智能家居；ZigBee；開關(guān)設(shè)備；網(wǎng)關(guān)；云服務(wù)器；APP

0 前言

如今智能家居的概念已經(jīng)被人們所理解和接受，它是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一，它實(shí)現(xiàn)了將家中的各種設(shè)備（照明設(shè)備、電器設(shè)備、音視頻設(shè)備、安防設(shè)備等）連接到一起，通過Internet網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)照明、家電、防盜報(bào)警、 環(huán)境監(jiān)測(cè)、紅外轉(zhuǎn)發(fā)等功能的遠(yuǎn)程控制，提升了家居生活的安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。而開關(guān)設(shè)備遠(yuǎn)程控制功能，更是智能家居系統(tǒng)中不可缺少的部分。

1 系統(tǒng)需求和架構(gòu)

開關(guān)設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，用戶通過使用手機(jī)中的APP，不受地點(diǎn)不受時(shí)間，在只要能聯(lián)網(wǎng)的條件下，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制已經(jīng)入網(wǎng)的開關(guān)設(shè)備。系統(tǒng)主要由開關(guān)硬件設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、云服務(wù)器和APP四部分構(gòu)成，其設(shè)計(jì)構(gòu)架如圖1所示：

2 開關(guān)設(shè)備模塊的設(shè)計(jì)

開關(guān)設(shè)備采用集成ZigBee模塊與網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)通信。ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議，是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率，主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

3 網(wǎng)關(guān)模塊的設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)有兩個(gè)模塊功能構(gòu)成，承載著上傳下達(dá)的作用。第一，與底層硬件設(shè)備采用ZigBee組網(wǎng)通信，第二，與云服務(wù)器通過Internet，使用TCP的連接方式進(jìn)行通信。網(wǎng)關(guān)與底層硬件設(shè)備的通信主要包含底層設(shè)備的入網(wǎng)、設(shè)備狀態(tài)上傳、控制設(shè)備命令的下發(fā)等功能。網(wǎng)關(guān)與云服務(wù)器的通信主要包含網(wǎng)關(guān)聯(lián)網(wǎng)、底層設(shè)備加入網(wǎng)關(guān)、設(shè)備狀態(tài)上傳、設(shè)備控制命令下發(fā)、定時(shí)控制、場(chǎng)景控制等功能，其設(shè)計(jì)如圖2所示：

4 云服務(wù)器模塊的設(shè)計(jì)

云服務(wù)器程序也具有兩個(gè)模塊功能，承載著上傳下達(dá)的作用。第一，連接網(wǎng)關(guān)，通過網(wǎng)關(guān)，對(duì)網(wǎng)關(guān)下的設(shè)備進(jìn)行通信，第二，與APP通過WiFi或4G，使用http的連接方式進(jìn)行通信。與網(wǎng)關(guān)的通信，在網(wǎng)關(guān)模塊已經(jīng)分析，此處不再說明。云服務(wù)器與APP的通信主要包含用戶注冊(cè)管理、網(wǎng)關(guān)綁定、管理網(wǎng)關(guān)下的設(shè)備、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)更新、管理定時(shí)控制、管理場(chǎng)景控制等功能。其中設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)更新通過借助于JPUSH外部插件完成，，其設(shè)計(jì)如圖3所示：

5 APP模塊的設(shè)計(jì)

APP在功能上主要包含用戶注冊(cè)管理、網(wǎng)關(guān)綁定、管理網(wǎng)關(guān)下的設(shè)備、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)更新、管理定時(shí)控制、管理場(chǎng)景控制等功能。在UI設(shè)計(jì)上，采用給人清新舒心的藍(lán)色基調(diào)、簡(jiǎn)潔大方和方便用戶操作的原則設(shè)計(jì)。

6 小結(jié)

本文分析設(shè)計(jì)了智能家居生態(tài)中開關(guān)設(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)架，通過應(yīng)用此系統(tǒng)，用戶能夠使用手機(jī)上的APP發(fā)送設(shè)備控制命令，遠(yuǎn)程控制家中的開關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了智能家居的應(yīng)用，為家居生活帶來了方便性和安全性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]常赟杰，張位勇，李桂香.基于Web Service的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)時(shí)代.2017.

[2]岑榮瀅，姜琴，扈健瑋，孫夢(mèng)莉.面向智能家居應(yīng)用的ZigBee-WiFi網(wǎng)關(guān).計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2017.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]