基于ZigBee的开关设备远程控制系统设计

刘路明

【摘 要】开关设备远程控制是智能家居系统中的不可缺少的一部分，为人们远程控制电器设备提供了极大的方便性和安全性。本文设计实现了开关设备远程控制系统的架构方案，为后续开发提供了基础依据。

【关键词】智能家居；ZigBee；开关设备；网关；云服务器；APP

0 前言

如今智能家居的概念已經被人们所理解和接受，它是物联网技术的主要应用场景之一，它实现了将家中的各种设备（照明设备、电器设备、音视频设备、安防设备等）连接到一起，通过Internet网络和手机APP实现照明、家电、防盗报警、 环境监测、红外转发等功能的远程控制，提升了家居生活的安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。而开关设备远程控制功能，更是智能家居系统中不可缺少的部分。

1 系统需求和架构

开关设备远程控制系统中，用户通过使用手机中的APP，不受地点不受时间，在只要能联网的条件下，实现远程控制已经入网的开关设备。系统主要由开关硬件设备、网关、云服务器和APP四部分构成，其设计构架如图1所示：

2 开关设备模块的设计

开关设备采用集成ZigBee模块与网关组网通信。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。

3 网关模块的设计

网关有两个模块功能构成，承载着上传下达的作用。第一，与底层硬件设备采用ZigBee组网通信，第二，与云服务器通过Internet，使用TCP的连接方式进行通信。网关与底层硬件设备的通信主要包含底层设备的入网、设备状态上传、控制设备命令的下发等功能。网关与云服务器的通信主要包含网关联网、底层设备加入网关、设备状态上传、设备控制命令下发、定时控制、场景控制等功能，其设计如图2所示：

4 云服务器模块的设计

云服务器程序也具有两个模块功能，承载着上传下达的作用。第一，连接网关，通过网关，对网关下的设备进行通信，第二，与APP通过WiFi或4G，使用http的连接方式进行通信。与网关的通信，在网关模块已经分析，此处不再说明。云服务器与APP的通信主要包含用户注册管理、网关绑定、管理网关下的设备、设备状态实时更新、管理定时控制、管理场景控制等功能。其中设备状态实时更新通过借助于JPUSH外部插件完成，，其设计如图3所示：

5 APP模块的设计

APP在功能上主要包含用户注册管理、网关绑定、管理网关下的设备、设备状态实时更新、管理定时控制、管理场景控制等功能。在UI设计上，采用给人清新舒心的蓝色基调、简洁大方和方便用户操作的原则设计。

6 小结

本文分析设计了智能家居生态中开关设备远程控制系统的系统构架，通过应用此系统，用户能够使用手机上的APP发送设备控制命令，远程控制家中的开关设备，实现了智能家居的应用，为家居生活带来了方便性和安全性。

【参考文献】

[1]常赟杰，张位勇，李桂香.基于Web Service的智能家居系统设计与实现.计算机时代.2017.

[2]岑荣滢，姜琴，扈健玮，孙梦莉.面向智能家居应用的ZigBee-WiFi网关.计算机系统应用，2017.

[责任编辑：朱丽娜]