物联网智慧家居系统研究

杨阳

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.011

摘 要：智慧家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，本文探讨了如何把带有物联网功能的家居设备通过ZigBee组网有机地结合起来，使整个系统能够稳定有效地运营。

关键词：物联网 智慧家居 ZigBee

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（c）-0011-02

随着信息技术特别是计算机、通信、网络、自动控制以及物联网、移动互联的迅猛发展与提高，促使了家庭生活的现代化，衣食住行的舒适化，居住环境的安全化，人们对家居环境的安全性、舒适性、效率性、透明性提出了更高的要求。人类技术发展的最终目的和方向是服务于生活所需，越来越多家居产品不仅会具备简单的智能，更要求整个系统在功能扩展、外延以及服务方面能够做到简单、方便、轻松、安全。智慧家居也正是在这种形势下应运而生。智慧家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

1 为什么采用ZigBee

局域网ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议，与WiFi、蓝牙等相比，其主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、快速、可靠、安全。具备近距离、低复杂度、自组织、低功耗等特色。由于其网络可以便捷地为用户提供无线数据传输功能，因此，在物联网领域具有非常强的可应用性。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备，是智慧家居设备物联的首选。

2 “智慧家居”系统结构

基于ZigBee的智慧家居主要包含网关集中控制系统、灯光控制系统、电机控制系统、智能家电管理系统、无线环境监测系统、智能遥控系统、智能安防监控系统、智能健康管理系统以及场景管理系统等。在家庭网关和每个子节点上都接有一个无线网络收发模块，通过这些无线网络收发模块，数据在网关和子节点之间进行传送。

3 系统功能设计

主要解决的是如何把带有物联网功能的家居设备通过ZigBee组网有机地结合起来，使整个系统能够稳定有效地运营。

3.1 网关集中控制系统

网关集中控制系统是智慧家居系统的“大脑”，属于中心控制设备，用于集中控制基于ZigBee接入的智慧家居各子系统，功能强大，是智慧家居的总控制器，属于最重要的一个系统。

3.2 灯光控制系统

实现对全宅灯光的智能管理。对灯光的控制可分为简单的开关控制或者与把灯光控制系统接入家庭网关，做到复杂的灯光控制。可实现对每个房间的灯光的亮度调节、开关控制，场景组合控制，可以用遥控等多种智能控制方式实现对全宅灯光的遥控开关，调光，全开全关及“会客、影院”等多种一键式灯光场景效果的实现；控制路径可以采用终端、WebPAD、以太网、手机WAP、电话等远程控制。从而实现智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。

3.3 电机控制系统

电机是家庭中常常会用到的东西，如自动窗帘、遮阳板、自动门窗、自动水闸、自动煤气开关等，电机控制系统把装有无线通讯节点的电机产品统一组网，集成到一个电机控制系统中，智能控制，主动上报状态，智能化管理。

3.4 家电智能自动控制

电器控制采用弱电控制强电方式，既安全又智能，多种智能控制方式：（1）通过家庭智能终端或无线彩色触摸屏进行操作、控制；（2）通过拨打电话进行操作、控制；（3）通过Internet 对接入ZigBee的家电进行操作、控制。

实现对在家里饮水机、插座、空调、地暖、投影机、新风系统等进行智能控制，避免饮水机在夜晚反复加热影响水质，在外出时断开插排通电，避免电器发热引发安全隐患；以及对空调地暖进行定时或者远程控制。

3.5 智能遥控系统

通过一个集成的智能遥控器或是移动终端APP，就可以在家里任何地方遥控家里所有物联设备。将ZigBee组网通过防火墙及密钥等方式接入Internet，还可以随时随地进行家居设备的智能遥控。

3.6 智能安防监控系统

能够实现防盗报警、消防报警、气体泄漏报警、远程监控和紧急求助报警等功能。依靠安装在住宅周界和住宅内部各处的探测传感器将信号进行采集，由智慧家居控制器进行智能判别，如果发现异常情况，则发出声光报警，同时将报警信号通过网络传送到主人的移动终端，必要时发送到物业管理中心并转发到110控制中心。

3.7 智能健康管理系统

可随时随地监测每个家庭成员的血压、血糖、体重；准时按点提醒老人吃药；老人不慎跌倒，会自动发出报警信号等。智能健康管理系统这些功能的实现可以有效地照顾每个家庭成员的健康，尤其对全天候护理老人效果更佳。

3.8 场景管理系统

智慧家居是为人们提供完善、贴心而又人性化的服务系统。人们往往希望这样：当主人离开家了，屋内的电视、音响、空调等能够自动关闭，而当主人回家后，空调可以优先打开，电视可以立即跳转到主人喜欢看的频道，热水早已烧好等，而这些，可以通过情景控制系统来实现。它能够实现如“在家、回家、休息、起床、离家”等各种模式下的灯光、电器、报警系统等的综合设置管理。

4 結语

传统意义上一般都认为智慧家居能够带来生活品质的提升，其实基于Zig Bee协议物联网型智慧家居正在改变这些观点，智慧家居行业发展至今，好高骛远的风气已渐渐淡化，已逐渐回归其初衷——为用户提供更便捷更舒适的生活，比日常生活更简化的操作、更贴心的服务，最显著的变化就是实用、方便、易整合。该系统推广应用，前景广泛，能够为智慧家居开放性发展建设，提供基于科技型、信息化、物联化、自动化监管、安全健康等理念的综合管理解决方案。

参考文献

[1] 闵胜利.浅析Zigbee的相关结构及操作系统[J].数字技术与应用，2010，28（8）：160-161.

[2] 伍云.ZigBee短程无线通讯技术在智能家居系统中的应用[J].中国新通信，2014，16（5）：80-83.

[3] 张凯，张雯婷.物联网导论[M].北京：清华大学出版社，2012.

[4] 廖高华，谢矗.智能家居系统网络的构架与实现[J].现代建筑电气，2011，5（7）：21-25.endprint