基于无线传感器网络实现住宅的智能和节能.docx

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基于无线传感器网络实现住宅的智能和节能

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司轶芳SiYifang孙曼利SunManl．王楠WangNan

【摘要】文章介绍ZigBee技术在智能家居系统中的应用。通过ZigBee技术组建立家庭无线网络，实现家居系统内设备的无线互连和智能化。论述该系统设计方案，该系统具有自动组网，节点的自动报警，远程控制等功能以及通过能耗检测等技术实现有效的节能管理。

【关键词】无线网络：ZiqBee；智能家居：节能

【Abstract】ThisarticleintroducestheapplicationofZigBeetechnologyinintelli-genthomesystem.EstablishingfamilywirelessnetworkbyZigBeetechnologytoachievewirelessinterconnectionandintellectualizationofequipmentinthehomesystem.Thisarticleexpoundsthedesignschemeofthesystem,whichhasfunctionssuchasautomaticinternetworking,automaticalarmofnodes,andremotecontrol,etc.andrealizeseffectiveenergysavingmanagementbyenergyconsumptiondetectionandothertechnologies.

【Keywords】wirelessnetwork,ZigBee,intelligenthomesystem,energysaving

0引言

现代科学技术的发展，对于改善人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义。然而随着我国建筑设备形式、室内环境的营造和用能模式的逐步改变，随之而来的是家用能耗设备的使用范围和使用时间都在增长，不可避免地带来住宅能耗的增长。中国建筑节能年度发展研究报告指出：住宅节能的主要任务是避免住宅能耗随建设规模增大和生活水平提高造成的大幅度增长，减少由此给我国能源供应带来的沉重压力。

本文提出采用近年来兴起的ZiqBee技术实现智能家居系统无线网络，组建家庭信息网络，将各种家电组合成一个有机整体，对家电设备进行集中或异地的智能化控制与管理，旨在建立一个更为便利、舒适、节能的无线智能家居系统模型，能源的使用由粗放到集约，达到住宅节能的目的。

1无线家庭网络整体设计

1.1系统方案

智能家居网络的系统整体设计如图1所示，其总体结构可以划分为内部网、家庭网关、外部网3个部分。

1.1.1内部网络

成本低、功耗低是Ziqbee无线通信技术的突出优点，且具有优秀的组网能力，网络容量大，对传输速率要求不高，传输数据信息的安全性高。因此，选择ZiqBee技术作为智能家居系统的内部联网技术完全满足家庭传感器组网的要求。

ZiqBee无线家庭网络方案可以简单概括为：通过嵌入在需要监测或控制的家电设备中的ZiqBee无线网络收发模块作为网络子节点，将各个网络子节点与网络主节点互连，并进行数据传送，实现家庭设备的无线互连和自动化。

1.1.2外部网络

考虑到实用性和大众化的需求，采用Internet网络技术和GPRS网络构成外部网络的远程控制。远程控制用户访问Web页面，只需要点击鼠标，用户可以就从任何地方了解家中情况，控制家电设备的运行。此外，用户还可以通过用户手机发送短信息，家居控制器通过来电号码和信息的提取分析，解释成相应的控制信息，传送给各控制单元，对家电设备终端节点进行监测或控制。

1.1.3家庭网关

家庭网关是连接内部网和外部网的网络设备，是智能家居系统的核心设备。家庭网关对外可以提供各种远程智能控制接口。用家庭网关还可以实现GPRS模块和ZiqBee主节点模块之间的协议转换。

1.2网络模型

ZiqBee采用自组织(ad-hoc)方式组网（图2），网络协调器一直处于监听状态，当有新的RFD加入到网络中时，会被附近的FFD发现并将其信息传送给协调器，由协调器进行编址，计算其路由信息，更新数据转发表和设备关联表，确定其物理位置。

每一个节点实现记录当前状态，等待查询、控制命令等。如：节点A网络协调器内嵌入家庭网关中，完成建立网络和进行绝大部分路由选择；远程计算机或手机可以通过家庭网关控制家电[来自wwW.]或者提取信息：节点B和节点C分别控制家用电器控制网络和三表集抄网络。它们接受