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摘要：智能家居以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。文章主要分析了基于ZigBee技术的智能家居系统。
关键词：智能家居；ZigBee技术
0引言
随着社会的全面发展，现代生活的节奏越来越快。试想一下：早上闹钟一响，窗帘自动拉开，厨房的面包机、微波炉开始工作，加热早餐。离开家时，只需对手机APP进行设置，家庭安防系统自动开启。出门在外，通过手机即可观察家中情况。下班回到家中，空调自动开启，并调到想要的温度……这些场景现今都可以由智能家居实现。
1智能家居的发展
20世纪80年代初，智能家庭的概念开始出现。家庭电子电器的出现也进一步推动了电子化住宅的发展。同时，家用电器产业也得到了迅速的发展，将安全设备和家用电器通信设备相结合，得到了自动化住宅的概念。进入第2l世纪，随着通信技术的发展，出现了基于总线技术的智能家电的初始模型和各种控制系统。目前，智能家居快速发展，特别是在美国、日本等发达国家。美国的智能家居系统追求舒适和豪华的体验。日本的智能家居主要关注的是功能、环境保护与未来可持续发展等方面，值得一提的是，日本在发展智能家居时，特别注重以人为本，例如为了防止独居老人在家中发生意外情况，在马桶上安装压力传感器，一旦压力传感器长时间没有采集到正常信号，启动报警装置。智能家居自上世纪九十年代漂洋过海来到中国，在中国的发展也有十几年，许多企业如海尔、海信、联想等推出带有智能家居概念的产品。智能家居在普通群众印象中也不再变得高深莫测，甚至很多普通家庭开始体验高性价比的智能生活。
2智能家居的网络构成
一个完整的智能家居网络控制系统一般由照明控制系统、电器控制系统、安防门禁系统、消防报警系统、远程控制系统等组成。系统总体结构分为三层：应用层、网络层和物理层。应用层包括各种家用电器、安全系统、灯光系统及各种智能终端等；网络层包括控制网络、数据网络和音频视频网络等；物理层包括各种传输媒介，如电力线、双绞线、电话线、无线等。实现信息的采集、输入和输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能如图1所示。
3 ZigBee技术简介
ZigBee是IEEE 802.15.4通信协议的代名词，是一种适用于自动化系统与远程控制的无线通信技术，具有复杂度低、成本低、功耗小、双向传输的特性，是一个比较完善的近距离低速率无线通信协议。
ZigBee协议层次结构包括：PHY层、MAC层、网络/安全层及支持/应用层。ZigBee协议层次机构如图2所示。
PHY层（物理层）是协议的最底层，承担着直接和外界作用的任务。MAC层它的核心是信道接入技术，负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束。网络/安全层的作用是建立新网络，保证数据的传输。支持/应用层的作用为应用支持，根据服务和需求使多个器件之间进行通信，应用层主要根据具体应用由用户开发。
ZigBee按网络节点功能划分可分为终端节点（ep）、路由器节点（rp）和协调器节点（cp）3种。其中，终端节点是网络的感知者和执行者，负责数据采集和可执行的网络动作：路由器节点支撑网络链路结构，完成数据包的转发：协调器节点负责发起并维护一个无线网络，识别网络中的设备加入网络。由于zigbee具有协调器节点自动组网，其他节点自动入网的特点，使得组网更容易实现。
zigBee典型的应用领域有消费电子设备、工业领域、智能交通、智能家居、农业自动化等。
4基于ZigBee技术的智能家居系统
智能家居总体构如图3所示。
结合嵌入式技术和视频通信技术，该系统综合运用了传感器技术、ZigBee无线通信、计算机网络等多种技术，实现了对视频的无线采集、环境感知、人员感知、以及对视频的存储、播放和监控等功能，达到了更实际更方便的对视频进行处理，真正实现了视频监控系统的智能化和交互化的控制功能。
（1）系统可以实现环境的智能感知，将信息记录在数据库中，用户通过浏览器，可以实时观测到各个传感器实时状态和历史异常状态。（2）是基于嵌入式技术的无线视频监控以其灵活性、高集成性、便捷性等诸多优点将取代传统的有线视频监控。基于目前视频监控的实际需求，结合嵌入式技术、图像处理技术，以及图像传输技术，设计并实现了一种可靠性高、性能优良、成本低的嵌入式视频采集及编码系统。它是视频监控的前端，是无线视频监控系统的一个子系统。该系统选用S3C6410微处理器作为核心板的控制器，采用USB接口的摄像头进行采集。根据系统的功能要求，还可以开发了ZC301摄像头的网页程序。
针对于ZigBee无线网络部分的扩展说明：将红外对射传感器安装在门入口处，与ZigBee模块构成门禁系统。阻断红外对射，产生中断信号，终端节点将中断信号通过无线传输的方式传给协调器，协调器与其他模块进行通信。红外对射传感器也可以安装在防盗窗上，与蜂鸣器模块通信，当存在非法入侵时，可以起到报警功能。将温湿度传感器安装在住宅各处，起到采集温湿度数据的功能。当温湿度越界时报警，同时通过嵌入式网关向手机发送信息，提醒温湿度异常。还可将此模块与智能空调进行通信，实现空调的自动调温。将烟雾传感器安装在厨房等易产生烟雾的场所，当空气中的烟雾达到一定的浓度，实现报警功能，也可用于检测室内空气质量。至于其他更多的应用可由用户的要求而改进。
5结语
随着技术的不断更新，智能家居的未来发展一定会更多样化，朝着更智能化、网络化、一体化、规范化、节能环保的方向不断发展。但无论以怎样的方式实现，都要考虑用户体验和创意。其实，在现实生活中，技术并不是第一位的，用户所需要的是用起来最舒服的。技术同具体的智能家居的应用场景结合起来，真正地用技术服务生活才是智能家居。
关键词：智能家居；ZigBee技术
0引言
随着社会的全面发展，现代生活的节奏越来越快。试想一下：早上闹钟一响，窗帘自动拉开，厨房的面包机、微波炉开始工作，加热早餐。离开家时，只需对手机APP进行设置，家庭安防系统自动开启。出门在外，通过手机即可观察家中情况。下班回到家中，空调自动开启，并调到想要的温度……这些场景现今都可以由智能家居实现。
1智能家居的发展
20世纪80年代初，智能家庭的概念开始出现。家庭电子电器的出现也进一步推动了电子化住宅的发展。同时，家用电器产业也得到了迅速的发展，将安全设备和家用电器通信设备相结合，得到了自动化住宅的概念。进入第2l世纪，随着通信技术的发展，出现了基于总线技术的智能家电的初始模型和各种控制系统。目前，智能家居快速发展，特别是在美国、日本等发达国家。美国的智能家居系统追求舒适和豪华的体验。日本的智能家居主要关注的是功能、环境保护与未来可持续发展等方面，值得一提的是，日本在发展智能家居时，特别注重以人为本，例如为了防止独居老人在家中发生意外情况，在马桶上安装压力传感器，一旦压力传感器长时间没有采集到正常信号，启动报警装置。智能家居自上世纪九十年代漂洋过海来到中国，在中国的发展也有十几年，许多企业如海尔、海信、联想等推出带有智能家居概念的产品。智能家居在普通群众印象中也不再变得高深莫测，甚至很多普通家庭开始体验高性价比的智能生活。
2智能家居的网络构成
一个完整的智能家居网络控制系统一般由照明控制系统、电器控制系统、安防门禁系统、消防报警系统、远程控制系统等组成。系统总体结构分为三层：应用层、网络层和物理层。应用层包括各种家用电器、安全系统、灯光系统及各种智能终端等；网络层包括控制网络、数据网络和音频视频网络等；物理层包括各种传输媒介，如电力线、双绞线、电话线、无线等。实现信息的采集、输入和输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能如图1所示。
3 ZigBee技术简介
ZigBee是IEEE 802.15.4通信协议的代名词，是一种适用于自动化系统与远程控制的无线通信技术，具有复杂度低、成本低、功耗小、双向传输的特性，是一个比较完善的近距离低速率无线通信协议。
ZigBee协议层次结构包括：PHY层、MAC层、网络/安全层及支持/应用层。ZigBee协议层次机构如图2所示。
PHY层（物理层）是协议的最底层，承担着直接和外界作用的任务。MAC层它的核心是信道接入技术，负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束。网络/安全层的作用是建立新网络，保证数据的传输。支持/应用层的作用为应用支持，根据服务和需求使多个器件之间进行通信，应用层主要根据具体应用由用户开发。
ZigBee按网络节点功能划分可分为终端节点（ep）、路由器节点（rp）和协调器节点（cp）3种。其中，终端节点是网络的感知者和执行者，负责数据采集和可执行的网络动作：路由器节点支撑网络链路结构，完成数据包的转发：协调器节点负责发起并维护一个无线网络，识别网络中的设备加入网络。由于zigbee具有协调器节点自动组网，其他节点自动入网的特点，使得组网更容易实现。
zigBee典型的应用领域有消费电子设备、工业领域、智能交通、智能家居、农业自动化等。
4基于ZigBee技术的智能家居系统
智能家居总体构如图3所示。
结合嵌入式技术和视频通信技术，该系统综合运用了传感器技术、ZigBee无线通信、计算机网络等多种技术，实现了对视频的无线采集、环境感知、人员感知、以及对视频的存储、播放和监控等功能，达到了更实际更方便的对视频进行处理，真正实现了视频监控系统的智能化和交互化的控制功能。
（1）系统可以实现环境的智能感知，将信息记录在数据库中，用户通过浏览器，可以实时观测到各个传感器实时状态和历史异常状态。（2）是基于嵌入式技术的无线视频监控以其灵活性、高集成性、便捷性等诸多优点将取代传统的有线视频监控。基于目前视频监控的实际需求，结合嵌入式技术、图像处理技术，以及图像传输技术，设计并实现了一种可靠性高、性能优良、成本低的嵌入式视频采集及编码系统。它是视频监控的前端，是无线视频监控系统的一个子系统。该系统选用S3C6410微处理器作为核心板的控制器，采用USB接口的摄像头进行采集。根据系统的功能要求，还可以开发了ZC301摄像头的网页程序。
针对于ZigBee无线网络部分的扩展说明：将红外对射传感器安装在门入口处，与ZigBee模块构成门禁系统。阻断红外对射，产生中断信号，终端节点将中断信号通过无线传输的方式传给协调器，协调器与其他模块进行通信。红外对射传感器也可以安装在防盗窗上，与蜂鸣器模块通信，当存在非法入侵时，可以起到报警功能。将温湿度传感器安装在住宅各处，起到采集温湿度数据的功能。当温湿度越界时报警，同时通过嵌入式网关向手机发送信息，提醒温湿度异常。还可将此模块与智能空调进行通信，实现空调的自动调温。将烟雾传感器安装在厨房等易产生烟雾的场所，当空气中的烟雾达到一定的浓度，实现报警功能，也可用于检测室内空气质量。至于其他更多的应用可由用户的要求而改进。
5结语
随着技术的不断更新，智能家居的未来发展一定会更多样化，朝着更智能化、网络化、一体化、规范化、节能环保的方向不断发展。但无论以怎样的方式实现，都要考虑用户体验和创意。其实，在现实生活中，技术并不是第一位的，用户所需要的是用起来最舒服的。技术同具体的智能家居的应用场景结合起来，真正地用技术服务生活才是智能家居。