一種基于ZigBee的智能家居環(huán)境信號(hào)采集與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　軟件選型：在pcDuino上運(yùn)行OpenWrt，并安裝Nginx、SQLite和PHP作為家用主控服務(wù)器，采用Python2.7.1作為主控程序的編程語言，采用開發(fā)板自帶的IRH7.6版本的IDE即可將程序燒制到開發(fā)板的ROM中。關(guān)于云端服務(wù)器，可以采用阿里云，配置為CentOS6.4版本，運(yùn)行Nginx、MySQL5.2和PHP5.3即可作為云端服務(wù)器。

　　關(guān)于傳感器數(shù)據(jù)收集和云端服務(wù)器的內(nèi)容，相關(guān)文獻(xiàn)已較多在此不再贅述。關(guān)于配置模塊，是用戶安裝時(shí)初始化的必要的一步。由于每個(gè)住戶的居家環(huán)境和配置方案都不同，需要在初始安裝時(shí)指定設(shè)備的擺放位置，并匹配相關(guān)的傳感器和家電設(shè)備。為了提升用戶體驗(yàn)，需要對(duì)初始化進(jìn)行測(cè)試，用戶滿意方可通過，如圖8所示。

　　家電控制模塊分為紅外家電和Wi-Fi家電控制兩類。其中，紅外家電包括空調(diào)、電扇、電視等設(shè)備，相應(yīng)的控制代碼是串行的，依賴紅外轉(zhuǎn)發(fā)模塊來實(shí)現(xiàn)，大多數(shù)基于38KHz的NEC紅外載波協(xié)議，所以可以通過學(xué)習(xí)遙控器按鈕控制代碼來實(shí)現(xiàn)。關(guān)于Wi-Fi家電的控制格式，均為IP地址：端口+控制代碼的格式實(shí)現(xiàn)，各品牌型號(hào)的具體代碼各不相同，大部分品牌還帶有加密密鑰，所以必須在初始化配置時(shí)指定好正確的型號(hào)和地址(如有必要，最好在路由器上把家電mac地址綁定不變)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的控制。

　　安防報(bào)警模塊需要用戶手動(dòng)開啟或解除。主要基于被動(dòng)人體紅外(PIR)傳感器，當(dāng)安防模式開啟后，如果家中有人闖入，激活紅外信號(hào)即開啟報(bào)警，以短信的形式通知住戶和安保物業(yè)人員，其中攝像頭拍照取證為可選功能。關(guān)于環(huán)境報(bào)警信息，主要是有害氣體、火災(zāi)或漏電行為的檢測(cè)，如圖9所示，由系統(tǒng)監(jiān)聽傳感器和家電狀態(tài)信息獲得。

　　家電的遠(yuǎn)程控制與訪問查詢，需要APP端或PC瀏覽器來實(shí)現(xiàn)。在主控設(shè)備的程序中編寫監(jiān)聽程序，接收控制指令，如圖10所示。

　　主控設(shè)備定期與云端進(jìn)行同步，為了保障用戶的隱私，在云端僅保存最近的數(shù)據(jù)供APP訪問使用，以及安防報(bào)警的證據(jù)留存。云端數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)及描述如圖11所示。

3 總結(jié)

　　本方案采用低功耗的ZigBee協(xié)議與WLAN結(jié)合，不僅節(jié)省了智能家居的裝修成本，而且使得居住環(huán)境的信息采集和遠(yuǎn)程查詢控制的實(shí)現(xiàn)都成為可能。本方案的兼容性更好，可以適用于較多廠商的品牌兼容。本項(xiàng)目為華科大學(xué)生創(chuàng)業(yè)作品，“感知i家”系列產(chǎn)品已注冊(cè)商標(biāo)，并受到華中科技大學(xué)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金的支持。系統(tǒng)的主要功能包括：安防、災(zāi)害預(yù)警、家電控制和住戶行為識(shí)別，以及不同品牌設(shè)備之間的互聯(lián)互通。

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本文來源于《電子產(chǎn)品世界》2017年第1期第52頁，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。