基于物联网智能建筑监测系统的研究

林翌阳 许亮

摘要：本文重点就智能建筑监测、控制上对物联网和ZigBee技术进行了分析，并简要讨论了智能建筑中关键硬件、关键软件的设计。关键硬件包括无线智能开关、无线智能插座、中央终端控制器、智能网关等；软件则采用C/S方式进行信息传输及网络管理，并提供双向的通信交流，使便捷的人机交互成为可能。

关键词：智能化 物联网 ZigBee技术 C/S方式

中图分类号： TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00

1引言

随着物联网技术的发展，智能建筑业逐渐进入了人们的视野之中。通过互联网和无线控制技术的使用，智能建筑用电系统将更加完善。

2物联网、ZigBee通信方式简介

智能建筑中物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层。一般地，感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。所以感知层是由各种传感器构成的，包括温湿度传感器、红外线传感器、摄像头等感知终端。感知层又是物联网最基本的设备层，需要将设备所处的环境数据进行收集整理，并移交给单片机做进一步的数据处理。网络层则由各种设备数据网络组成，负责传递由感知层获取的信息，并上传至数据处理中心进行分析。应用层为物联网与用户交互的接口，它与行业需求相结合，以实现物联网的智能应用。

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。其特点是近距离、低成本、低功耗、短时延。由于ZigBee通信技术较为成熟，智能建筑用电系统只需搭载相应的通信模块即可达到设计要求。

3系统硬件设计

传统的建筑硬件设备只能人为的进行操作，但智能建筑中被采用的智能硬件设备则能通过无线智能模块连接至用户所构建的控制网络中。此时，用户只需通过控制终端便可实现对智能设备的实时监测与控制。系统方案框图如图一所示。

（1）无线智能开关。无线智能开关可以直接替换建筑中的传统墙壁开关。通过开关内置的ZigBee模块可以直接登录到智能建筑中的信息处理中心所构建的互联网中。用户可通过手机终端应用程序或中央控制终端向其发出开关指令。这可使用户摆脱传统家居电器控制受地理位置的束缚，更加自由地控制智能建筑中用电设备。这种无线智能开关的原理是，通过互联网连接搭载在智能开关上的无线通信模块，从而遥控直接控制开关的单片机下位机，对开关进行操作。

（2）无线智能插座。由于一般的插座均有两个及以上的开关接口，则要求与之连接的单片机可以设置为对多个不同开关进行单独设置的工作模式，如此一来，用户可根据自身需求情况来控制智能建筑中的用电设备。

（3）中央终端控制器。用户终端控制器需要考虑到用户使用的便捷性和操作性。所以可将中央终端控制器设计成具有可视化的界面的设备并配以触摸屏，这样可以实现对用电设备的统一的管理。

（4）智能网关。在智能建筑中，ZigBee通信方式是底层传感器上传数据给信息处理中心的主要方式。而ZigBee协议和以太网TCP/IP协议的交互连接是智能网关所需要实现的目标。而这种智能网关需要一方面搭载可支持ZigBee协议的无线收发模块，另一方面需要搭载可供以太网连接的网络接入模块。两个协议的沟通有无可以采用LWIP协议栈移植进行转换。

4信息处理中心软件设计

信息处理中心需要有获取、分析、处理数据等基础处理功能。在此基础上，还需要为用户提供最基本的人机交互。

信息处理中心应需搭载用户服务器和建筑监控终端。监控终端需要和各个基础传感器建立基本联系，同时用户服务器需要通过互联网同用户建立起相应的联系通道以保证用户能监控信息处理中心的工作状态。

而在这个设计中，信息处理中心同用户的连接方式采用客户-服务器方式（C/S方式）。在这种方式下，客户是请求的提供方，服务器是服务的提供方。在这种方式下，客户机只需要在通信时主动向服务器发起通信请求即可。而位于数据处理中心的服务器则可同时处理来自多个用户的主动请求。一旦这种通信关系建立以后，通信便是双向的，用户和服务器的信息便可以交互。

5结语

随着社会的发展，节能减排已经成为一个社会、一个国家需要考虑的重要问题。智能建筑作为未来社会同我们生活息息相关的科学发展方向，已经不再离我们那么遥远。善用物联网和无线控制技术，可以为我们以后的发展多开拓一条可持续化发展的道路。

参考文献

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