基于低功耗策略的智能家居控制系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、隨著科技的發(fā)展和生活水平的提高，人們開始追求更加舒適安全的家居生活環(huán)境，家庭智能化成為了一種潮流趨勢。智能家居系統(tǒng)通過將家庭內部各個獨立的電氣設備連接起來，形成一個具有一定智慧的家居生活環(huán)境，大大提高人們日常生活的舒適性和便利性。
　　基于國內外智能家居系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，本文設計和實現(xiàn)了一種基于嵌入式技術的智能家居下位機系統(tǒng)，該系統(tǒng)由家庭網(wǎng)關、智能控制終端組成，支持多種通信方式，可以控制多種家庭設備。其中，家庭網(wǎng)關的功能是：通過以太網(wǎng)

2、、GPRS或WIFI連接外部網(wǎng)絡，進行系統(tǒng)管理；控制終端主要用于本地控制和實時顯示，具有監(jiān)測環(huán)境信息、控制電燈和開關、空調等電器設備的功能。兩者均具有故障報警及自動修復能力。
　　無線通信技術免除了家庭設備繁瑣的布線程序，在智能家具系統(tǒng)中被廣泛采用。常用的幾種無線通信技術有：藍牙、WiFi、GPRS以及ZigBee。其中ZigBee無線通信技術具有組網(wǎng)靈活和功耗低的特點，是本設計采用的關鍵技術，基于ZigBee無線通信技術，本文提

3、出了智能家居系統(tǒng)內部組網(wǎng)方案并設計了異構網(wǎng)絡通信協(xié)議。
　　本文重點設計了家庭網(wǎng)關和智能控制終端。首先通過分析家庭網(wǎng)關和智能終端的功能需求，并遵循低功耗設計的理念，提出家庭網(wǎng)關和控制終端的硬件總體結構設計方案，同時對各個功能模塊的電路設計和模塊的主要參數(shù)做了相應說明。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的功能，在硬件設計完成的基礎上，進行了家庭網(wǎng)關和控制終端的軟件設計。與硬件設計類似，根據(jù)具體的需求，設計了家庭網(wǎng)關和控制終端的軟件總體架構，給出了各部分的

4、軟件工作流程，在軟件設計中也遵循了低功耗的設計思想。
　　此外本文用設計的節(jié)點對 ZigBee無線傳感網(wǎng)的動態(tài)拓撲優(yōu)化算法的正確性和有效性進行了驗證。網(wǎng)絡中的節(jié)點由于電量耗盡離線以后會導致拓撲結構的變化，影響整個系統(tǒng)的壽命，本文提出的動態(tài)拓撲優(yōu)化算法一方面可以提高網(wǎng)絡的連接率，另一方面可以平衡路由節(jié)點和終端設備的負載。仿真結果表明，改良的算法提高了組網(wǎng)連通率，延長了網(wǎng)絡壽命，從整個系統(tǒng)的層面實現(xiàn)了功耗的優(yōu)化。
　　在系統(tǒng)設計