家庭物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用

1 ZigBee 技術(shù)特點(diǎn)

ZigBee技術(shù)是近年來(lái)新興的一種無(wú)線技術(shù)，相比以太網(wǎng).GPRS及CDMA等遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，具有短距離.低復(fù)雜度.低功耗.低速率.短時(shí)延.大容量.通信可靠性高等特點(diǎn)[3],與藍(lán)牙.WiFi等近距離無(wú)線通信技術(shù)相比，盡管傳輸速率低，但是具有功耗低，電池壽命長(zhǎng)的最大優(yōu)點(diǎn).ZigBee 采用的物理.MAC 層協(xié)議是IEEE 802.15.4,它工作在868 MHz,915 MHz 和2.4 GHz三種工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM)頻段，其中，2.4 GHz 頻段在全球免費(fèi)使用.綜上所述，ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)非常適合應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)，因此在紹興電力局智能小區(qū)試點(diǎn)中家庭物聯(lián)網(wǎng)采用ZigBee技術(shù).

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本文的智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示.

整個(gè)系統(tǒng)由智能家居的網(wǎng)關(guān)和ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)家電.照明系統(tǒng).安防系統(tǒng)的控制等功能.

3 智能插座

智能插座主要用于控制電視機(jī).電冰箱等類(lèi)似電器設(shè)備，它不僅具有普通插座的通斷功能，還具備計(jì)量.通信等功能，支持遠(yuǎn)程管理，用戶可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要進(jìn)行選擇.智能插座主要由通信模塊.計(jì)量模塊.電源模塊.輸出控制電路.保護(hù)電路.按鍵電路和顯示模塊組成，主板電路芯片如圖2所示.

4 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議

4.1 數(shù)據(jù)鏈路層

本協(xié)議為主.從結(jié)構(gòu)的半雙工通信方式.手持單元或其他數(shù)據(jù)終端為主站，智能插座為從站.每個(gè)智能插座均有各自的地址編碼.

通信鏈路的建立與解除均由主站發(fā)出的信息幀來(lái)控制.

每幀由幀起始符.從站地址域.控制碼.數(shù)據(jù)域長(zhǎng)度.數(shù)據(jù)域.幀信息縱向校驗(yàn)碼及幀結(jié)束符7個(gè)域組成.每部分由若干字節(jié)組成.

4.2 字節(jié)格式

每字節(jié)含8 位二進(jìn)制碼，傳輸時(shí)加上一個(gè)起始位(0).一個(gè)偶校驗(yàn)位和一個(gè)停止位(1)，共11位.其傳輸序列如圖3.D0 是字節(jié)的最低有效位，D7 是字節(jié)的最高有效位.先傳低位，后傳高位.

4.3 數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)

4.3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)編碼用4個(gè)字節(jié)區(qū)分不同數(shù)據(jù)項(xiàng)，4個(gè)字節(jié)分別用DI3,DI2,DI1和DI0代表，每字節(jié)采用16進(jìn)制編碼.數(shù)據(jù)類(lèi)型分為7類(lèi)：電能量.最大需量及發(fā)生時(shí)間.變量.事件記錄.參變量.凍結(jié)量.負(fù)荷記錄.

4.3.2 幀格式

幀是傳送信息的基本單元.幀格式如圖4所示.

4.3.3 數(shù)據(jù)傳輸形式

數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)碼標(biāo)識(shí)單個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)項(xiàng)集合.當(dāng)請(qǐng)求訪問(wèn)由若干數(shù)據(jù)項(xiàng)組成的數(shù)據(jù)集合時(shí)，可使用數(shù)據(jù)塊標(biāo)識(shí)碼.實(shí)際應(yīng)用以數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)編碼表定義內(nèi)容為準(zhǔn).

5 結(jié)語(yǔ)

本文在ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)家庭物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.成本低.性能高.功耗低的智能家居系統(tǒng).該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用在紹興電力局的智能小區(qū)試點(diǎn)項(xiàng)目上，所設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)具有電力特色，可以完成電力業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)量.家庭用能信息管理.模式控制達(dá)到節(jié)約能源，減少能源消耗的目的.另一方面，智能家居具有可視對(duì)講.家電本地和遠(yuǎn)程控制.安防報(bào)警等家居智能化設(shè)計(jì)，使用戶享受家居智能化的舒適和方便的同時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保.降低家庭能源消耗，從而達(dá)到生活智能化的目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)更好的智能家居系統(tǒng)提供了一個(gè)良好的解決方案。