基于Zigbee组网的智能家居系统设计与实验.doc

摘要Abstract安徽大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书绪论1.1课题研究背景及科学意义随着计算机技术、信息技术、控制技术的发展以及人们物质生活水平的提高社会信息化速度的加快促使人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时也对传统的住宅提出了挑战社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。人们对家居的要求早已不只是物理空间更为关注的是一个高度安全性、方便、舒适的居家环境先进的通讯设施完备的信息终端设备、家用设备的自动化和智能化、资源使用及支付方式的网络化、家庭工作模式（SOHO）的需求等等导致家庭智能化势在必然。所谓的家居智能化就是通过家居智能管理系统的设施来实现家庭安全、舒适、信息交互与通信的能力。智能家居网络可以分为家庭数据网络和家庭控制网络两种。家庭数据网络提供高速率的数据传输服务如电脑和电视、VCD、音响连接及Internet连接等。而家庭控制网络提供简单低速的控制和互连也具备网络和通信能力用于灯光照明控制、家居环境监测、家居安防、家庭应急功能等。控制网络中一般有大量的节点设备这些受控设备的节点控制模块使用电池供电成本和功耗是组建家庭控制网络中最为重要的两个要素因此家庭控制网络要突出低功耗、低成本、低复杂度、长电池寿命的特点。传统的家居智能控制系统一般以有线方式来组建如LonWorks、CEBus、X-10、CANBus等。由于有线网络固有的缺点布线麻烦可扩展性差等将无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势。这不仅仅因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性省去花在综合布线上的费用和精力而且更因为它符合家庭网络的通讯特点。无线传感将人们工作与生活的广阔空间浓缩于双手可以掌控得距离。Bluetooth、zigbee、UWB、WLAN等一系列无线网络技术的进一步发展必将大大促进家庭网络智能化的进程。这些使得无线智能家居系统成为可能。本文研究设计的无线智能家居控制网络系统采用ZigBee技术它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术符合基于ZigBee技术的家居智能控制系统设计IEEE802.15.4协议是IEEE工作组专门为家庭短距离通讯制定的新标准[9]本课题通过设计基于Zigbee组网的家居智能控制系统从而实现家庭的智能管理控制将对我国数字化社区建设起到一定的推动作用。1.2国内外家居智能控制系统的研究现状及发展趋势自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后智能建筑的系统集成经历了从子系统功能集成到控制系统与控制网络的集成再到当前的信息系统与网络集成的发展阶段。从媒体内容一级上进行综合与集成可将他们无缝地统一在应用的框架平台下按应用需求来进行连接配置和整合以达到系统的总体目标。一些经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上通过在场内模拟“未来之家”推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。这种“未来之家”家庭智能化系统市场真正启动尚需时日。科技的发展使人们坚定不移地追求更高品质的生活智能家居作为高品质信息生活的代表得到越来越多的瞩目。国内对于智能家居系统的研究起步相对较晚但也形成了很多不同的标准以下是目前国内有代表性的几种智能家居系统。（1）科龙集团研制的“智能网络家居系统”：由科龙集团研制的“智能网络家居系统”它由家庭网关、抄表控制器、安防控制器、家电控制器、灯控制器及家庭总线组成。通过远程互联网可异地控制家庭设备;可以通过电视机遥控器就地关灯；空调、冰箱在不同的季节其控制方法也会随时而变等自适应的特点。（2）海信的“智能家居控制系统”：它除了实现一般电脑所能实现的各种功能以外还能够独立担当家庭的“信息家电控制中心”的角色。用户可以通过几乎是一步到位的简单编排控制把诸如电视机、空调、VCD、功放等多种家用电器的控制功能分门别类地储存起来以便在需要的时候随时调用。（3）清华同方的e-Home数字家园：它是清华同方基于家庭自动化和建筑自动化技术配合相关的网络、计算机、软件技术为中国家庭及社区提供全方高校教师硕士学位论文位的数字化服务产品。e-Home数字家园包括三个层次家庭自动化、小区智能化、社区信息化目的是使人们的生活工作网络化。（4）“卓越3000”的家用电器智能控制：方正“卓越3000”能将包括电视机、