基于zigbee和wifi的智能家居系统

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1、基于ZigBee和WiFi的智能家居系统科技的进步以及人们物质生活水平的提高，逐渐推动了智能家居概念的出现。现在，身为物联网的十大应用领域之一，智能家居的应用与生活息息相关。各种无线通信技术的不断发展，使家庭智能系统的智能化和远程控制成为一种现实。对于家庭网络通信而言，传输数据量小，在传输速率上要求不高，网络容量大，家电设备多，所以要求信息实时性好、时延短、成本低。ZigBee作为一种新兴无线网络通信技术，低成本、低功耗和较宽的覆盖范围，使其应用在智能家居领域具有很大的优势。针对目前市场上的智能家居产品结构复杂、通用性能不强及用户体验不佳

2、等问题，本文设计并实现了一种更为完善的智能家居系统。智能家居系统主要由家庭网关、ZigBee模块、GSM/GPRS模块、Wi-Fi模块、液晶触摸屏、各类传感器以及手机软件终端等组成。家庭网关是整个系统的核心控制部分，其中ZigBee协调器负责无线采集和控制网络的链接、数据的分析以及指令的下达;ZigBee各模块则是采集环境信息并根据指令对底层设备进行控制。用户可通过远程网络或者手机软件把控制命令发送给家庭网关，由ZigBee协调器对下面负责环境信息采集或控制家电的各个ZigBee模块进行控制，家庭网关也能通过GPRS或Wi-Fi向手机软件

3、反馈设备运行状况和采集数据。当设置在家中的传感器探测到有异常情况时，不仅家中的报警器会开始报警，系统还会通过GSM/GPRS模块向用户的手机发送报警短信。ZigBee的网络拓扑结构主要有3种：星形、树形、网形。星形网结构简单，成本低，但是通信会受到距离的限制，覆盖范围小；树形网存在路由，所以覆盖范围比星形网要大，但是一旦某个路由发生故障，与其相连的节点就会从网络中断开；网形网结构较复杂，覆盖范围大，可靠性能较高。本智能家居系统选用星形网络建立拓扑结构。ZigBee模块的程序包含了协调器和子节点两个部分。协调器是整个ZigBee网络的核心，

4、负责整个ZigBee网络的建立、节点之间信息的传递以及和家庭网关交换数据。协调器在初始化之后开始自动扫描，若有节点申请加入网络，协调器会检查该节点是否入过网，若是没有，协调器会给该节点分配一个16位的网络地址和节点编号并在节点地址表中增加该节点的信息。协调器会收集子节点发送的数据，并按设定好的周期和数据格式将其送至家庭网关；家庭网关向协调器传达命令后，协调器通过分析再将命令转发至相应的节点。子节点由环境数据采集、安防报警和家电控制3个类型组成。子节点初始化之后向协调器申请入网，申请通过后会被分配一个网络地址和一个独有的编号，接着子节点会开

5、始与协调器进行数据信息交换。环境采集节点通过传感器周期性地采集温湿度、光照度以及空气质量等数据并将这些数据上传至协调器，若是某一数据超过了设定范围，便会发出相应的设备控制命令使之回到设定范围内。安防报警节点则包含玻璃破碎、烟雾等传感设备，当某一节点触发了报警信息，则该节点会将此信息上传至协调器并启动警报。家电控制节点会将其连接的家电运行状况上传至协调器，并通过网关和协调器的控制命令对家电进行控制。