基于WSN的智能家居系统关键技术研究

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,缩写为WSN)是由部署在监测区域内大量的廉价特殊功能传感器节点组成,能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象信息,并将这些信息发送到网关节点,通过无线通信方式形成一种多跳的自组织网络。基于WSM的智能家居系统是以家庭内部终端设备个体为单位而进行实时控制及数据采集所开发的设备。智能家居系统主要由三部分构成,一部分是数据终端采集系统,一部分是系统网关,另一部分是系统控制终端。 ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低复杂度、低速率、低成本的双向无线通讯技术。因此非常适合近距离、低反应时间以及功耗较低的智能家居内部环境信息的数据采集。由于ZigBee无线传输不具有穿透墙壁的特性同时考虑到大多数家居内部均铺设电力线的客观现状。本研究在数据传输过程中采用ZigBee无线传输和电力载波技术相结合的混合组网方式进行数据的传输,实现有线和无线通信的无缝链接。在实现系统具备较强可扩展性和终端设备入网灵活性的同时,大大增强了系统的稳健性。 本研究的目的是设计基于WSN的智能家居系统网络。通过对智能家居系统功能的分析,本研究提出了利用ZigBee技术进行家居内部环境等相关数据信息的采集及传输,同时利用电力线载波技术将传感器节点采集到的信息传送至网关节点,最后利用GSM短消息业务发送险情到用户手机,同时接收手机用户发送来的控制命令并将其传送至终端设备节点执行相应的控制或操作。 本文首先介绍了智能家居的相关概念、智能家居的发展历程及智能家居的发展趋势;接着介绍了几种常见的无线技术并详细介绍了ZigBee相关技术,几种常见的有线数据传输技术并详细介绍了电力线载波技术及系统实现;然后提出并建立了一种新的智能家居系统模型,并详细介绍了系统各部分的硬件设计方法及设计细节;随后,根据系统的硬件结构进行了相应的软件设计工作;最后对整个系统进行调试。测试结果显示,本文所设计的智能家居系统达到了预期设计目标。