基于物聯網的智能家居實訓報告

1、基于物聯網的智能家居實訓報告基于物聯網的智能家居實訓方案摘 要】物聯網技術迅速發(fā)展，智能家居作為其重要應用部分成為新興研究領域。 本文提出了一種智能家居實訓方案，采用CC2530芯片、無線通信技術及傳感器組建ZigBee家庭內部局試實訓平臺對燈光控制功能， 實驗表明有進一步研究智能家居實訓平臺的價值。ZHU Kai JIANG Wei LIU TongEngineering China University of Mining & Technology，Beijing100083，China)Abstract】With the rapid development of the inte

2、rnetof things，the smart home has become the emerging research field whichplays an important role in the internet of thins.Smart home practice training scheme is put forward. Interiorhome network is formed by CC2530，wireless communicationtechnology and sensor，including three layers. Exterior network

3、isconnected to the internet. The lamp control test is performed by LEDand the result confirmed that the smart home practice training schemehas an important value for該方案域網，外部接入因特網。覆蓋物聯網三層結構。使用LED燈成功測關鍵詞】物聯網；智能家居；ZigBee；CC2530Smart HomePractice TrainingBased onInternet of ThingsSchool of MechanicalEle

4、ctronic& Informationfurther study.CC25300引言 隨著社會的發(fā)展，人們對家庭生活、學習、娛樂提出了更高的品質要求。例如，親人對獨生子女的看護，主人對家用電器進行實 時遠程控制，在主人進門之前，室內已經具有宜人溫度。在主人啟 動汽車之前， 車內有合適溫度， 有按照主人出行計劃設計好的行車 路線。這些需求是物聯網應用中最貼近民生的智能家居方面。高校已陸續(xù)設立物聯網專業(yè)， 要把學生培養(yǎng)成適應社會需求的人才需要學生掌握物聯網綜合技術。 智能家居實訓平臺是物聯網典 型開放型應用環(huán)境之一， 學生可在此平臺上實現對物聯網綜合技術的理解，亦可借助此平臺進行創(chuàng)新應用

5、。計算機技術等將傳感器采集到的環(huán)境與設備信息接入互聯網。借助此平臺可以搭建標準的智能家居系統(tǒng)， 亦可借助平臺開放的接 口實現控制程序的編寫。 系統(tǒng)終端由上位機Web界面顯示各種設備的信息讀取與控制，終端界面包括信息存儲、查詢、增刪，信息手Key words】Internet of things；Smart home；ZigBee；智能家居系統(tǒng)傳輸數據量小，在紅外技術、藍牙技術、Wi-Fi等無線通信技術中，ZigBee技術以其有低功耗、低成本、低延時等優(yōu)勢而成為智能家居系統(tǒng)選用的主要組網技術。1系統(tǒng)組成原理系統(tǒng)采用開放的無線傳感平臺， 集合無線通信技術、網絡技術、學生機查看等模塊。開發(fā)平臺為基于

6、Goldfish內核的Android，主要 有上位機的軟件開發(fā)、 手機端的軟件開發(fā)， 其次還有傳感器節(jié)點的 程序開發(fā)。提供觸摸式應用，覆蓋物聯網感知層、網絡層、應用層 三層結構。環(huán)境感知設備包括Wi-Fi攝像頭、DS18B20溫度傳感器、濕度傳感器及光敏傳感器等， 控制對象包括51英寸等離子電視機、 空調、窗簾及燈光等。 （如下圖所示）燈光控制包括控制電燈的開 關、明暗度，多種燈光情景控制模式：如全開全關模式、家庭影院 模式、會客模式、聚餐模式、夜間模式、起早模式。電視機、空調 不僅要控制開關，還要控制音量。窗簾只控制開關。控制方式有聯動控制和定時控制兩種，控制途徑有觸摸屏、網頁、遙控器等。攝

7、像頭由云臺控制：內置RS485控制，水平360度，垂直180度；網絡接口：RJ-45，10/100Mb自適以太網接口；無線：G;支持IP地址：靜態(tài)IP地址、動態(tài)IP地址、PPPOE撥號，支持P2P技術。（如下圖1）2網絡實現 智能家居可以實現室內家用電器間及室內物體間信息交互，據量小，數據傳輸距離多數在20m以內，終端節(jié)點數目有限。據此器與PC機之間通過RS-232串口連接。協調器負責創(chuàng)建網絡，網絡創(chuàng)建完成后處于等待終端節(jié)點請求加入狀態(tài)。 終端節(jié)點上電后， 首 先進行初始化，通過原語機制，依次由應用層、網絡層和 成網絡尋找， 最后由網絡層向應用層反饋組網結果。 網絡通信采用Wi-Fi，可選用Z

8、igBee網絡中星形網絡結構，基于Z-Stack協議棧。協調MAC層完固定幀格式實現，數據幀定義設備類型、設備屬性、設備 驗類型等信息。網絡可分為連接家用電器的內部網絡和外部因特 網。實際操作中用LED燈代替照明燈，由上位機依據幀格式向協調器發(fā)送指令， 結果表明協調器可以依據指令在規(guī)定時間內完成燈的 亮滅。由此推測，系統(tǒng)可以完成對其他家居設備的遠程控制，溫濕 度等的控制需要進一步驗證。3主要實驗 智能家居實訓平臺綜合多種物聯網關鍵技術，使學生在了解、熟悉、學習的基礎上，能夠運用幾種技術做出創(chuàng)新性設計。智能家燈實驗、定時器實驗、串口通訊實驗、A/D實驗、 度傳感器實驗、光電傳感器實驗、壓力傳感器

9、實驗、簡單無線收發(fā) 實驗、廣播通訊實驗、Z-Stack點對點通訊實驗、Z-Stack星狀網 通訊實驗、Z-Stack樹狀網通訊實驗、紅外傳感器實驗、繼電器控制實驗、直流電機控制實驗、步進電機控制實驗、窗簾遠程控制實空調遠程控制實驗。4結束語本文以CC2530芯片等為硬件基礎，ZigBee為無線通信技術，完成的主要實驗， 對實訓平臺進行簡單測試。 智能家居是物聯網ID、校居實訓平臺可以完成的實驗主要有：建立實驗環(huán)境IAR、LED跑馬驗、燈光遠程控制實驗、電視遠程控制實驗、 攝像頭遠程控制實驗、覆蓋物聯網的三層結構， 設計了智能家居實訓方案，列舉方案中可個重要應用，前景廣闊。目前，物聯網僅為高端別

10、墅和私人豪宅擁 有，普通百姓仍沒有條件享受， 這是智能家居推廣過程中亟待解決 的問題之一?；谖锫摼W的智能家居實訓方案摘 要】物聯網技術迅速發(fā)展，智能家居作為其重要應用部分成為新興研究領域。 本文提出了一種智能家居實訓方案， 該方案采用CC2530芯片、無線通信技術及傳感器組建ZigBee家庭內部局試實訓平臺對燈光控制功能， 實驗表明有進一步研究智能家居實訓平臺的價值。ZHU Kai JIANG Wei LIU TongEngineering China University of Mining & Technology，Beijing100083，China)Abstract】Wit

11、h the rapid development of the internetof things，the smart home has become the emerging research field whichplays an important role in the internet of thins.Smart home practice training scheme is put forward. Interiorhome network is formed by CC2530，wireless communicationtechnology and sensor，includ

12、ing three layers. Exterior域網，外部接入因特網。覆蓋物聯網三層結構。使用LED燈成功測關鍵詞】物聯網；智能家居；ZigBee；CC2530Smart HomePractice TrainingBased onInternet of ThingsSchool of MechanicalElectronic& Informationnetwork is connected to the internet. The lamp control test is performedby LED and the result confirmed that the smart

13、 home practice trainingscheme has an important value forfurther study.CC25300引言 隨著社會的發(fā)展，人們對家庭生活、學習、娛樂提出了更高的品質要求。例如，親人對獨生子女的看護，主人對家用電器進行實 時遠程控制，在主人進門之前，室內已經具有宜人溫度。在主人啟 動汽車之前， 車內有合適溫度， 有按照主人出行計劃設計好的行車 路線。這些需求是物聯網應用中最貼近民生的智能家居方面。高校已陸續(xù)設立物聯網專業(yè)， 要把學生培養(yǎng)成適應社會需求的人才需要學生掌握物聯網綜合技術。 智能家居實訓平臺是物聯網典 型開放型應用環(huán)境之一， 學生可

14、在此平臺上實現對物聯網綜合技術的理解，亦可借助此平臺進行創(chuàng)新應用。等無線通信技術中，ZigBee技術以其有低功耗、低成本、低延時 等優(yōu)勢而成為智能家居系統(tǒng)選用的主要組網技術。1系統(tǒng)組成原理 系統(tǒng)采用開放的無線傳感平臺， 集合無線通信技術、 網絡技術、計算機技術等將傳感器采集到的環(huán)境與設備信息接入互聯網。Key words】Internet of things；Smart home；ZigBee；智能家居系統(tǒng)傳輸數據量小，在紅外技術、藍牙技術、Wi-Fi學生借助此平臺可以搭建標準的智能家居系統(tǒng)， 亦可借助平臺開放的接 口實現控制程序的編寫。 系統(tǒng)終端由上位機Web界面顯示各種設備的信息讀取與控制

15、，終端界面包括信息存儲、查詢、增刪，信息手機查看等模塊。開發(fā)平臺為基于Goldfish內核的Android，主要程序開發(fā)。提供觸摸式應用，覆蓋物聯網感知層、網絡層、應用層 三層結構。環(huán)境感知設備包括Wi-Fi攝像頭、DS18B20溫度傳感器、濕度傳感器及光敏傳感器等， 控制對象包括51英寸等離子電視機、 空調、窗簾及燈光等。 （如下圖所示）燈光控制包括控制電燈的開 關、明暗度，多種燈光情景控制模式：如全開全關模式、家庭影院 模式、會客模式、聚餐模式、夜間模式、起早模式。電視機、空調 不僅要控制開關，還要控制音量。窗簾只控制開關?？刂品绞接新搫涌刂坪投〞r控制兩種，控制途徑有觸摸屏、網頁、遙控器等

16、。攝像頭由云臺控制：內置RS485控制，水平360度，垂直180度；網絡接口：RJ-45，10/100Mb自適以太網接口；無線:G;支持IP地址：靜態(tài)IP地址、動態(tài)IP地址、PPPOE撥號，支持P2P技術。（如下圖1）2網絡實現 智能家居可以實現室內家用電器間及室內物體間信息交互，據量小，數據傳輸距離多數在20m以內，終端節(jié)點數目有限。據此可選用ZigBee網絡中星形網絡結構，基于Z-Stack協議棧。協調器與PC機之間通過RS-232串口連接。協調器負責創(chuàng)建網絡，網絡有上位機的軟件開發(fā)、 手機端的軟件開發(fā)，其次還有傳感器節(jié)點的Wi-Fi，先進行初始化，通過原語機制，依次由應用層、網絡層和 成

17、網絡尋找， 最后由網絡層向應用層反饋組網結果。 網絡通信采用 固定幀格式實現，數據幀定義設備類型、設備屬性、設備 驗類型等信息。網絡可分為連接家用電器的內部網絡和外部因特 網。實際操作中用LED燈代替照明燈，由上位機依據幀格式向協調器發(fā)送指令， 結果表明協調器可以依據指令在規(guī)定時間內完成燈的 亮滅。由此推測，系統(tǒng)可以完成對其他家居設備的遠程控制，溫濕 度等的控制需要進一步驗證。3主要實驗 智能家居實訓平臺綜合多種物聯網關鍵技術，使學生在了解、熟悉、學習的基礎上，能夠運用幾種技術做出創(chuàng)新性設計。智能家燈實驗、定時器實驗、串口通訊實驗、A/D實驗、 度傳感器實驗、光電傳感器實驗、壓力傳感器實驗、簡單無線收發(fā) 實驗、廣播通訊實驗、Z-Stack點對點通訊實驗、Z-Stack星狀網 通訊實驗、Z-Stack樹狀網通訊實驗、紅外傳感器實驗、繼電器控制實驗、直流電機控制實驗、步進電機控制實驗、窗簾遠程控制實