基于物联网对智能家居远程控制系统设计

郑骏

摘要 随着信息技术的飞速发展，人们日常生活中的家居环境与信息技术之间的联系也越来越紧密。基于此，以物联网为基础所研发出来的智能家居远程控制系统也应运而生。本文基于物联网从ZigBee网络控制系统设计、环形网络分层控制系统设计、系统数据传输体系设计和多网融合信息传输系统设计四个角度对智能家居远程控制系统的设计做出了研究，并进行了相应的说明和阐释。

【关键词】物联网 智能家居 远程控制

所谓智能家居远程控制指的是人们可以在不在家的情况下依靠互联网实现对家中物品和环境的管理与操控，以此来确保自己家居环境的安全性和舒适性。该技术有着很强的智能性和操作性，能够将家居艺术结合物联网实现对人们生活中的智能化管理，从而为民众提供便捷、安全的生活方式。其有着广泛的市场需求和应用前景，是我国未来家居行业的重要发展方向之一。

1 ZigBee网络控制系统设计

ZigBee是基于IEEE802.15.4为标准所设定的无线网络通信系统，其有着自身损耗功率低，系统建设成本低、系统连接距离近、系统传输速率低、系统连接节点数量多、系统支持多种网络结构以及系统安全性高等优良特点。故而其己被广泛应用在对智能家居的监测和控制功能上，其能够达到智能家居远程控制系统中对于家庭内部网络构建的各项基本需求，并可以实现通过无线组网通信的方式来代替以往所采用的有线组网通信方式。当前市场上已经出现了很多能够对ZigBee网络控制系统提供支持的智能嵌入式芯片，以Freescale公司的MC1319X和MC1321X系列为代表的价格便宜、性能方便的开发芯片，在很大程度上减少了智能家居远程控制系统的开发成本，有着十分适宜的性价比，能够符合各种用户的不同需求，该技术有着很强的组网能力，可以构建星形网络、树状网络及网状网络，介绍如下：

（1）星形网络结构简便，其以一个协调者节点为中心，通过连接一些终端节点来构成网络系统，每个终端节点都需要通过协调者节点来开展通信，节点之间也只能通过协调者节点开展信息交流。

（2）树状网络结构相对复杂，其由一个协调者节点、若干个路由节点和终端节点所组成，并通过协调者节点连接路由或终端节点，且其子节点中的路由节点也能和新的路由节点与终端节点连接，并不断反复扩展的方式来构成网络系统。其构建规则为：只有协调者节点和路由节点可以具有各自的子节点而终端节点不能具有子节点，有着同一个父节点的子节点成为兄弟节点。其通信规则为：每个节点只能与自己的父节点和子节点联络，若一个节点想和另一个相隔较远的节点通信则需要沿着树状网络上传至共同祖节点后才能传输到另一方。树状网络传输结构单一，但其传输过程不会被应用层所控制，具备较强的灵活性。

（3）网状网络结构与树状网络结构相似，也是由一个协调者节点、若干个路由节点和终端节点所构成，但与树状网络结构所不同的是网状网络结构可以实现任意两个临近路由节点之间直接开展数据传输，其通信规则更为灵活多样，效率也更高。即便一条传输路径出问题也不会影响其余路径进行数据传输，特别是其还可以通过不断扩张而组成更巨大的网络。因此与树状网络和星形网络相比较而言网状网络更适用于节点多和距离更远的系统之中，目前其应用也最为广泛。

2 环形网络分层控制系统设计

环形网络分层控制系统以网状网络结构为基础所搭建而成，其在构建完成后可以实现多点接入并能够自行开展无线通信工作。同时，依照网络数据传输的特点，该网络系统以协调者节点为中心，规范各节点之间的分层以确定其深度，并通过数据路由在传输的过程中通过各节点记录下自己的层次，以此来降低资源浪费并有效避免了可能出现的数据爆炸问题。该控制系统以数据汇集协调的方式来实现采集数据的目的，并以协调者节点为中心，通过一个环形分层的方式建立起一条控制系统，结构中每一环相当于一层，各层间间隔逐层相加，协调者层次数为零，相应的分层方式如下：

（1）网络建立后，无论是协调者或别的节点的层数都将被初始化为零;

（2）系统从协调者节点通过发送分层确定帧的方式接入到网络中，这种方式可以实现协调者节点与所连接系统中任何一个其他节点之间的信息联通;

（3）在协调者节点所发送的分层确定帧被送到目标节点之后，若目标节点本身层次数为零的话则其系统将直接被更新为分层确定帧的转发次数。若目标节点本身层数不为零的话其本身层数与分层确定帧的转发次数将被系统进行對比，其本身层数更新值将由其本身层数和分层确定帧两者之间的较小值来进行确定;

（4）之后若目标节点本身层数产生了更新则需要对该分层确定帧进行转发处理，相反则不需要进行转发。在分层确定帧分布到整个控制系统之后，系统中的每个节点都有可能会出现多次接受分层确定帧的情况。因此，为了避免控制系统中出现过多的网络资源消耗，系统需要控制好分层确定帧的具体转发次数，这主要体现在系统并不是对每一个分层确定帧都进行转发，而只是将已经更新了目标节点本身层数的分层确定帧做转发处理，以此来保证系统工作状态始终可以处于最佳。

3 系统数据传输体系设计

在基于物联网所开展的智能家居远程控制系统中，其子系统在对一些特殊设备的数据只有采用高速传输的方式才能保证系统的正常运转，而且对于系统来说通常情况下其传输的数据量都比较大，因此从一些特殊设备所采集到的数据需对其行进行高速运算，以此来确保传输量和数据的准确性和及时性。且由于当前ZigBee的数据传输体系结构正在在发生着改变，系统数据传输体系设计也相应发生着变化，这主要体现在以下几点：

（1）系统数据传输体系有着不需要载波、输入数据传输效率高、体系结构抗干扰能力强和输送时可以实现大量数据的快速实时传输等优点。这些优点可以确保其能够合理地被系统应用于实时数据采集、大数据量高速传输、综合状态信息传输和突发事件处理等应用场景之中。系统数据传输体系结构在应用中被分为应用层、网络层、数据信息回基层、数据连接层和物理层等几部分;

（2）在具体的应用过程中系统数据传输体系结构主要具备以下功能应用方式：该体系结构可以通过数据传感器将网络中不同间隔时间内所收集到的数据进行采集并传输到系统之中，这些信息将沿着相应的数据连接层被输送到指定的系统中，接着这些数据将被汇总送到数据终端。同时，为了确保智能家居远程控制系统在发生突发事件之后系统可以及时将事件信息通过网络传输到传感器之中以使传感器及时报警来避免损失，通常情况下系统数据传输体系将采用紧急传输方式完成突发事件传输。而在一切信息传送到系统中之后，系统还会将传输过来的信息进行汇总处理，以此来減少系统整体的数据交换次数从而提升物联网的整体性能。

4 多网融合信息传输系统设计

在利用物联网对智能家居开展远程控制系统的设计过程中，可以充分运用多网融合信息传输系统来开展相应工作，这主要体现在以下几点：

（1）所谓多网融合通信传输系统指的是将通信网络中的固定端、移动端、互联网和广电网等结合在一起，以此来达到符合物联网业务融合以实现网络终端、网络传输端和产业结构端的通信融合需要。这样可以有效实现通信客户端的灵活接入，从而推动促进物联网在未来取得多形式发展;

（2）多网融合通信传输系统很多时候还被使用在智能家居远程监控子系统之中。这时，多网融合将对物联网、互联网、移动网、广播电视网等连接在一起形成综合系统来对智能家居远程控制系统进行操作。这种应用方式将在很大程度上降低了物联网所关联到多个网络系统之间需要相互分线的麻烦，以此来实现了控制系统可靠性和包容性的提升;

（3）同时，多网融合的通信传输方式还为智能远程家居控制系统设计提供了全新的设计思路和方法，并有效克服了过去不同网络系统之间子系统不能兼容所导致的无法连接的缺陷，从而充分集中了各子系统来组合搭建了一个综合各方的通信传输系统。这个系统还可以帮助与物联网相连接的物业管理系统实现其能够通过电信部门专业团队运用专业能力和机制来开展相应的网络增值服务。而物联网通过多网融合通信传输系统还可以充分运用IP技术来打通网络中的网关，从而有效提升物联网相关产品的标准化程度，这样对于不同生产厂商之间加快产品更新达到产业化是十分有利的。

5 总结

综上所述，本文基于物联网对智能家居远程控制系统的设计进行了研究，通过研究发现，利用本文所列举的几项技术开展对智能家居远程控制系统的设计工作可以取得有效提升物联网相关产品的标准化程度、保证系统工作状态始终可以处于最佳来减少系统整体的数据交换次数从而有效提升物联网整体性能的良好结果，希望本文的研究可以更好的促进物联网技术在智能家居远程控制系统中得到应用，从而为我国信息产业取得更广阔的发展前景做出贡献。

参考文献

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