基于zigbee自适应组网技术的无线云智能家居系统

 科幻电影让人们对未来智能化的生活有了更进一步的想象空间，选用合适的智能家居系统，会让生活富有乐趣而且更加方便。这个需求随着科技的不断发展以及无线产品的日益普及，已经形成了一个巨大的潜在市场。只是科幻电影毕竟是虚构的。要正真拥有一个完善的智慧城市需要相当大的工程量以及庞大的耗资，而构建一个智慧家居系统相对来说进度会快很多。住宅最早是为家庭提供安全保护和生活栖息的场所，现代住宅已演变为人生成就的标志之一。高科技和信息化更为住宅注入了智慧、带来了活力。作为智慧城市的一部分，智能家居不再指一幢单纯的建筑，相反，成了主人发挥想象和享受生活的空间，使家庭更为舒适、安全之余又不乏与外界的信息互动。因此在家享受科幻电影中的智慧生活已经成为了很大一部分人的奢求和乐趣。智能家居的需求也更为明确与现实化。

首先智能家居涵盖了安全防护、自动控制、信息系统、智能机器人等诸多方面。

●    安全防护

      家庭安全是指家庭防火、防盗、防煤气漏泄等，它由传感器和相应的无线控制模块组成。传感器对周围的光线、温度和烟雾等环境值进行检测，发现漏气、漏水、火情和偷盗等情况时立即将有关信息送给主机，主机再根据提供的信息进行判断，采取相应的措施或报警。

●    电器控制

      家每个人个性与差别的体现，每个人在家时应尽可能的让自己感到舒适。可以对空调、冰箱、电视机、视频音响装置、洗衣机等电器进行自动控制，让照明和热水供应等设备运行为主人所用。

●    家用机器人

      不久的将来家用智能机器人将会成为家居必备产品之一。它可以代替人完成看家、清洁、娱乐互动，医疗看护等工作，同时可以远程遥控和预先设定。

其次智能家居的实现必须体现如下特点

●    无需维护的运行：整个家庭内各种设备在一次安装和配置后都连接到其网络上，通过网络上运营商的软件平台，可实现对设备的监测和故障诊断功能。一旦出现故障，要能自动给出故障提示，并要求设定的相应维修单位保修，无需主人亲自动手。

●    简单的操作：因为智能家居是在家庭中使用的，需要考虑使用者的年龄、职业、经历以及受教育程度等的差异，所以该类系统的操作必须简单，方便，可靠，以适应不同使用人群的需要。

●    可根据个人或家庭生活方式定制：随着信息时代的到来，个性化的要求在不断提高，未来智能家居应能够根据不同使用者的家庭环境、设备数量和类型、以及生活方式习惯等可做相应的配置和调整。

●    交互式：交互式的特点能够充分给予用户选择的自由，任何时候，他都可以选择任何节目来听或看，或者任何时候，他都可以和其他人交谈等。

    智能家居是一个多学科技术综合应用的系统，在住宅中建立的仅仅为完成上述功能提供了一个硬件平台，而要真正完成这些功能还需要有强大的运营服务软件平台支撑。

    该智能家居系统基于zigbee自适应组网技术，硬件采用VT-CC2530-Z1无线模块；主要针对于家庭安防自动化、家居照明和家电控制的一套智能系统。 

无线组网结构图

本系统Zigbee无线组网功能简介

1.概述

      ZigBee 是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的无线组网技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的应用场合以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee 联盟依据IEEE 802.15.4 标准规定了ZigBee 的频段为868MHz、915MHz 和2.4GHz，其对应的速率分别为20kbps、40kpbs 和250kbps。VT‐CC2530‐Z1 模块工作于2.4GHz 频段，采用TI 的CC2530 IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 解决方案，具有高集成度、高性能、低成本、低功耗的特点。

2.性能特点

● 低功耗

      ZigBee 技术采用了多种节电的工作模式，最省电的节点类型在最节点的工作模式下，可以确保两节5 号电池工作长数年之久。

●低成本

      CC2530 是高集成度、高性能、低成本的ZigBee 解决方案，ZigBee 协议复杂度低，免专利费，而且2.4GHz 是免申请的频段，这些都可以有效降低节点设备的成本。

● 稳定、可靠

      ZigBee 采用DSSS 扩频技术，抗噪声干扰能力强；采用OQPSK 的调制方式，增强对邻信道的抗干扰性能；采用CRC校验，确保数据的可靠性；采用CSMA/CA 的碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用的时隙，避免了发送数据的竞争和冲突；MAC 采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。

● 网络能性好

      ZigBee 网络具有自组织功能，无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，组成结构化的网络。

ZigBee 具有自愈功能，增加或者删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故障等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应的调整，无需人工干预，保证整个系统仍然能够正常工作。

      ZigBee 网络的容量大，单个网络可以支持65000 多个节点，同一区域内可有多个ZigBee 网络共存，网络间可以建立连接，扩展容量。

● 数据安全

      ZigBee 提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES‐128，同时各个应用可以灵活确定其安全属性。

住宅配置方案示例：

   主要采用Zigbee无线模块和控制器。

方案配置详图如下：

结语：

      拥有这样一套智能家居系统，利用云计算实现了远程控制，业主即使身在外地，也能轻易了解家中情况并控制电器设备。

人体感应控制，在洗手间和门厅，安装有人体感应模块，实现了人来灯亮，人走灯灭。

      场景联动控制，在客厅及卧室，灯光，空调以及电动窗帘巧妙的组合在一起，用户根据自己的需要，一键变换出各种场景，方便操作的同时，更为生活带来无限乐趣。