張 玲 重慶應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院

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ZigBee在智能家電控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

張 玲 重慶應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院

【文章摘要】

【關(guān)鍵詞】

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；程序設(shè)計(jì)；教學(xué)模式；云計(jì)算

引言

近年來(lái)，社會(huì)的信息化速度加快，越來(lái)越多的通信技術(shù)、信息技術(shù)出現(xiàn)在生活中，使人們的生活條件不斷的改善。智能家居使生活環(huán)境更舒適、安全、方便。智能家電作為智能家居的一部分，可以在移動(dòng)終端或者電腦上，按照我們的要求，通過(guò)預(yù)定的控制程序，自動(dòng)控制烤火爐、空調(diào)、電飯煲等電器設(shè)備，使我們的生活安全而方便。并且在我們每購(gòu)置一臺(tái)新的設(shè)備，只要這臺(tái)設(shè)備支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，那么就可以很方便的加入整個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)中。

1.ZigBee 概況

ZigBee（又稱紫蜂協(xié)議）技術(shù)是一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在民用、工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展強(qiáng)勁，適用于對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率不高的場(chǎng)合。目前應(yīng)用比較多的智能家居，遵循特定的通信準(zhǔn)則，從一個(gè)傳感器到另一個(gè)傳感器，以接力方式相互協(xié)調(diào)傳遞信息。這種信息傳遞方式有很多優(yōu)點(diǎn)，成本低、效率高、相對(duì)簡(jiǎn)單。對(duì)于智能家居的分支——智能家電，應(yīng)用該技術(shù)組網(wǎng)方便，家庭內(nèi)部如果有新設(shè)備也可以方便構(gòu)建入網(wǎng)，人們的生活更加安全、方便。

2.智能家居的研究現(xiàn)狀

如今，“智能家居系統(tǒng)”已被美洲、亞洲的一些發(fā)達(dá)國(guó)家的小區(qū)安裝了。韓國(guó)SAMSUNG 公司研發(fā)的智能家居產(chǎn)品從21世紀(jì)初開(kāi)始在中韓兩國(guó)市場(chǎng)上宣傳推廣，產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在于利用網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理家用電器，人們使用起來(lái)更方便快捷。韓國(guó)Curitel Communications 公司已開(kāi)始利用ZigBee技術(shù)研究手機(jī)對(duì)家居家電設(shè)備的無(wú)線遠(yuǎn)程控制。

與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)智能家居行業(yè)出現(xiàn)較晚，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展比較落后。近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)發(fā)展很快的無(wú)線通信和嵌入式技術(shù)備受關(guān)注，智能家居領(lǐng)域也趁勢(shì)發(fā)展。各大公司都想在智能家居領(lǐng)域有所發(fā)展。例如，深圳TCL 公司成功研發(fā)出具有安防功能、家電設(shè)備的遠(yuǎn)程控制功能的智能家居服務(wù)產(chǎn)品。海信公司研發(fā)的DNet-Home 數(shù)字家庭系統(tǒng)，擁有遠(yuǎn)程監(jiān)控住所、收取管理費(fèi)用等功能。

3.智能家電系統(tǒng)總體方案

智能家電控制系統(tǒng)主要分為三大部分：ARM處理器控制中心、紫蜂協(xié)議網(wǎng)絡(luò)模塊、各個(gè)紫蜂協(xié)議終端控制模塊。

ARM處理器控制中心：這個(gè)模塊是系統(tǒng)的主控中心，擁有一個(gè)4.3寸LCD 觸摸屏顯示終端。

紫蜂協(xié)議網(wǎng)絡(luò)模塊：采用網(wǎng)狀方式組建網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中具有一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、若干個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)。

紫蜂協(xié)議終端控制模塊：控制終端分為溫濕度檢測(cè)終端和開(kāi)關(guān)控制終端兩大部分。

利用移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等獲知住所內(nèi)部環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、水、電、氣等）、各類家電運(yùn)行情況等信息告知住戶，讓住戶在第一時(shí)間知曉家居內(nèi)部情況，實(shí)現(xiàn)住所內(nèi)部與外界的信息通信。住戶不僅可通過(guò)任何設(shè)備上網(wǎng)登錄Web瀏覽器或APP查看家里的電器設(shè)備，如電飯煲、烤火爐、空調(diào)、燈、熱水器等，而且可以通過(guò)設(shè)置命令對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

4.智能家電系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

基于ZigBee的智能家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從總體結(jié)構(gòu)上可以分為“外部網(wǎng)絡(luò)”和“內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)”兩部分。使用較廣泛，技術(shù)也比較成熟，日常生活中常見(jiàn)的“有線電視網(wǎng)”和“電話網(wǎng)”都屬于“外部網(wǎng)絡(luò)”。“內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)”則是我們研究比較多的，目的是把家用電器看成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，把它們聯(lián)在一起，形成一個(gè)“局域網(wǎng)”，這樣就可以監(jiān)測(cè)住所中的溫濕度、電壓電流、有害氣體濃度，調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光亮度，控制烤火烤、飲水機(jī)、熱水器、電飯煲等電器設(shè)備工作。智能家電系統(tǒng)采用以下方案設(shè)計(jì)。

（1）系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。選定主控中心S3C6 410控制器和 QT 界面設(shè)計(jì)技術(shù)，選擇系統(tǒng)芯片CC2430組網(wǎng)，根據(jù)系統(tǒng)的功能采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。對(duì)系統(tǒng)的消耗問(wèn)題和網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題進(jìn)行研究。

（2）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。主要包括主控中心電路、開(kāi)關(guān)控制和溫濕度檢測(cè)電路。

（3）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。主要包括主控中心界面、 LCD 界面顯示、紫蜂協(xié)議組網(wǎng)、溫濕度檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì)。

5.總結(jié)

智能家電控制系統(tǒng)改變了對(duì)家電設(shè)備的管理模式，提高了人們的生活質(zhì)量，解決家用小家電的智能家居網(wǎng)絡(luò)的能耗和安全問(wèn)題。隨著科技的進(jìn)步，系統(tǒng)的功能將會(huì)逐步完善。本文中設(shè)計(jì)的智能家電控制系統(tǒng)只涉及到幾個(gè)基本功能，還需要進(jìn)行深入研究，滿足人們對(duì)家電智能化的需要。

【參考文獻(xiàn)】

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［2］ You-guo L，Ming-fu J.The Reinforcement of Communication Security of theInternet of Things in the Field of Intelligent Home through the Use ofMiddleware［C］// Knowledge Acquisition and Modeling （KAM），2011 FourthInternational Symposium on.IEEE，2011: 254-257.

［3］ 胡永利，孫艷豐，尹寶才.物聯(lián)網(wǎng)信息感知與交互技術(shù)［J］.計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2012，35（6）: 1148-1159.

［4］ 李揚(yáng).基于嵌入式技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.上海：華東理工大學(xué)，2012.

*基金項(xiàng)目：本文系重慶應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院2015年院級(jí)科研課題“基于云計(jì)算的重慶農(nóng)村物流公共信息平臺(tái)建設(shè)研究”（編號(hào)：CQYZJG201506）階段性成果

介紹了"云計(jì)算"的概念、應(yīng)用于教學(xué)的現(xiàn)狀以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)模式改革。重點(diǎn)探析了"云平臺(tái)"所帶來(lái)的新變化，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容等教學(xué)模式的改革，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的建設(shè)有重要的指導(dǎo)意義。