CN106302049A - 一种基于ZigBee技术的智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于ZigBee技术的智能家居系统，包含嵌入式系统主板、功能性传感设备、LED报警器、智能家居专属手机APP、家庭网关、Zigbee协调器、网络协调器节点、传感器节点、Zigbee通讯模块、以太网模块。网络协调器节点包括有Zigbee协调器节点、射频收发软件模块和协议栈软件模块，Zigbee协调器节点与嵌入式系统主板相连接，Zigbee协调器通过Zigbee协调器节点与Zigbee通讯模块相连，Zigbee通讯模块包含有多个Zigbee终端，传感器节点通过Zigbee终端与功能性传感设备相连，以太网模块与家庭网关相连，智能家居专属手机APP与以太网模块相连。本发明可以实现对各种传感器设备的控制，只需对家居进行升级或加入ZigBee终端，便可以实现小信号对交流电器的控制。

Description

一种基于ZigBee技术的智能家居系统

技术领域

本发明属于智能家居技术领域，主要涉及一种基于ZigBee技术的智能家居系统。

背景技术

社会公共安全防范应用领域来讲,具有快速部署、自组织和容错能力的传感器网络是一种非常有前途的感知技术系统,可应用于监控、控制、通信、计算等领域。相对于传统的安全防范技术具有很明显的优势。

随着现代科学技术的发展，自动化、智能化的概念已深入人心，各种智能家居产品也开始进入我们的生活。目前各种智能家居体系和产品之间缺乏严格的标准和通用的接口，且受当前技术条件以及经济成本制约，智能家居的具体应用并未得到广泛的普及，如何设计并实现一套简便高效、成本低、通用性强、扩展性好的智能家居系统，对于智能家居在实际应用中的推广使用具有一定的社会价值和经济价值。

ZigBee协议在无线传感器网络和各种无线终端控制方面有良好的前景，为传感器网络和控制设备提出了新的方案，基于ZigBee的网络控制系统就可以实现对各种家电设备的控制和调节，只需要对旧式家电(家居)进行改装，或加入必要的驱动电路，便可以实现小信号对交流电器的控制。室内温度、湿度等环境参数直接影响生活质量，同样可以通过ZigBee控制器对室内温度、湿度检测设备进行较远距离的适时采集，然后根据个人意愿对家电(家居)进行不同程度的调节。

利用无线网络构建智能家居网已经成为势不可挡的发展趋势。相对于有线网，无线网络不仅接入灵活、操作方便而且符合家庭网络的通讯特点，其应用必将大大促进家庭网络智能化的进程。目前实现组建智能家居网络的技术括蓝牙、WiFi、以及极具发展潜力的ZigBee。ZigBee技术是近几年发展起来的一种短距离无线通信技术和应用在控制和监控场合的无线通信方式。它使用2.4GHz波段，采用跳频和扩频技术。鉴于ZigBee技术的低成本、低功耗，低速率的特点，其必将是最符合智能家居控制的无线通信方式之一。

发明内容

基于背景技术，本发明提供了一种基于ZigBee技术的智能家居系统。

本发明所采用的技术方案是：一种基于ZigBee技术的智能家居系统，包含嵌入式系统主板、功能性传感设备、LED报警器、智能家居专属手机APP、家庭网关、Zigbee协调器、网络协调器节点、传感器节点、Zigbee通讯模块、以太网模块，所述网络协调器节点包括有Zigbee协调器节点、射频收发软件模块和协议栈软件模块，所述Zigbee协调器节点与嵌入式系统主板相连接，所述Zigbee协调器通过Zigbee协调器节点与Zigbee通讯模块相连，所述Zigbee通讯模块包含有多个Zigbee终端，所述Zigbee通讯模块通过传感器节点与Zigbee终端相连，所述Zigbee终端与功能性传感设备相连，所述以太网模块与家庭网关相连，所述智能家居专属手机APP通过以太网模块与家庭网关相连。

本发明提供的基于ZigBee技术的智能家居系统中，所述功能性传感设备包含有温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器、粉尘传感器、煤气传感器、烟雾传感器和红外对射传感器。

本发明提供的基于ZigBee技术的智能家居系统中，所述Zigbee通讯模块为ZigBeeSOC CC2530F256芯片。

本发明提供的基于ZigBee技术的智能家居系统中，所述Zigbee通讯模块包括滤波电路、电源去耦、配套阻抗和Zigbee节点、CC2530的I/O端口。

本发明提供的基于ZigBee技术的智能家居系统中，所述Zigbee通讯模块为SMA天线设计。

本发明提供的基于ZigBee技术的智能家居系统中，所述传感器节点采用事件轮循的机制。

本发明提供的基于ZigBee技术的智能家居系统中，所述功能性传感设备通过传感器节点负责检测外部环境指标，检测到异常情况后将信号发送给嵌入式系统主板，嵌入式系统主板通过家庭网关一方面将信息传送到智能家居专属手机APP提醒用户，另一方面中断唤醒LED报警器，正常安全情况时，节点MCU处于低功耗的工作模式。

本发明提供的基于ZigBee技术的智能家居系统中，所述智能家居专属手机APP是手机远程监控客户端，通过以太网模块与家庭网关连接。

本发明的有益效果是：本发明采用ZigBee技术在无线传感器网络和各种无线终端控制方面有良好的前景为传感器网络和控制设备提出了新的方案。基于ZigBee技术的网络控制系统就可以实现对各种传感器设备的控制和调节，只需要对传统家电(家居)进行升级，或加入必要的ZigBee终端，便可以实现小信号对交流电器的控制。室内温度、湿度、烟雾等环境参数直接影响生活质量，同样可以通过ZigBee技术控制器对室内温度、湿度检测设备进行较远距离的适时采集，本发明将智能家居建立了ZigBee网络系统，并提供了报警装置和智能家居专属手机APP建立人机远程对话。

附图说明

图1为基于ZigBee技术的智能家居系统的总体框图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，技术工艺步骤，具体实施条件，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1基于ZigBee技术的智能家居系统的总体框图所示，一种基于ZigBee技术的智能家居系统包含嵌入式系统主板、功能性传感设备、LED报警器、智能家居专属手机APP、家庭网关、Zigbee协调器、网络协调器节点、传感器节点、Zigbee通讯模块、以太网模块，所述网络协调器节点包括有Zigbee协调器节点、射频收发软件模块和协议栈软件模块，所述Zigbee协调器节点与嵌入式系统主板相连接，所述Zigbee协调器通过Zigbee协调器节点与Zigbee通讯模块相连，所述Zigbee通讯模块包含有多个Zigbee终端，所述Zigbee通讯模块通过传感器节点与Zigbee终端相连，所述Zigbee终端与功能性传感设备相连，所述以太网模块与家庭网关相连，所述智能家居专属手机APP通过以太网模块与家庭网关相连。

所述功能性传感设备包含有温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器、粉尘传感器、煤气传感器、烟雾传感器和红外对射传感器。

所述Zigbee通讯模块为ZigBee SOC CC2530F256芯片。

所述Zigbee通讯模块包括滤波电路、电源去耦、配套阻抗和Zigbee节点、CC2530的I/O端口。

所述Zigbee通讯模块为SMA天线设计。

所述传感器节点采用事件轮循的机制。

所述功能性传感设备通过传感器节点负责检测外部环境指标，检测到异常情况后将信号发送给嵌入式系统主板，嵌入式系统主板通过家庭网关一方面将信息传送到智能家居专属手机APP提醒用户，另一方面中断唤醒LED报警器，正常安全情况时，节点MCU处于低功耗的工作模式。

所述智能家居专属手机APP是手机远程监控客户端，通过以太网模块与家庭网关连接。

采用这种智能家居系统，具体使用流程：首先由Zigbee协调器的网络控制器Zigbee协调器节点建立家居Zigbee通讯模块，同时创建一个网络邻接表，随后为每个路由器分配一个PAN ID，此地址仅在该网络中有效，并将信息添加到该网络邻接表中，网络节点的添加就完成了。当Zigbee通讯模块下层的家居设备传感器想加入该网络时，将自身64位的IEEE地址即全球唯一标识符等发送给传感器节点，再由传感器节点将此信息转发给各家居设备Zigbee终端将此家电设备添加到网络邻接表中，标志终端设备家电被添加到此Zigbee通讯模块中。

当发生火灾时，烟雾传感器、红外线传感器、温度传感器检测到环境变化，将信息传输到相应的Zigbee终端，Zigbee终端通过传感器节点将信息传送到Zigbee通讯模块，然后Zigbee通讯模块将数据信息通过Zigbee协调器节点传送到Zigbee协调器，Zigbee协调器将数据反馈到嵌入式系统主板，通过判断传感器传递信息特征来判断是否发生火灾，从而启动火灾报警，利用4G通讯/Wifi通讯进行语音拨号报警，同时嵌入式系统主板接受各Zigbee终端节点发送的数据信息，经过以太网模块将信息发送到智能家居专属手机APP。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于ZigBee技术的智能家居系统，其特征在于包含嵌入式系统主板、功能性传感设备、LED报警器、智能家居专属手机APP、家庭网关、Zigbee协调器、网络协调器节点、传感器节点、Zigbee通讯模块、以太网模块，所述网络协调器节点包括有Zigbee协调器节点、射频收发软件模块和协议栈软件模块，所述Zigbee协调器节点与嵌入式系统主板相连接，所述Zigbee协调器通过Zigbee协调器节点与Zigbee通讯模块相连，所述Zigbee通讯模块包含有多个Zigbee终端，所述Zigbee通讯模块通过传感器节点与Zigbee终端相连，所述Zigbee终端与功能性传感设备相连，所述以太网模块与家庭网关相连，所述智能家居专属手机APP通过以太网模块与家庭网关相连。

2.根据权利要求1一种基于ZigBee技术的智能家居系统，其特征在于所述功能性传感设备包含有温度传感器、湿度传感器、甲醛传感器、粉尘传感器、煤气传感器、烟雾传感器和红外对射传感器。

3.根据权利要求1一种基于ZigBee技术的智能家居系统，其特征在于所述Zigbee通讯模块为ZigBee SOC CC2530F256芯片。

4.根据权利要求1一种基于ZigBee技术的智能家居系统，其特征在于所述Zigbee通讯模块包括滤波电路、电源去耦、配套阻抗和Zigbee节点、CC2530的I/O端口。

5.根据权利要求1一种基于ZigBee技术的智能家居系统，其特征在于所述Zigbee通讯模块为SMA天线设计。

6.根据权利要求1一种基于ZigBee技术的智能家居系统，其特征在于所述传感器节点采用事件轮循的机制。

7.根据权利要求1一种基于ZigBee技术的智能家居系统，其特征在于所述功能性传感设备通过传感器节点负责检测外部环境指标，检测到异常情况后将信号发送给嵌入式系统主板，嵌入式系统主板通过家庭网关一方面将信息传送到智能家居专属手机APP提醒用户，另一方面中断唤醒LED报警器，正常安全情况时，节点MCU处于低功耗的工作模式。

8.根据权利要求1一种基于ZigBee技术的智能家居系统，其特征在于所述智能家居专属手机APP是手机远程监控客户端，通过以太网模块与家庭网关连接。