基于无线传感网的智能家居系统设计.docVIP

  基于无线传感网的智能家居系统设计# 毕乾，邓中亮** （北京邮电大学智能通信、导航与微纳系统实验室，北京 100876） 5 10 15 20 25 摘要：本文主要介绍了基于无线传感网的智能家居系统设计。首先对现有的智能家居市场进 行调研，简要介绍了智能家居的国内外现状和所面临的问题。在调研基础上给出智能家居的 总体结构设计，然后对室内为系统的各个子模块进行详细的设计说明。最后对无线传感网进 行测试，验证设计的可靠性和实用性。 关键词：无线传感网络；智能家居；ZigBee 中图分类号：TN925. 93 The Application of Wireless Sensor Networks in the Smart Home System BI Qian, DENG Zhongling (Beijing University of Posts and Telecommunications, Beijing 100876) Abstract: This paper introduces the chief function of intelligent home. Brings up the design of smart home utility system based on WSN,including the sensonodes ’ hardware consist, communication data frame format and workflow.Finally, designed to verify the reliability and practicality with experiment result. Key words: wireless sensor networks; smart home; ZigBee 0 引言 智能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、音视频技术等来组成智能家居系统设计方案将家居生活有关的设施进行集成并网络 互联，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] 目前市场上智能家居产品除了大部分厂家在用有线组网外，还有相对较少的厂家采用无 线组网的方式。传统的智能家居厂商大多采用了有线组网技术，例如 LONWORKS，CEBUS， X-10，RS485，CANBUS，Ethernet 等。其中 X-10 在智能家居领域应用较广，之所以被很多 30 35 的公司广泛采用外，除了 X-10 系统自身性价比较高外，其安装容易的的特点可以让更多的 消费者容易接受。以上各种有线组网技术都分别由不同的厂家所采用以应对不同的客户需 求，其中一些技术发展已经相对较为成熟，但有线组网技术还普通存在着住宅改造难度大， 布线灵活性差，可扩展性不足等诸多缺点。 无线组网具有无需布线，网络扩展性号，维护方便，使用方便等优点而被广大智能家居 厂商看好。无线组网涵盖了现有的大部分无线通信技术：红外、WIFI、蓝牙、UWB（超宽 带技术）、ZigBee 等。ZigBee 具有功耗低、通信距离短、速率低、网络容量大、安全性高、 自组网能力强等特点可以很好满足组网的需求。所以通过 ZigBee 技术来组建无线传感网络 基金项目：863 基金（2009AA12Z324） 作者简介：毕乾（1986-）男，硕士研究生，智能通信 通信联系人：邓中亮（1965-），男，教授，卫星导航定位、多媒体通信、无线传感器网络、微电子设计. E-mail: dengzhl@bupt.edu.cn -1- 可以很好的满足智能家居系统的需求。[2]   40  1  ZigBee 技术概述 随着通信技术的迅速发展，人们提出了在人自身附近几米范围之内通信的需求，这样就 出现了个人区域网络（Personal Area Network, PAN）和无线个人区域网络（Wireless Personal Area Network, WPAN）的概念。IEEE 标准委员会在 2000 年 12 月正式成立 802.15.4 工作， 这个工作组致力于 WPAN 网络的物理层（PHY）和媒体访问层（MAC）的标准化工作，目 标是为在个人操作空间（personal operating space, POS）内相互通信的无线通信设备提供通 45 50 信标准。而 ZigBee 联盟在 IEEE 802.15.4 标准之上制定了一套适应于低速率、低功耗的无线 传输标准化平台——ZigBee。 ZigBee 作为一种新兴的无线通信技术，与其他无线通信技术相比有很多的自身优势。 ZigBee 技术特点主要