物联网 智能家居 论文(3)

6. 高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。

7. 高安全。ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。

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基于物联网的智能家居系统的设计

8. 免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗2.4GHz(全球) (ISM)频段。 ZigBee的这些特点使之最适合作为传感器网络的标准。

2.2 无线传感器网络

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, 简称WSN）就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。 随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System,简称MEMS)、片上系统（SOC， System on Chip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络[6]。

很多人都认为，这项技术的重要性可与因特网相媲美：正如因特网使得计算机能够访问各种数字信息而可以不管其保存在什么地方，传感器网络将能扩展人们与现实世界进行远程交互的能力。它甚至被人称为一种全新类型的计算机系统，这就是因为它区别于过去硬件的可到处散布的特点以及集体分析能力。然而从很多方面来说，现在的无线传感器网络就如同远在 1970 年的因特网，那时因特网仅仅连接了不到 200所大学和军事实验室，并且研究者还在试验各种通讯协议和寻址方案。而现在，大多数传感器网络只连接了不到 100个节点，更多的节点以及通讯线路会使其变得十分复杂难缠而无法正常工作。另外一个原因是单个传感器节点的价格目前还并不低廉，而且电池寿命在最好的情况下也只能维持几个月。不过这些问题并不是不可逾越的，一些无线传感器网络的产品已经上市，并且具备引人入胜的功能的新产品也会在几年之内出现。

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。这些潜在的应用领域可以归纳为:军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。

2.3 GPRS通信模块

GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是GSM

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平顶山学院本科毕业设计

移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可以说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。

GPRS经常被描述成“2.5G”，也就是说这项技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上（VRN）的使用者，甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。GPRS分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包（分组），每个包的前面有一个分组头（其中的地址标志指明该分组发往何处）。数据传送之前并不需要预先分配信道，建立连接。而是在每一个数据包到达时，根据数据报头中的信息（如目的地址），临时寻找一个可用的信道资源将该数据报发送出去。在这种传送方式中，数据的发送和接收方同信道之间没有固定的占用关系，信道资源可以看作是由所有的用户共享使用。GPRS由于数据业务在绝大多数情况下都表现出一种突发性的业务特点，对信道带宽的需求变化较大，因此采用分组方式进行数据传送将能够更好地利用信道资源。例如一个进行WWW浏览的用户，大部分时间处于浏览状态，而真正用于数据传送的时间只占很小比例。这种情况下若采用固定占用信道的方式，将会造成较大的资源浪费。

在系统中，使用串口和GPRS模块进行通信，将我们的数据通过GPRS模块发送到用户手机上。

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3 需求分析

随着社会经济结构、家庭人口结构以及信息技术的发展变化,人们对家居环境的安全性、舒适性、效率性、透明性提出了更高的要求。同时越来越多的家庭要求家居产品不仅要具备简单的智能，更要求整个系统在功能扩展、外延以及服务方面能够做到简单、方便、轻松、安全。很显然我们的家居生活需要改变，智能家居系统提供广泛的信息交互功能，优化居住环境，帮助人们有效地利用网络的便捷性各种实现了对家居环境的控制。

智能家居产品为家居环境、家电设备提供一个共享的接入中心，实现对家庭 环境及其设备的智能管理、远程管理、集中管理和资源共享。随着网络科技的高 速发展，在可以预见的未来，在智能化住宅中，以宽带网络将家里的电脑、电视 机、家电、安防系统等连成一体的自主控制、扩展、享用的工作、学习、娱乐家 庭综合信息服务平台。

3.1 实际业务工作流程

整个系统主要由三部分组成：传感器节点WSN网络，嵌入式服务器终端，GPRS通信模块及其他装置。其中传感器节点网络中包含了多个无线传感器节点，每个节点都是由一个传感器模块加上一个ZigBee通信模块组成的。传感器进行实时的检测，检测到的数据通过ZigBee通信模块传到节点控制，节点控制处理收集到的信息，做出相应的操作处理。手机终端可以远程通过GPRS网络，连接到嵌入式服务器终端中心控制台，中心控制台处理连接的信息，通过ZIgBee模块发送处理信息到相应的ZigBee模块，节点控制台收到指令作出相应的处理。系统流程如图3-1。

图3-1 整体框架图

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3.2 设计目标

由于住宅设计情况比较多种多样性，信号的覆盖采取整体设计，局部进行设计实施，由于每个房间的封闭性，可能会引起信号的衰减，采取信号覆盖区域连接，各个区域内的信号能够连通进行信号的传输，系统使用的无线信号传输频率是2.4GHz，在此频率的无线传感网络为全球统一的，无需申请的ISM频段，同时可以对无线信号进行加密，保证了无线传输数据的安全性。

根据物联网智能家居系统的需求进行开发设计，主要实现如下设计目标： 1. 当用户需要远程控制的空调开关时，只要用手机发送指定命令的短信 …… 此处隐藏：2892字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……