一種基于ZigBee的智能家居環(huán)境信號采集與控制系統設計

　　軟件選型：在pcDuino上運行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(yǔ)言，采用開(kāi)發(fā)板自帶的IRH7.6版本的IDE即可將程序燒制到開(kāi)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，運行Nginx、MySQL5.2和PHP5.3即可作為云端服務(wù)器。

　　關(guān)于傳感器數據收集和云端服務(wù)器的內容，相關(guān)文獻已較多在此不再贅述。關(guān)于配置模塊，是用戶(hù)安裝時(shí)初始化的必要的一步。由于每個(gè)住戶(hù)的居家環(huán)境和配置方案都不同，需要在初始安裝時(shí)指定設備的擺放位置，并匹配相關(guān)的傳感器和家電設備。為了提升用戶(hù)體驗，需要對初始化進(jìn)行測試，用戶(hù)滿(mǎn)意方可通過(guò)，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(lèi)。其中，紅外家電包括空調、電扇、電視等設備，相應的控制代碼是串行的，依賴(lài)紅外轉發(fā)模塊來(lái)實(shí)現，大多數基于38KHz的NEC紅外載波協(xié)議，所以可以通過(guò)學(xué)習遙控器按鈕控制代碼來(lái)實(shí)現。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，各品牌型號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)現對家電的控制。

　　安防報警模塊需要用戶(hù)手動(dòng)開(kāi)啟或解除。主要基于被動(dòng)人體紅外(PIR)傳感器，當安防模式開(kāi)啟后，如果家中有人闖入，激活紅外信號即開(kāi)啟報警，以短信的形式通知住戶(hù)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)境報警信息，主要是有害氣體、火災或漏電行為的檢測，如圖9所示，由系統監聽(tīng)傳感器和家電狀態(tài)信息獲得。

　　家電的遠程控制與訪(fǎng)問(wèn)查詢(xún)，需要APP端或PC瀏覽器來(lái)實(shí)現。在主控設備的程序中編寫(xiě)監聽(tīng)程序，接收控制指令，如圖10所示。

　　主控設備定期與云端進(jìn)行同步，為了保障用戶(hù)的隱私，在云端僅保存最近的數據供APP訪(fǎng)問(wèn)使用，以及安防報警的證據留存。云端數據庫的架構及描述如圖11所示。

3 總結

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

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