小米智能家居新品未出便遭阻击,物联传感ZigBee无线智能家居新计划
物联网新项目创业计划书
物联网新项目创业计划书一、项目背景随着智能家居、智能物流、智能农业等领域的快速发展，物联网技术日益成为人们生活和工作的重要组成部分。
在这种背景下，我们决定开展一项新的物联网项目，以满足市场的需求，提升人们的生活品质和工作效率。
二、项目概述本项目旨在开发一款智能家居控制系统，通过物联网技术实现家庭各种设备的远程控制和智能化管理。
用户可以通过手机App或语音控制设备的开关、温度调节、灯光控制等功能，从而实现家庭设备的智能化管理和便捷操作。
三、市场需求随着智能家居市场的不断扩大，人们对于智能化生活的需求也在增加。
智能家居可以帮助用户更方便地管理家庭设备，节省能源和提升生活品质。
因此，我们相信本项目具有良好的市场前景和发展空间。
四、目标用户本项目的目标用户主要为有一定经济能力的家庭用户，他们注重生活品质、追求便利和舒适，愿意尝试新型科技产品。
此外，我们还将针对老年人、残障人士等特殊群体设计定制化的智能家居解决方案，以提供更人性化的服务。
五、竞争分析目前市场上已经有许多智能家居控制系统产品，如小米智能家居、华为智慧生活等。
虽然竞争激烈，但我们相信通过技术创新和服务升级，可以在市场中脱颖而出，赢得更多用户的青睐。
六、技术方案本项目将采用最新的物联网技术，以Wifi、Zigbee、蓝牙等无线通信技术实现设备之间的连接和数据传输，采用云计算技术存储和处理数据。
同时，我们还将结合人工智能技术，提供更智能化的家居控制服务，从而满足用户的不同需求。
七、商业模式本项目将采用定制化的商业模式，为用户提供个性化的智能家居解决方案，根据用户的需求定制设备和服务，赢得用户的信任和忠诚。
同时，我们还将开展家庭设备的销售和安装服务，为用户提供一站式服务，实现项目的商业价值和盈利能力。
八、营销策略为了推广项目和吸引用户，我们将采取线上线下结合的营销策略，通过网络广告、社交媒体营销、线下推广等方式，扩大项目的影响力和市场份额。
同时，我们还将积极参与行业展会、技术论坛等活动，提升项目的知名度和认可度。
智能家居zigbee技术与产品介绍
ZigBee技术产品十三大特性
• 9：采用安全性更强128位加密技术（AES， 比银行卡的DES加密安全十倍），目前在全 球还没有攻破的先例，相比传统的智能家居 降低了安全隐患。
智能家居系列产品
• 场景界面 - 主面板
当您要在家中看电影时，您要：开启电视 或投影仪、放下幕布、打开音响、调暗灯 光、拉上窗帘……这是“影院”场景。
当您要睡觉休息的时候，您要：关闭窗户、 光比灯光、打开安防设备、将空调调节成 睡眠模式、夜晚起来方便的时候，走道灯 光会自动亮起……这是“睡眠”场景。
• 无线技术
WIFI
一种短程无线传输技术，能够在数百米范围内 支持互联网接入的无线电信号。它的最大特点就是 方便人们随时随地接入互联网。但对于智能家居应 用来说缺点却很明显，功耗高、组网专业性强。高 功耗对于随时随地部署低功耗传感器是非常致命的 缺陷。另一个致命缺陷是安全性，随意买一张蹭网 卡就可以轻松破解wifi的账号和密码，这对于居家 安全是不利的。虽然wifi非常普及，但在智能家居 的应用中只是起到辅助补充的作用。
结论：智能家居产品的用户是万千普罗大众，也只有他们 才能给产业带来无穷的利润。如果不考虑普通用户的需求， 产品安装复杂，又存在着技术方面的先天缺陷，必然不为用 户所接受。无法快速打开市场，损失绝大部分的利润。
ZigBee与其他同类技术的比较
• 对比总结
使用感官对比：
物联传感ZigBee产品：ZigBee具有双向通信功能，家里灯 光电器的状态实时可见。响应速度超快，一个网关同时操作 2500个设备，全部开启时间不过1.2秒。
智能家居物联网平台搭建及运营方案
智能家居物联网平台搭建及运营方案第一章：项目概述 (2)1.1 项目背景 (2)1.2 项目目标 (2)1.3 项目范围 (3)第二章：市场分析 (3)2.1 市场需求分析 (3)2.2 竞争对手分析 (3)2.3 市场发展趋势 (4)第三章：平台架构设计 (4)3.1 平台整体架构 (4)3.2 关键技术选型 (5)3.3 系统模块划分 (5)第四章：硬件设备接入 (6)4.1 硬件设备选型 (6)4.2 设备接入协议 (6)4.3 设备管理策略 (6)第五章：软件系统开发 (7)5.1 系统开发流程 (7)5.1.1 需求分析 (7)5.1.2 系统设计 (7)5.1.3 编码实现 (7)5.1.4 测试与调试 (7)5.1.5 部署与维护 (8)5.2 关键功能实现 (8)5.2.1 用户管理 (8)5.2.2 设备管理 (8)5.2.3 数据处理与分析 (8)5.2.4 数据传输 (8)5.2.5 用户界面 (8)5.3 系统测试与优化 (8)5.3.1 功能测试 (8)5.3.2 功能测试 (8)5.3.3 安全测试 (8)5.3.4 系统优化 (8)5.3.5 持续集成与持续部署 (8)第六章：数据处理与分析 (8)6.1 数据采集与存储 (9)6.1.1 数据采集 (9)6.1.2 数据存储 (9)6.2 数据处理与分析方法 (9)6.2.1 数据预处理 (9)6.2.2 数据分析方法 (9)6.3 数据可视化展示 (10)6.3.1 可视化工具 (10)6.3.2 可视化界面设计 (10)第七章：用户体验设计 (10)7.1 用户界面设计 (10)7.2 交互体验优化 (10)7.3 用户反馈与改进 (11)第八章：安全与隐私保护 (11)8.1 系统安全策略 (11)8.2 数据安全保护 (12)8.3 用户隐私保护 (12)第九章：运营管理策略 (13)9.1 运营团队组建 (13)9.2 运营模式规划 (13)9.3 用户服务与支持 (14)第十章：项目评估与展望 (14)10.1 项目绩效评估 (14)10.2 项目改进方向 (15)10.3 项目未来发展展望 (15)第一章：项目概述1.1 项目背景科技的发展和互联网技术的普及，智能家居物联网逐渐成为人们生活的一部分。
物联网通信技术比较：ZigBee、蓝牙、WI-FI、电力载波
物联网通信技术比较：ZigBee、蓝牙、WI-FI、电力载波
据行业资深人士分析，“无线”和“环保”将成为未来智能家居行业的两大趋势。
另据分析，中国目前拥有1亿多智能家居家庭客户，构成一个巨大的商业市场。
有人预计，在这个市场中，平均每家每年花费1000元，就有1000亿元的市场。
而事实上，家庭消费远不止这个数字，因此，智能家居行业在中国有着极大的市场空间。
那么，智能家居无线发展状况如何？未来发展趋势将会如何？
无线成智能家居发展趋势
家居生活迈向智能化是必然趋势，因此，智能家居作为一个蓝海项目，前景不可估量。
随着物联网、云计算等新兴技术相继进入智能家居行业，众厂商也各自形成了自己的特色产品，价格也逐步向平民化的趋势迈进。
从有线到无线、从概念炒作到应用实施，智能家居经过十几年的发展历程，终于实现了质的跨越。
未来的智能家居，将会更好的为用户服务。
而物联网则成为智能家居发展的一道重要分水岭，将对智能家居的发展方向、产业规模进行拓展和延伸。
物联网时代下的智能家居将更加具有发展潜力。
智能家居作为一个新兴产业，目前正处于导入期与成长期的临界点，伴随产品价格进一步走低，居民消费习惯的养成，该行业正展示出强大的市场前景，一些企业看清楚了这点，纷纷开始投入这一领域。
智能家居无线技术应用分类
智能家居进入物联网时代，当有线的智能家居由于布线繁琐、不易推广、成本过高被市场淘汰，无线传输技术因其无需布线，安装简易成为新一代智能家居的最佳选择。
但同时，业界对于不同无线传输技术孰优孰劣，哪种技术应该成为。
智能家居家电控制系统项目可行性分析报告
智能家居家电控制系统项目可行性分析报告一、项目背景随着科技的飞速发展和人们生活水平的不断提高，智能家居的概念逐渐深入人心。
智能家居家电控制系统作为智能家居的核心组成部分，能够为人们提供更加便捷、舒适、安全和节能的家居生活体验。
目前，市场上已经出现了一些智能家居家电控制系统的产品和解决方案，但它们在功能、性能、兼容性和用户体验等方面还存在着一定的不足。
因此，开发一款功能强大、性能稳定、兼容性好、用户体验优秀的智能家居家电控制系统具有重要的市场意义和社会价值。
二、项目概述本项目旨在开发一款基于物联网技术的智能家居家电控制系统，该系统能够实现对家庭中各种家电设备的远程控制、智能化管理和自动化运行。
系统将采用先进的传感器技术、通信技术和控制技术，实现对家电设备的实时监测、数据分析和智能控制。
用户可以通过手机APP、平板电脑、智能语音助手等终端设备，随时随地对家电设备进行控制和管理，实现智能化的家居生活。
三、市场分析（一）市场需求随着人们生活节奏的加快和对生活品质的追求，越来越多的消费者希望能够通过智能化的手段来管理家庭中的家电设备，实现便捷、舒适、安全和节能的家居生活。
尤其是年轻一代消费者，他们对新技术和新产品的接受度较高，对智能家居家电控制系统的需求更为强烈。
（二）市场规模根据市场研究机构的数据显示，全球智能家居市场规模预计将在未来几年内保持高速增长，到 2025 年将达到数千亿美元。
其中，智能家居家电控制系统作为智能家居的重要组成部分，市场规模也将不断扩大。
（三）市场竞争目前，市场上已经存在一些智能家居家电控制系统的产品和解决方案，如小米、华为、苹果等科技公司的智能家居产品，以及一些传统家电企业推出的智能化产品。
这些产品和解决方案在功能、性能、价格和用户体验等方面存在着一定的差异，市场竞争较为激烈。
但总体来说，市场仍处于初级阶段，还有很大的发展空间。
四、技术可行性分析（一）技术现状目前，物联网技术、传感器技术、通信技术和控制技术等相关技术已经相对成熟，为智能家居家电控制系统的开发提供了有力的技术支持。
基于ZigBee无线传感器网络的智能家居系统
基于ZigBee无线传感器网络的智能家居系统苏李果;朱燕【摘要】随着电子、计算机和通信技术的发展以及人们生活水平的提高，人们对每日息息相关的家居功能有了更高的期望。
为了改进现有大多数现场总线式系统布线和维护难的局面，提出了一种基于 ZigBee 无线传感器网络的智能家居系统实现方案。
该系统包括ZigBee无线传感器网络、智能家居网关和移动手机终端三个部分，可以通过智能家居网关直观地掌握所有节点上各种传感器的工作状态，集中对各种电器进行控制，并可通过移动手机终端实现远程控制。
经测试该系统运行良好，达到了预期的设计目标。
%With the rapid development of electronic, computer and communication technology and the improvement ofpeople's living standard, people have higher expectations for the home furnishing function. To improve the difficult situation of wiring and maintenance in the most fieldbus system, this paper provides a smart home system solution based on ZigBee Wireless Sensor network. This System includes ZigBee Wireless Sensor network, smart home system gateway and mobile phone end device. Users can master the working state of all the sensors in the nodes intuitively, and they can centralize control the Electrical appliances. And the remote control mode can be realized through a mobile terminal, too. After the test, this system works well and reaches the desired design goal.【期刊名称】《计算机系统应用》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P66-70)【关键词】ZigBee;无线传感器网络;智能家居;协调器节点;终端节点【作者】苏李果;朱燕【作者单位】闽西职业技术学院电气工程系，龙岩 364021;娄底职业技术学院电子信息工程系，娄底 417000【正文语种】中文21世纪是信息化的时代, 随着电子、计算机和通信技术的发展以及人们生活水平的提高, 人们对每日息息相关的家居功能有了更高的期望. 不仅要求住宅能满足一般的居住需求, 还越来越多地注重家庭生活中每个成员的安全、舒适与便利程度. 这样的需求促进了智能家居产品诞生, 它的基础平台是住宅, 集合了建筑布线、互联通信、家居安防、系统自控及音视频技术, 创建了一个高效的日常生活事务的管理系统, 有效地提升了家庭生活的安全、方便和舒适性, 并满足人们对于环保的需求. 自20世纪末智能家居的理念引入到国内, 经过了十多年的发展, 我国的智能家居的发展进入了融合演变期, 呈现快速增长的势头. 但目前大多数系统还是采用现场总线式的连接方式, 给布线安装和维护方面带来了不便[1]. 基于上述原因, 本文提出了一种基于ZigBee无线传感器网络的智能家居系统实现方案.1 系统架构与工作原理本系统主要由三部分构成: ZigBee无线传感器网络、智能家居网关和移动手机终端.ZigBee无线传感器网络由多个终端节点和一个协调器组成, 每个终端节点根据实际的监测需求连接多种传感器或受控设备——如温度、湿度、有毒气体、光敏、窗帘电机、红外遥控转发器等. 它将采集到的传感器数据汇聚至协调器, 并接收协调器发来的命令. 协调器通过UART串口连接智能家居网关, 负责与上位机控制软件进行交互.智能家居网关是整个系统的控制核心, 它是内部ZigBee无线传感器网络与外部互联网连接的中转站. 它具备可视化的界面, 在其上可对各终端节点的实时状态进行监控. 对内可通过ZigBee协调器转发各种查询和控制命令, 对外可提供TCP/IP Socket连接Server服务, 供移动手机终端连接, 实现无线远程监控[2].图1 系统构成2 系统硬件设计本系统中智能家居网关采用PC机作为运行环境, 因此主要对ZigBee无线传感器网络的硬件进行了设计. 系统选用了美国TI公司的CC2530作为无线通信的主控芯片, CC2530内部包含一个8051内核MCU, 拥有ADC、UART等丰富的外设资源, 同时还集成了高性能的射频收发器, 是一个典型的SOC片上系统. 它功耗极低, 数据传输响应时间短, 可满足本系统的设计需求.2.1 终端节点硬件设计终端节点需要完成传感器数据的采集, 定时发送至协调器, 并接受协调器发来的控制命令. 因此终端节点的硬件设计主要包括数据采集与控制模块、数据处理与无线通信模块和电源模块的设计.(1) 数据采集与控制模块该模块根据终端节点的需求选择各种不同的传感器或控制装置, 由于CC2530内部带A/D转换的外设功能, 因此对于输出为模拟量的传感器可以直连该芯片. 对于窗帘控制节点, 其上需连接光照强度检测传感器和控制电机的继电器. 前者选择光敏电阻, 采用分压电路的接法, 利用光照强度不同时其阻值改变导致两端电压值改变的特性, 可实现光照等级的采集, 用于窗帘自动开闭的控制. 继电器的选择应考虑其驱动电压, 由于CC2530的供电电源典型值为3.3V, 因此选择输入兼容3.3V的继电器.温湿度采集节点选择奥松电子的AM2301数字温湿度传感器, 它内部包含一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件, 并与一个高性能8位单片机相连, 采用单总线接口, 硬件电路上直连CC2530的P0.7端口, 可直接读出温湿度数据.有毒气体检测节点选择MQ-2气体传感器, 它的电导率随着空气中可燃气体浓度的增加而增大, 其输出的模拟电压值也随之变化. 本系统中将它的输出连接LM393电压比较器, 通过电位器改变比较参考电压值可进行气体报警灵敏度的调节.(2) 数据处理与无线通信模块本系统数据处理和无线通信功能分别使用CC2530内部的8051内核和射频收发器, CC2530为SOC片上系统, 具有很高的集成度, 所以其周边只需连接晶振和少量负载电容即可. 该模块连接了XTAL1和XTAL2两个晶振, 分别为32MHz和32.768KHz. 无线通信方面主要设计了天线电路, CC2530的射频输出为差分信号, 为了与天线的单端输出相连, 两者之间利用电感和电容设计了巴伦电路[3]. 在天线的选择上, 经过综合对比各种天线的性能, 选用SMA连接端子的鞭状天线. 数据处理和无线通信模块的电路原理图如图2所示.图2 数据处理与无线通信模块电路原理图(3) 电源模块本系统主要应用于家庭内部, 各个终端节点均能得到较为稳定的供电, 因此在供电方面选择电源供电. 使用5V直流电压输入, 选用AMS1117-3.3 DC/DC稳压芯片完成5V转3.3V, 为系统各个模块供电.2.2 协调器节点硬件设计协调器节点与智能家居网关连接, 它把从各终端节点汇聚的传感器数据转发到网关, 同时向各终端节点分发网关下达的控制命令. 协调器节点上无需连接传感器, 它在数据处理与无线通信模块和电源模块的硬件电路设计上与终端节点相同. 由于协调器与智能家居网关之间的连接端口为UART串口, 而且两者串口数据的电平标准不同——协调器上为RS232 TTL电平标准, PC端为USB接口标准, 因此系统选用PL2303芯片设计了USB与RS232 TTL电平互相转换的电路. PL2303芯片内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART, 具有较高的集成度, 在其周边只需连接12MHz晶振与两只电容即可构建最小系统. 协调器节点的USB转RS232接口的电路原理图如图3所示.图3 协调器节点的USB转RS232电路原理图3 系统软件设计系统软件设计包括ZigBee无线传感器网络中各个节点的程序设计、智能家居网关的监控软件的设计和移动手机终端软件的设计.3.1 数据通信协议由于ZigBee网络通信涉及查询和控制命令, 需要传输多种不同的传感器数据, 因此需要先对数据通信的协议进行设计. 数据以字节为单位, 系统规定了协调器节点的查询和控制命令的数据帧格式, 并对终端节点的响应帧格式进行了定义, 如表1所示. 其中“地址”为2个字节的短地址, “功能码”在Modbus协议的基础上针对实际应用进行扩展, “数据段”根据命令功能的不同和传感器数据位数的需求进行调整, “校验码”为前述内容的异或值.表1 ZigBee通信数据帧格式格式组成开始符地址功能码数据段校验码结束符字节数1 Byte2 Byte1 Byte0-N Byte1 Byte1 Byte 缩写STADDRFCDAXORED“功能码”的详细定义如表2所示, 查询命令所对应的“数据段”长度为0, 控制命令所对应的“数据段”长度为1.表2 功能码描述功能码FC描述数据长度 01查询所有终端节点的传感器数据002查询单个终端节点的传感器数据0 0A控制终端节点灯的亮灭1 Byte 0B控制终端节点窗帘开合1 Byte 0C外出模式, 关闭所有设备1 Byte3.2 终端节点程序设计终端节点的程序设计开发环境为IAR, 基于TI公司的Z-Stack 2007pro协议栈进行开发.终端节点在启动后先搜索协调器建立的网络并加入, 在传感器数据采集与上报的机制方面, 设计了两种模式, 一是定时采集自动上报; 二是只有接收到协调器发来的查询命令, 才唤醒节点采集并上报. 为了降低功耗, 系统设计以上两种形式当终端节点没有采集传感器数据时, 进入休眠状态[4]. 具体的程序工作流程如图4所示.图4 终端节点程序流程图3.3 协调器节点程序设计协调器在上电初始化后建立ZigBee网络, 收到终端节点的加入请求后, 允许其加入, 然后监听OSAL中串口接收事件或无线接收数据事件是否发生. 若收到智能家居网关通过串口发来的查询或控制命令, 则将其广播出去或单播给目标终端, 等待终端发回响应数据并通过串口发给网关, 然后再次进入监听状态. 若收到终端节点定时发来的传感器数据, 则直接通过串口发给网关, 最终也是再次进入监听状态. 具体的程序工作流程如图5所示.图5 协调器节点程序流程图3.4 智能家居网关软件设计本系统中智能家居网关以PC机Windows操作系统作为运行环境, 使用C++语言, 在Visual Studio 2005和数据库开发环境下, 设计了监控管理软件. 智能家居网关和ZigBee协调器节点之间采用UART串口连接, 使用MSComm控件实现了两者之间的串口通信[5]. 软件使用可视化控件直观地展示了终端节点上各种传感器的工作状态, 记录了温湿度的变化曲线. 同时为了扩展系统的远程控制的功能, 使用VC++中的Socket编程实现了TCP服务器端, 提供给远程移动手机终端连接. 通过该监控管理软件, 用户可直观地掌握所有传感器节点的工作情况, 并可集中对各种电器进行控制. 该监控管理软件的界面如图6所示.图6 智能家居网关监控管理软件界面3.5 移动手机终端软件设计移动手机终端选择Android系统作为运行平台. 终端软件的设计主要包括3个方面的内容: 一是与智能家居网关之间基于TCP/IP协议的socket通信; 二是各种传感器实时信息的更新与控制命令的传送; 三是人机界面的设计.Socket通信模块的程序设计使用了Android系统的进程间通信的机制 , 并加入了Service、Broadcast Receiver和Activity组件实现相关功能, 该模块的程序架构如图7所示.图7 移动手机终端socket通信模块程序架构从上图中可以看到, 用户在UI界面中启动连接socket服务的请求, 然后连入智能家居网关的socket服务器. 连接建立以后, 启动一个新线程, 用于发送控制命令以及接收返回的传感器实时信息. 同时该进程将传感器实时信息以广播的形式发给UI 界面的Receiver进行刷新显示.人机界面的设计主要包括socket服务器连接界面和主功能界面的设计. 主功能界面实现ZigBee各终端节点的传感器信息的实时显示, 如: 温度、湿度、可燃气体泄漏和光照度等, 同时设计了针对家中电器控制的功能模块, 如: 照明灯、风扇等, 情景模式页面设计了离家模式和在家模式, 可根据需要统一对各种传感器和电器进行控制. 设计好的人机界面如图8所示.图8 移动手机终端人机界面4 系统的连接实现与测评系统设计完成后, 为了验证方案的可行性, 对其进行了连接实现与测评. 取五个节点,其中一个为协调器, 通过UART串口连接智能家居网关, 其余四个为终端, 分别连接温度、湿度、可燃气体检测等传感器和照明灯等家用电器.系统测试主要包括组网的速度与稳定性、传感器数据采集的准确性、数据传输的响应速度以及各个情境模式的工作情况. 经过测试, 所有节点上电后, 协调器组建ZigBee网络, 所有终端可正常入网, 整个过程在3秒完成并稳定长时间工作. 各终端节点的传感器数据采集准确, 温湿度传感器的误差控制在±0.5℃, 可燃气体检测传感器不存在误报现象. 当终端节点采集到的传感器数据发生变化时, 智能家居网关与移动手机终端上可以接近实时地刷新显示, 响应速度较高, 可以达到设计的要求. 在“离家模式”下, 断开所有电器的电源和关闭窗帘, 并保持光照、温湿度和可燃气体检测传感器的运行, 以提供报警功能; “在家模式”下, 关闭光照检测传感器, 由人工控制窗帘的开闭, 同时打开电器的电源便于控制.综上所述, 该系统中智能家居网关监控管理软件工作正常, 可以实时显示ZigBee网络中各节点的状态, 可集中对照明灯等设备进行控制, 并可提供移动手机终端连接实现远程控制, 达到了设计目标. 该系统发挥了ZigBee无线传感器网络组网简单、自组织性强、适合小数据远程传输的特点, 可适应智能家居系统的工作环境, 具有很强的实用性.参考文献1 黄文凤.智慧家庭中的智能家居产业发展现状及趋势.集成电路应用,2013(10):16–18.2 方志忠.基于ZigBee的智能家居系统的设计与实现.电子制作,2014(10):33–34.3 南忠良,孙国新.基于ZigBee技术的智能家居系统设计.电子设计工程,2010(7):117–119.4 王小强,欧阳骏,黄宁淋.ZigBee无线传感器网络设计与实现.北京:化学工业出版社,2012.5 李景峰,杨丽娜,潘恒.Visual C++串口通信技术详解.北京: 机械工业出版社,2010. Smart Home System Based on ZigBee Wireless Sensor NetworkSU Li-Guo1, ZHU Yan21(Electrical Engineering Department of Minxi Vocational and Technical College, Longyan 364021, China)2(Telecom Department, Loudi Vocational and Technical College, Loudi 417000, China)Abstract：With the rapid development of electronic, computer and communication technology and the improvement of people's living standard, people have higher expectations for the home furnishing function. To improve the difficult situation of wiring and maintenance in the most fieldbus system, this paper provides a smart home system solution based on ZigBee Wireless Sensor network. This System includes ZigBee Wireless Sensor network, smart home system gateway and mobile phone end device. Users can master the working state of all the sensors in the nodes intuitively, and they can centralize control the Electrical appliances. And the remote control mode can be realized through a mobile terminal, too. After the test, this system works well and reaches the desired design goal.Key words：ZigBee; wireless sensor network; smart home; coordinator node; end device node①基金项目：湖南省教育厅科学研究青年项目(12B106)收稿时间：2014-11-19;收到修改稿时间:2014-12-29本系统主要由三部分构成: ZigBee无线传感器网络、智能家居网关和移动手机终端.ZigBee无线传感器网络由多个终端节点和一个协调器组成, 每个终端节点根据实际的监测需求连接多种传感器或受控设备——如温度、湿度、有毒气体、光敏、窗帘电机、红外遥控转发器等. 它将采集到的传感器数据汇聚至协调器, 并接收协调器发来的命令. 协调器通过UART串口连接智能家居网关, 负责与上位机控制软件进行交互.智能家居网关是整个系统的控制核心, 它是内部ZigBee无线传感器网络与外部互联网连接的中转站. 它具备可视化的界面, 在其上可对各终端节点的实时状态进行监控. 对内可通过ZigBee协调器转发各种查询和控制命令, 对外可提供TCP/IP Socket连接Server服务, 供移动手机终端连接, 实现无线远程监控[2].本系统中智能家居网关采用PC机作为运行环境, 因此主要对ZigBee无线传感器网络的硬件进行了设计. 系统选用了美国TI公司的CC2530作为无线通信的主控芯片, CC2530内部包含一个8051内核MCU, 拥有ADC、UART等丰富的外设资源, 同时还集成了高性能的射频收发器, 是一个典型的SOC片上系统. 它功耗极低, 数据传输响应时间短, 可满足本系统的设计需求.2.1 终端节点硬件设计终端节点需要完成传感器数据的采集, 定时发送至协调器, 并接受协调器发来的控制命令. 因此终端节点的硬件设计主要包括数据采集与控制模块、数据处理与无线通信模块和电源模块的设计.(1) 数据采集与控制模块该模块根据终端节点的需求选择各种不同的传感器或控制装置, 由于CC2530内部带A/D转换的外设功能, 因此对于输出为模拟量的传感器可以直连该芯片. 对于窗帘控制节点, 其上需连接光照强度检测传感器和控制电机的继电器. 前者选择光敏电阻, 采用分压电路的接法, 利用光照强度不同时其阻值改变导致两端电压值改变的特性, 可实现光照等级的采集, 用于窗帘自动开闭的控制. 继电器的选择应考虑其驱动电压, 由于CC2530的供电电源典型值为3.3V, 因此选择输入兼容3.3V的继电器.温湿度采集节点选择奥松电子的AM2301数字温湿度传感器, 它内部包含一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件, 并与一个高性能8位单片机相连, 采用单总线接口, 硬件电路上直连CC2530的P0.7端口, 可直接读出温湿度数据.有毒气体检测节点选择MQ-2气体传感器, 它的电导率随着空气中可燃气体浓度的增加而增大, 其输出的模拟电压值也随之变化. 本系统中将它的输出连接LM393电压比较器, 通过电位器改变比较参考电压值可进行气体报警灵敏度的调节.(2) 数据处理与无线通信模块本系统数据处理和无线通信功能分别使用CC2530内部的8051内核和射频收发器, CC2530为SOC片上系统, 具有很高的集成度, 所以其周边只需连接晶振和少量负载电容即可. 该模块连接了XTAL1和XTAL2两个晶振, 分别为32MHz和32.768KHz. 无线通信方面主要设计了天线电路, CC2530的射频输出为差分信号, 为了与天线的单端输出相连, 两者之间利用电感和电容设计了巴伦电路[3]. 在天线的选择上, 经过综合对比各种天线的性能, 选用SMA连接端子的鞭状天线. 数据处理和无线通信模块的电路原理图如图2所示.(3) 电源模块本系统主要应用于家庭内部, 各个终端节点均能得到较为稳定的供电, 因此在供电方面选择电源供电. 使用5V直流电压输入, 选用AMS1117-3.3 DC/DC稳压芯片完成5V转3.3V, 为系统各个模块供电.2.2 协调器节点硬件设计协调器节点与智能家居网关连接, 它把从各终端节点汇聚的传感器数据转发到网关, 同时向各终端节点分发网关下达的控制命令. 协调器节点上无需连接传感器, 它在数据处理与无线通信模块和电源模块的硬件电路设计上与终端节点相同. 由于协调器与智能家居网关之间的连接端口为UART串口, 而且两者串口数据的电平标准不同——协调器上为RS232 TTL电平标准, PC端为USB接口标准, 因此系统选用PL2303芯片设计了USB与RS232 TTL电平互相转换的电路. PL2303芯片内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART, 具有较高的集成度, 在其周边只需连接12MHz晶振与两只电容即可构建最小系统. 协调器节点的USB转RS232接口的电路原理图如图3所示.系统软件设计包括ZigBee无线传感器网络中各个节点的程序设计、智能家居网关的监控软件的设计和移动手机终端软件的设计.3.1 数据通信协议由于ZigBee网络通信涉及查询和控制命令, 需要传输多种不同的传感器数据, 因此需要先对数据通信的协议进行设计. 数据以字节为单位, 系统规定了协调器节点的查询和控制命令的数据帧格式, 并对终端节点的响应帧格式进行了定义, 如表1所示. 其中“地址”为2个字节的短地址, “功能码”在Modbus协议的基础上针对实际应用进行扩展, “数据段”根据命令功能的不同和传感器数据位数的需求进行调整, “校验码”为前述内容的异或值.“功能码”的详细定义如表2所示, 查询命令所对应的“数据段”长度为0, 控制命令所对应的“数据段”长度为1.3.2 终端节点程序设计终端节点的程序设计开发环境为IAR, 基于TI公司的Z-Stack 2007pro协议栈进行开发.终端节点在启动后先搜索协调器建立的网络并加入, 在传感器数据采集与上报的机制方面, 设计了两种模式, 一是定时采集自动上报; 二是只有接收到协调器发来的查询命令, 才唤醒节点采集并上报. 为了降低功耗, 系统设计以上两种形式当终端节点没有采集传感器数据时, 进入休眠状态[4]. 具体的程序工作流程如图4所示.3.3 协调器节点程序设计协调器在上电初始化后建立ZigBee网络, 收到终端节点的加入请求后, 允许其加入, 然后监听OSAL中串口接收事件或无线接收数据事件是否发生. 若收到智能家居网关通过串口发来的查询或控制命令, 则将其广播出去或单播给目标终端, 等待终端发回响应数据并通过串口发给网关, 然后再次进入监听状态. 若收到终端节点定时发来的传感器数据, 则直接通过串口发给网关, 最终也是再次进入监听状态. 具体的程序工作流程如图5所示.3.4 智能家居网关软件设计本系统中智能家居网关以PC机Windows操作系统作为运行环境, 使用C++语言, 在Visual Studio 2005和数据库开发环境下, 设计了监控管理软件. 智能家居网关和ZigBee协调器节点之间采用UART串口连接, 使用MSComm控件实现了两者之间的串口通信[5]. 软件使用可视化控件直观地展示了终端节点上各种传感器的工作状态, 记录了温湿度的变化曲线. 同时为了扩展系统的远程控制的功能, 使用VC++中的Socket编程实现了TCP服务器端, 提供给远程移动手机终端连接. 通过该监控管理软件, 用户可直观地掌握所有传感器节点的工作情况, 并可集中对各种电器进行控制. 该监控管理软件的界面如图6所示.3.5 移动手机终端软件设计移动手机终端选择Android系统作为运行平台. 终端软件的设计主要包括3个方面的内容: 一是与智能家居网关之间基于TCP/IP协议的socket通信; 二是各种传感器实时信息的更新与控制命令的传送; 三是人机界面的设计.Socket通信模块的程序设计使用了Android系统的进程间通信的机制 , 并加入了Service、Broadcast Receiver和Activity组件实现相关功能, 该模块的程序架构如图7所示.从上图中可以看到, 用户在UI界面中启动连接socket服务的请求, 然后连入智能家居网关的socket服务器. 连接建立以后, 启动一个新线程, 用于发送控制命令以及接收返回的传感器实时信息. 同时该进程将传感器实时信息以广播的形式发给UI 界面的Receiver进行刷新显示.人机界面的设计主要包括socket服务器连接界面和主功能界面的设计. 主功能界面实现ZigBee各终端节点的传感器信息的实时显示, 如: 温度、湿度、可燃气体泄漏和光照度等, 同时设计了针对家中电器控制的功能模块, 如: 照明灯、风扇等, 情景模式页面设计了离家模式和在家模式, 可根据需要统一对各种传感器和电器进行控制. 设计好的人机界面如图8所示.系统设计完成后, 为了验证方案的可行性, 对其进行了连接实现与测评. 取五个节点, 其中一个为协调器, 通过UART串口连接智能家居网关, 其余四个为终端, 分别连接温度、湿度、可燃气体检测等传感器和照明灯等家用电器.系统测试主要包括组网的速度与稳定性、传感器数据采集的准确性、数据传输的响应速度以及各个情境模式的工作情况. 经过测试, 所有节点上电后, 协调器组建ZigBee网络, 所有终端可正常入网, 整个过程在3秒完成并稳定长时间工作. 各终端节点的传感器数据采集准确, 温湿度传感器的误差控制在±0.5℃, 可燃气体检测传感器不存在误报现象. 当终端节点采集到的传感器数据发生变化时, 智能家居网关与移动手机终端上可以接近实时地刷新显示, 响应速度较高, 可以达到设计的要求. 在“离家模式”下, 断开所有电器的电源和关闭窗帘, 并保持光照、温湿度和可燃气体检测传感器的运行, 以提供报警功能; “在家模式”下, 关闭光照检测传感器, 由人工控制窗帘的开闭, 同时打开电器的电源便于控制.综上所述, 该系统中智能家居网关监控管理软件工作正常, 可以实时显示ZigBee网络中各节点的状态, 可集中对照明灯等设备进行控制, 并可提供移动手机终端连接实现远程控制, 达到了设计目标. 该系统发挥了ZigBee无线传感器网络组网简单、。
家电行业智能化家居系统开发方案
家电行业智能化家居系统开发方案第一章概述 (3)1.1 项目背景 (3)第二章市场分析 (4)1.1.1 家电行业现状 (4)1.1.2 智能家居市场前景 (4)1.1.3 竞争对手分析 (5)第三章系统架构设计 (5)1.1.4 系统整体架构 (5)1.1.5 系统模块划分 (6)1.1.6 系统硬件选型 (7)第四章系统功能设计 (7)1.1.7 用户界面设计 (7)1.1.8 智能家居设备接入 (8)1.1.9 数据分析与处理 (8)1.1.10 系统安全与隐私 (9)第五章通信协议与接口 (9)1.1.11 通信协议设计 (9)1.1 通信协议概述 (9)1.2 通信协议类型 (9)1.3 通信协议设计细节 (10)1.3.1 接口规范制定 (10)2.1 接口概述 (10)2.2 接口类型 (10)2.3 接口规范制定细节 (10)2.3.1 数据传输与加密 (10)3.1 数据传输 (10)3.2 数据加密 (11)3.3 加密算法应用 (11)第六章软件开发与实现 (11)6.1 系统开发流程 (11)6.1.1 需求分析 (11)6.1.2 系统设计 (11)6.1.3 编码与实现 (11)6.1.4 系统集成与调试 (12)6.2 关键技术研究 (12)6.2.1 物联网技术 (12)6.2.2 人工智能技术 (12)6.2.3 云计算技术 (12)6.2.4 大数据技术 (12)6.3 系统测试与优化 (12)6.3.1 功能测试 (12)6.3.3 安全测试 (12)6.3.4 用户体验测试 (12)6.3.5 系统优化 (13)第七章硬件设计与实现 (13)7.1 传感器选型与布局 (13)7.1.1 传感器选型 (13)7.1.2 传感器布局 (13)7.2 控制器设计与实现 (13)7.2.1 控制器设计 (13)7.2.2 控制器实现 (14)7.3 系统集成与调试 (14)7.3.1 系统集成 (14)7.3.2 调试与优化 (14)第八章系统集成与部署 (14)7.3.3 系统集成策略 (14)1.1 确定集成目标 (14)1.2 制定集成方案 (14)1.3 采用标准化协议 (15)1.3.1 部署实施流程 (15)2.1 系统规划与设计 (15)2.2 硬件设备安装与调试 (15)2.3 软件系统部署与配置 (15)2.4 网络搭建与优化 (15)2.5 系统集成测试 (15)2.6 系统部署与上线 (15)2.6.1 系统运维与维护 (15)3.1 运维团队建设 (15)3.2 运维制度与流程 (15)3.3 系统监控与预警 (16)3.4 故障处理与恢复 (16)3.5 系统升级与优化 (16)3.6 用户培训与支持 (16)第九章市场推广与运营 (16)3.6.1 市场推广策略 (16)1.1 目标市场定位 (16)1.2 品牌宣传与推广 (16)1.3 营销活动策划 (16)1.4 渠道拓展 (16)1.4.1 运营模式设计 (16)2.1 产品运营 (17)2.2 服务运营 (17)2.3 数据运营 (17)2.3.1 用户服务与支持 (17)3.2 用户培训 (17)3.3 用户反馈 (17)3.4 用户社群 (17)第十章总结与展望 (17)第一章概述1.1 项目背景信息技术的飞速发展，智能化家居系统已成为现代家庭生活的重要组成部分。
小米zigbee方案
小米Zigbee方案概述小米Zigbee方案是小米智能家居生态系统中的一部分，它基于Zigbee通信协议实现了智能家居设备之间的互联互通。
Zigbee是一种低功耗、短距离无线通信技术，广泛应用于智能家居、工业自动化等领域。
小米Zigbee方案提供了一套完整的解决方案，包括硬件设备、通信协议、云平台和移动应用程序。
架构图小米Zigbee方案的架构图如下所示：+-----------+| Zigbee || 网关 |+-----+-----+||V+----------------+| 云平台 |+--+---------+--+| |V V+------+----+ +-+------+| 传感器 | | 控制器 |+-----------+ +---------+上图展示了小米Zigbee方案的四个主要部分：Zigbee网关、云平台、传感器和控制器。
下面将详细介绍每个部分的功能及其作用。
Zigbee网关Zigbee网关是小米Zigbee方案中的核心设备，它负责将传感器和控制器通过Zigbee无线通信协议连接到云平台。
Zigbee网关具有以下特点：•网关具备Zigbee通信模块，可以与其他Zigbee设备进行通信。
•网关与云平台之间通过以太网或Wi-Fi进行连接，实现与云平台的数据交互。
•网关可以通过云平台的控制指令和传感器数据实现对智能设备的远程控制和监控。
云平台云平台是小米Zigbee方案的核心管理平台，它负责管理和控制所有的智能设备，并提供移动应用程序进行控制和监控。
云平台具有以下功能：•设备管理：云平台可以管理所有的智能设备，包括设备的添加、删除和控制。
•数据存储：云平台可以存储传感器采集的数据，并提供历史数据查询和分析功能。
•规则引擎：云平台具备规则引擎功能，可以根据用户设置的规则进行设备的自动控制。
•智能场景：云平台支持设备之间的联动，可以创建智能场景来实现更加智能化的控制。
传感器传感器是小米Zigbee方案中的智能设备，它可以采集环境信息并将数据发送给Zigbee网关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实时侦测门窗抽屉打开操作
无线物联网智能 家居摄像机
捕捉动态画面录像，并实时存储
云红外入侵探测器
实时防护窗子和阳 台安全
9/3/2013
7
家庭解决方案应用举例：
远程报警功能介绍：
云计算服务器 远程即时报 警事件
云红外入 侵探测器
无线物联 网网关
家庭路由器
Internet
9/3/2013
9
9/3/2013
1
编辑 郭朋吾
9/3/2013
2
9/3/2013
3
9/3/2013
4
9/3/2013
5
9/3/2013
6
家庭解决方案举例：
远程查看
无线门窗磁 感应器 无线物联网智 能家居摄像机
当有人入侵开门和抽屉时，红外探测器和门窗磁感应器可以远程报警，无论您身在何处， 移动终端都能收到即时报警信息，并且收到报警信号后，您还可以在移动终端（手机等） 上通过摄像机查看家中情况，确定事件的处理方式。
9/3/2013 8