随着物联网技术的发展, 家居的网络化、智能化已成为现实。智能家居已经走进人们的生活, 为众多家庭带来巨大的便利。纵观国内外企业, 小米、百度、苹果、西门子等都已进军智能家居市场, 智能家居进入了一个快速发展的时期。
智能家居的概念是以家庭住宅为基础, 利用网络通讯、综合布线、安全防范、自动控制等技术将电子产品接入网络, 构建物物相连的家庭网络系统, 从而实现人们对家居设备的远程控制。智能家居以物联网为基础搭建, 旨在提高生活的安全与舒适性, 提高生活效率。随着近年来网络技术的发展, 物联网、智能家居的概念成为了人们关注的焦点, 各类智能设备层出不穷, 安全化、智能化、简单化的生活方式已成为当前智能家居系统发展的目标。
智能家居是互联网影响下物联网的体现。智能家居系统通过物联网将家中的各种电子设备连接起来, 组成一个小型网络, 达到智能控制、安全警报等功能。基于物联网的智能家居系统与普通家居相比, 不仅能满足人们正常的生活需求, 而且实现了家居设备的自动化、智能化, 使得人们能够获得大量交互信息, 随时随地进行远程控制, 甚至可以为能源费用节约资金, 给人们的日常生活带来安全和便利。
智能家居系统可采用分层次的网络结构。系统主要分为两个部分, 主网部分和子网部分。子网是各个子系统组成的网络, 用于收集信息和执行命令。子网通过网关与主网相连, 各个子网也可以通过主网进行通信。主网接入外网, 从而使得用户可以远程控制, 也可以使数据在服务器得到存储和处理。
智能家居网络基础是组网技术, 在进行家居组网时, 不但要考虑选取恰当的网络拓扑结构, 还必须考虑合理的组网方式和技术。智能家居系统的传感器数量较少而且通信距离较短, 另外系统的功耗不能太高, ZigBee作为家庭无线组网技术最为合适。由于在智能家居网络模型中用到的传感器节点数目相对较少, 因此可采用星型拓扑结构。
该系统功能主要由家庭主机、灯光子系统、窗帘子系统、家电设备子系统、警报子系统、ZigBee协调器、服务器、用户设备8个部分组成。智能家居系统整体架构将基于家居设备中的ZigBee芯片来实现。系统中的各个传感器把收集的信息反馈到家庭主机, 家庭主机对数据进行处理后做出响应, 同时把数据通过互联网存至云端服务器。
用户可以通过家庭主机来对各个子系统进行设置, 也可以通过移动终端设备访问云服务器来发送指令给家庭主机来达到远程查看控制的目的。
利用光照传感器、人体检测传感器等设备, 在无光条件下在检测到人体时自动打开灯光, 让家中实现人来灯亮, 人走灯灭。该系统需要使用人体检测传感器来来检测是否有人走动, 利用人体传感器的特性, 在检测到有人来时, 通过ZigBee协调器发送给主机, 主机进行控制, 把打开灯光的命令发送给光照传感器, 从而实现灯光的打开或关闭。
利用步进电机、光照传感器、温湿度传感器等实现此系统。用户可以自主设置开关窗帘的时间, 指令通过网络传输给主机, 主机发送指令给步进电机控制窗帘的拉动。用户也可以设置自动模式, 在温度、光照达到一定条件下自动向主机发送指令, 主机再发送指令给步进电机, 通过步进电机转动来拉动窗帘。
利用继电器, 实现对电器电源开关的控制, 从而可远程操控空调、冰箱、灯泡、WIFI、电视等家用电器的打开或关闭。用户通过在移动设备发送指令给主机, 主机经过解析, 将相应指令通过ZigBee组成的网络发送给终端设备。
利用摄像头、烟雾传感器、声光报警传感器等设备来实现对家中的实时监控和危险预警。家中的摄像头将监控画面传输至网络为用户提供实时查看, 同时将监控文件储存至主机中留作备份。烟雾传感器主要监控家中火灾、煤气泄露等情况发生, 一旦检测到有气体浓度达到危险标准, 便发送指令给主机, 主机控制声光报警器进行预警, 并发送信息给用户通知危险情况。
基于物联网的智能家居系统在现实应用中具有巨大的市场前景, 本系统与传统的家居系统相比具有方便快捷的优点, 同时具备了电子产品的智能化、网络化, 使我们的生活更加便利安全。物联网技术是未来的发展方向, 也是推进社会进步的重要技术, 对智能化的发展具有重大意义。
摘要：随着网络技术的发展, 人们的生活方式发生着巨大改变, 基于物联网技术实现的智能家居使我们的生活变得更加方便快捷。本次设计结合现代生活的具体需求, 开发出一套基于物联网技术的智能家居系统, 旨在为人们的生活提供便捷和安全保障。通过对用户和智能家居系统的分析, 确定了总体架构, 进而细分出系统的各个功能模块, 通过使用ZigBee技术和传感器等设备来搭建出这套智能家居系统, 从而实现家居的智能化和保障用户的安全。
关键词：物联网,智能家居,ZigBee技术,自组网,传感器
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