基于Zigbee的智能家居系统方案设计文献综述

文献综述

一.国内外研究现状及知识描述：

随着社会的发展,人们生活水平的提高，为了给人们提供更加舒适智能的居住环境而出现了一种全新的概念智能家居系统。智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的时，才出现了首栋的智能型建筑，从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。上个世纪八十年代主要兴起于欧美和日本等地区，经过十几年的发展，于九十年代末期进入我国市场。迄今为止，智能家居还没有一个普遍认同的统一定义，智能家居一般可以定义为以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、 智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统。

国外的智能家居系统由于其起步早，技术发达，发展相对较为完善。在新加坡有近30个社区近5000的住户的家庭采用了家庭智能化系统，美国已有近40000户家庭安装了这一类的家庭智能化系统。三星公司从2003年春节后开始在中韩两国同时推出其智能家居系统通过机顶盒和网络将家居自动控制，信息家电，安防设备以及娱乐和信息中心这四部分集成一个全面的面向宽带互联网的家居控制网络。我国一般使用4C技术通过建立有效的传输网络进行信息的处理以达到智能化的目的。在这个技术领域相对还有不少不足的地方。

近些年又出现了基于Zigbee的智能家居系统。ZigBee俗称紫蜂，跟蓝牙类似，是一种无线传感器网络通信技术，也就是是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层，媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层等，其物理层和MAC层遵循IEEE802.15.4通信协议。ZigBee网络层支持三种网络拓补结构星型结构，网状结构，簇状结构，网状结构和簇状结构都是属于点对点的拓补结构，而星状结构由一个协调者和其他设备组成，其他设备都必须与协调者相连接，且只能由协调者处理所需处理的信息。该技术一经问世就广受欢迎，得到飞速发展，应用也越来越大众化。

二．智能家居通常的设计方案：

通常一个完善的智能家居系统前期要依据六大原则进行四个方面的方案设计：

六大原则：

1、可靠性原则：各系统的主要设备和传输网络构成均采用进口、成熟设备，必能保证系统正常安全使用、质量、性能良好，具备应付各种复杂环境变化的能力。

2、先进性原则：各系统构成技术均处于目前世界先进行列，确保几年不落后并具备和其它系统相连接的可扩展性。

3、易于维护性：系统选型充分考虑用户的使用，管理方便和投入使用后的维护方便。系统主要采用模块式设计，便于维护。设备选用世界知名品牌，售后维护便捷、可靠。

4、美观性原则：考虑到用于高档住宅的产品，力求系统美观大方，工艺精美，自然和谐不破坏住宅整体环境。

5、经济性原则：最大限度地为用户节省开支费用，减少不必要的投入。

6、综合性原则：综合考虑系统方案设计、工程施工、设备管理、系统维护、功能扩展和技术服务的全过程。

四个方面的方案设计：

1.智能安全防护系统方案设计

该系统在大门大厅和主卧装设摄像头和报警系统,可以在家里没人时监视住宅里的情况，能够将一些报警信息如小偷闯入或煤气泄漏通过电话将信息发送到屋主手机上，可让屋主及时采取行动。配备无线报警器可让家中老人佩戴于手上，当发现身体不适时可以按动报警按钮及时求救。安全防范系统还提供一个循环寄存器，可以按先后次序存储若干个报警和事件信息。利用这个报警和事件存储器，使用者或保安当局可以通过打印方式追踪报警或事件发生的顺序和时间，也可以由电视或电脑重现报警或事件的图像和文字信息。

2.电力线载波与Zigbee相结合的方案设计

要将家庭里的各种电器与家庭pc机等相连接，起初采取电力线载波技术PLC，但是电力线载波存在着很多缺点，例如电力线存在着本身应有的脉冲干扰，目前使用的交流电会带来脉冲干扰，实际应用与交流波形同步不好控制，现代通讯数据的数帧又比较长，这一缺点就显得难为克服；电力线载波在系统加入新电器时需要进行相对繁琐的线路安装；电力线载波相对的能耗稍大一些。

为符合六大原则，那么就可以在很多地方以Zigbee技术代替电力线载波，在各种电器上装设端口以供安装Zigbee。实现：家庭视频节目共享（DVD，LD，卫星接收机等）和宽带网络共享（多台电脑同时上网），家庭局域网，网络设备共享等。

3.提升家居舒适度方案设计

设计家庭背景音乐系统。音乐家庭背景音乐系统可以让居室中的人在离开视听室后同样享受音乐的乐趣，居室的各个角落处处有着轻柔的音乐。每个房间可以对音乐单独控制。

在关键位置装设传感器，给系统提供相关信息，以达到空调的智能调节，温湿度的调节，灯光强度智能调控和三表抄送等。

4.远程控制的方案设计

整个系统内部的信息集中与PC机上并且可通过GPRS技术将信息反馈到屋主手机上，屋主也可以通过GPRS技术远程登录，随时随地的进行远程控制。

三．课题的研究意义及应用价值：

目前根据其国内外的发展状况智能家居一般要求达到以下几个要求：家居保安，家电调节，温湿度调节，远程控制。在达到这些要求后,住宅全面提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境，达到人们所要求的智能化，个性化，快捷，舒适，充满乐趣的目的。它的种种优点日益显现，不仅能提供安全舒适的家居环境，并且能提供全方位的信息，监控温湿度，三表抄送，确保家庭内部与为外界的信息交流，如今人们都有较大的工作压力，作息时间十分紧凑，它完全满足人们节约能耗，节省时间，优化人们的生活工作方式的要求。

近些年出现了的Zigbee技术，ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，因此在物联网领域具有非常强的可应用性。ZigBee一般的传输距离在10到100米左右，这正好适合住宅家居的要求，在网状结构中通过增加发射功率其有效距离甚至可以达到1到3千米。在突发性停电的情况下，ZigBee可以依靠两节干电池工作数月之久，这点相比较蓝牙等通讯传输设备工作时间长出几倍。基于这些突出的有点其在智能家居系统中的应用具有极其的广泛性。

综上，智能家居系统经过几十年的发展，已逐步走向成熟，近些年出现的以ZigBee为基础的智能家居系统更是以其显著的优点广受欢迎，寻求以ZigBee为基础的智能家居发展是必然的,基于ZigBee的智能家居系统在以后的市场竞争中更是会占有绝对性优势的。

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