基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李剛

【摘要】 隨著人們的生活質(zhì)量水平的提高，人們對(duì)生活品質(zhì)的追求愈來愈重要。對(duì)于智能家居的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求也在加大。智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化就有著促進(jìn)作用。本文主要就智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)進(jìn)行闡述，然后對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳細(xì)探究。

【關(guān)鍵詞】 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則

引言：智能家居的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是能夠?yàn)槿藗兲峁┦孢m健康的生活環(huán)境，在當(dāng)前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展應(yīng)用下，將其和智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)就有著積極作用，加強(qiáng)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究對(duì)實(shí)際就有著實(shí)質(zhì)性意義。

一、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)

1.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

智能家居的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是方便人們的日常生活以及提高人們生活品質(zhì)的重要系統(tǒng)。尤其是講智能家居系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，就能對(duì)系統(tǒng)的完善性和智能性進(jìn)行加強(qiáng)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)下的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要能遵循科學(xué)化的原則，這樣才能真正有助于提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的水平[1]。首先對(duì)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性以及實(shí)用性的原則要充分重視，并能夠保障系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性以及可行性。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作實(shí)施，要注重遵循開放和標(biāo)準(zhǔn)性的原則，當(dāng)前的智能家居的發(fā)展過程中，比較大的一個(gè)發(fā)展瓶頸就是系統(tǒng)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)問題，所以在具體設(shè)計(jì)工作中對(duì)此要充分重視。同時(shí)也要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定可靠性層面加強(qiáng)重視，保障系統(tǒng)的應(yīng)用作用充分發(fā)揮。

1.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，要注重和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特征相結(jié)合，其中的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模法的特殊是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要特點(diǎn)，這就能夠提高信息監(jiān)測(cè)的精度，對(duì)單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的依賴也能有效降低。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征當(dāng)中自組織性的特征也比較重要，傳感器節(jié)點(diǎn)部署位置是不能先進(jìn)行確定的，在不同節(jié)點(diǎn)間的鄰居關(guān)系也不可知，所以傳感器節(jié)點(diǎn)具備自組織能力[2]。系統(tǒng)的架構(gòu)方面，主要是IPV6協(xié)議的無線傳感器結(jié)構(gòu)，就含蓋著網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器以及輔助協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備。而網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器是比較核心的部分，要能有高強(qiáng)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量，這是對(duì)周圍相應(yīng)范圍內(nèi)Zigbee設(shè)備等探測(cè)的重要功能。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能家居系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有多種，其中常見的有星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這是通過主協(xié)調(diào)器等設(shè)備所組成的，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是單跳結(jié)構(gòu)，主協(xié)調(diào)器要對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以及管理負(fù)責(zé)，并是整體網(wǎng)絡(luò)中心。除此之外，就是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這是平等原則的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中節(jié)點(diǎn)以及和它通信范圍內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)能相互通信，在地位上是平等的，能有效降低數(shù)據(jù)發(fā)送功率和節(jié)點(diǎn)能耗，在自我恢復(fù)能力上也比較突出。還有就是混合網(wǎng)的結(jié)構(gòu)類型，這是把星型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)混合的一種結(jié)構(gòu)類型。

二、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能家居的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，對(duì)設(shè)備控制器的應(yīng)用要注意，這是核心的部分，對(duì)網(wǎng)絡(luò)組建有著積極作用對(duì)設(shè)備的管理控制也發(fā)揮著積極作用。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸是系統(tǒng)關(guān)鍵環(huán)境，合理路由協(xié)議能對(duì)網(wǎng)絡(luò)能耗有效節(jié)約，能有效延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，就要注重功能的完善化，傳感器節(jié)點(diǎn)能刺激到溫濕度信息和光照以及煙霧等信息，也要能夠完成開關(guān)控制的功能。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方面，其中就涉及到無線通訊模塊設(shè)計(jì)的內(nèi)容，此次的無線模塊芯片主要是采用CC2420芯片，這一芯片的數(shù)據(jù)速率能達(dá)到250Kbps，能高效完成點(diǎn)對(duì)多的組網(wǎng)。在通信設(shè)計(jì)方面，CC2420訪問 FIFO 緩存區(qū)有兩個(gè)寄存器—— RXFIFO 寄存器和 TXFIFO 寄存器，分別用來訪問接收和發(fā)送 FIFO 緩沖區(qū)。無線通信的程序是通過系統(tǒng)初始化以及數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收幾個(gè)重要功能組成[3]。其中在對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)方面，主要就是在有發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候CC2420就會(huì)通過TXFIFO寄存器發(fā)送的數(shù)據(jù)包按照順序來寫到混存取TXFIFO當(dāng)中，進(jìn)行激活STXON或STXONCCA。而在對(duì)數(shù)據(jù)的接收功能方面，在芯片處在接收狀態(tài)的時(shí)候，就會(huì)將數(shù)據(jù)保存在緩沖區(qū)當(dāng)中，進(jìn)行切換兩個(gè)引腳值，處理器就讀取寄存器，進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)包。對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中，對(duì)微處理器模塊的設(shè)計(jì)也是比較重要的。由于是無線收發(fā)芯片，而采取的也是SPI總線作為數(shù)據(jù)以及控制信號(hào)傳輸載體，選擇帶有SPI總線微處理器，就有著較多內(nèi)部資源，有著模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換以及總線發(fā)展控制器局域網(wǎng)CAN總線接口，對(duì)低功率的應(yīng)用芯片就比較適應(yīng)。

結(jié)語：總上觀之，對(duì)無線傳感器的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就要注重功能以及設(shè)計(jì)原則，保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能在具體的應(yīng)用中能得以充分發(fā)揮。在通過此次對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究下，就能為實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用提供參考依據(jù)，受到篇幅限制本文難以完善分析，希望能起到拋磚引玉的作用有待后來者居上。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 張鴻愷. 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 黑龍江科技信息. 2015（09）

[2] 于昕梅，彭鶴挺. 智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電腦開發(fā)與應(yīng)用. 2016（01）

[3] 侯俊，吳成東，袁中甲，周蕓，張?jiān)浦? 基于ZigBee的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]. 機(jī)電工程. 2017（01）