家庭室內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計

　　隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展和電子信息產(chǎn)業(yè)的不斷進步，智能居家系統(tǒng)早已引起了人們的注意。國外智能家居產(chǎn)品主要注重于家庭內(nèi)部的功能實現(xiàn)，主要是兩種產(chǎn)品：以安全報警為主的系統(tǒng)和同時具有安防報警與家庭自動化功能的產(chǎn)品，但它的價格比較高，在中國市場推廣時遇到了阻力。在國內(nèi)，智能家居起步相對較晚發(fā)展都相對減慢，廠家的構(gòu)成較為復(fù)雜，技術(shù)實力也相差懸殊，無法準確地評價其技術(shù)水平。雖然市場還沒有較好的展開，但是我國的一些實力較強的公司已開始技術(shù)儲備，越來越多的機構(gòu)和個人開始了對智能家居的研究，因此我國智能家居的蓬勃發(fā)展指日可待。本文所提出的家庭室內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體以ZigBee無線通信技術(shù)為基礎(chǔ)，以實現(xiàn)安防報警和家用電器遠程控制的功能。

　　1 關(guān)鍵技術(shù)

　　1．1 ZigBee

　　ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)，ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標準的75米到幾百米、幾千米，并且支持無線擴展。它的基礎(chǔ)是IEEE 802．15．4，這是IEEE無線個人區(qū)域網(wǎng)（PAN）工作組的一項標準，被稱作IEEE 802．15．4技術(shù)標準。完整的ZigBee協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用會聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。其技術(shù)的主要特點是：數(shù)據(jù)傳輸速率低，功耗低，成本低，網(wǎng)絡(luò)容量大，時延短，安全，有效范圍小，工作頻段靈活，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，以及很好的兼容性。因此，ZigBee的主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在了消費家用電子產(chǎn)品和傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。

　　1．2 JN5121模塊介紹

　　本文中選擇的核心模塊是JN5121-Z01-M01，它是JENNIC公司推出的一款應(yīng)用兼容IEEE 802．15．4標準和ZigBee技術(shù)的收發(fā)芯片。JN512 1是一款兼容于IEEE802．15．4的低功耗，低成本無線微型控制器。該模塊內(nèi)置一款32位的RISC處理器，配置有2．4 GHz頻段的IEEE 802．1 5．4標準的無線收發(fā)器，64 KB的ROM，96 KB的RAM，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了多種解決方案，同時高度集成化的設(shè)計簡化了總的系統(tǒng)成本。

　　JN5121內(nèi)置的ROM存儲器集成了點對點通訊與網(wǎng)狀網(wǎng)通訊的完整協(xié)議棧；JN5121內(nèi)置的RAM存儲可以支持網(wǎng)絡(luò)路由和控制器功能而不需要外部擴展任何的存儲空間；JN5121內(nèi)置的硬件MAC地址和高度安全的AES加密算法加速器減小了系統(tǒng)的功耗和處理器的負載；JN5121支持晶振休眠和系統(tǒng)節(jié)能功能，同時提供了對于大量的模擬和數(shù)字外設(shè)的互操作支持，讓用戶可以方便的連接到自己的外部應(yīng)用系統(tǒng)。圖1為JN5121 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

　　2 系統(tǒng)整體設(shè)計

　　家庭室內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要包括家庭安全防范報警系統(tǒng)和家用電器自動控制系統(tǒng)兩大部分。整體的設(shè)計框圖如圖2所示。

　　本系統(tǒng)采用多傳感器復(fù)合數(shù)據(jù)融合策略實現(xiàn)危險信號報警。傳感器節(jié)點會采集家庭環(huán)境的數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理融合，并上報給中心節(jié)點。中心節(jié)點對傳感器節(jié)點上報的數(shù)據(jù)進行判斷，如果發(fā)現(xiàn)家庭環(huán)境數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，中心節(jié)點將會對相應(yīng)的控制節(jié)點發(fā)送控制指令。而控制節(jié)點根據(jù)這些指令啟動或者關(guān)閉家用電器，使家庭環(huán)境恢復(fù)到用戶滿意的程度。路由節(jié)點使數(shù)據(jù)和指令在傳送過程中找到最佳的路徑，準確快捷地達到目標。由于采用無線通信技術(shù)，路由節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的位置不會受到角度、障礙物等因素的影響，非常靈活。

　　在中心節(jié)點發(fā)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)異常的同時，它命令短信節(jié)點將數(shù)據(jù)通過GSM網(wǎng)絡(luò)將環(huán)境數(shù)據(jù)以短信的形式報告給用戶，使用戶掌握家中的環(huán)境情況。用戶還可以通過互聯(lián)網(wǎng)來對家中的智能網(wǎng)絡(luò)進行訪問，并通過網(wǎng)絡(luò)來控制家中的電器。系統(tǒng)所有節(jié)點的電源均使用微型電池。

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