物联网传感器技术在智能家居中的应用研究

霍志恒

摘要：传感器技术在科学和国民经济的各个领域扮演着越来越重要的作用，例如在工农业生产、科学研究及改善人民生活等方面。传感器技术在物联网中的应用更为突出。但是，由于国内传感器产业化不足的原因，已经不利于物联网的发展和推广。本文概括了传感器网络在物联网中的应用现状，并分析了传感器技术在物联网中发挥的重要作用。

关键词：物联网；传感器技术；智能家居；应用

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0112-02

传感器的发展程度越高，物联网走得越远，是物联网的各项组成部分中最为重要的一环。物联网发展关键在于机器之间的协作，传感器就是其心脏所在。物联网的传感器就是将多个传感科技與软体分析工具整合，推动生产效能、可靠性与安全的信息传播会变得更快、更准确。传感器提供物联网应用系统的实时数据，获得环境动态变化的信息，并通过传感器准确、可靠、实时的采集和转化处理与传输。

1 传感器在物联网技术中的作用

物联网想要走得远，要看传感器的发展程度。不管是从机器间的信息协作、测量、分析到控制，都要靠传感器来搜集信息。物联网主要是由感知层、网络层、应用层构成（如图1），感知层是物联网的各项组成部分中最为重要的一环。有了感知，才有物联数据的采集和网络上物体特征数据。

物联网发展关键在于机器之间的协作，传感器就是其心脏所在。在自动化流程的领域中，流程控管、流程安全、作业管理与资产利用等系统，皆需要使用传感器来测量、分析与控制系统设置。将多个传感科技与软体分析工具整合，推动生产效能、可靠性与安全的信息传播会变得更快、更准确。物联网通过传感器获得环境动态变化的信息，并通过传感器准确、可靠、实时的采集和转化处理与传输， 提供物联网应用系统的实时数据。

2 传感器在智能家居中的应用的应用

智能家居也称为智能住宅，国外称之为“Smart Home”。智能家居是在居住环境中安装智能家居系统。智能家居通过综合布线、网络通信、安全防范、自动控制技和音视频等技术将家居生活有关的设备智能的联系起来。

2.1 智能家居的应用及发展方向

智能家居中的家庭网络通讯包括以下几个特点：小数据量传输、实高时性信息、网络容量大、数据安全可靠。近年来，大力发展无线网络技术和相对成熟的Zigbee技术，极大提高了家庭智能化、网络化。

2.2 基于ZigBee智能家居系统

Zigbee网络主要包括协调器、控制接节点、传感器节点，zigbee核心板是ZLG致远电子结合多年的市场经验和各行业用户的实际需求，集成一系列不同层次的处理器，并结合现成、稳定、可靠的zigbee网络协议，且可支持用户快速二次开发的系列无线产品。该产品最大的特点，即用户基于AMetal裸机软件开发平台，可快速将创意和想法转化为产品，大幅简化无线产品复杂的开发过程，使您的产品以更低的成本快速投入市场，由于其极简的开发过程，在目前产品快速更新的时代具有独特的优势。整个系统不仅为人们提供智能、舒适、安全的家庭环境，还提供远程信息监控能力，如图2。

在Zigbee 网络中协调器、各传感器节点和控制节点的核心部分都是CC2530 核心板射频电路。因为射频部分是4层板，功能底板为双层板，为节约成本将其分离将核心板以双排插针方式插入功能底板，天线方式选择SMA 有线天线使信号强度增强。

ZigBee设备按网络功能分3种：网络协调器（Network Coordinator）、路由节点（Network Node）及终端节点（IEEE Node）。前两种都是FFD，可以与任何节点通信；终端节点是RFD，ZigBee的拓扑结构如图3。

3 物联网传感器技术的发展趋势

3.1 微型化

现代新型微型传感器主要由硅材料构成的，具有非常明显的优势，包括反应快、体积小、灵敏度高、重量轻、成本低。近年来，微型传感器在各大应用领域都有大量研发使用。传感器的体积也越来越小，功能却越来越强大主要得益于辅助设计（CAD）技术、微机电系统（MEMS）技术、计算机技术和集成电路技术、的快速发展。

3.2 智能化

智能化传感器能够进行逻辑思考和结论判断，将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。

3.3 多功能化

随着多功能传感器的快速发展，在农业、工业的生产中的作用尤为突出。主要是由若干种敏感元件组成，是一种体积小、功能多样的新一代探测系统，传感器的多种功能的实现主要依靠于敏感元件中不同的物理结构或化。物质及其各不相同的表征方式，是用单独一个传感器系统来实现的。

3.4 无线网络化

传感器网络通过嵌入式系统对信息进行处理和随机自组织无线通信网络，综合优化了分布式信息处理技术、传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术等，以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息。

4 结语

家庭信息化依靠物联网的发展在于机器之间的协作来实现，传感器就是其心脏所在。智能家居在自动化流程的领域中，流程控管、流程安全、作业管理与资产利用等系统，皆需要使用传感器来测量、分析与控制系统设置。本文分析了传感器在物联网技术中的作用、传感器在智能家居中的应用的应用以及ZigBee技术。

参考文献

[1]张应福.物联网技术与应用[J].通信与信息技术，2010，（1）：50-53.

[2]孔晓波.物联网概念与演进路径[J].电信工程技术与标准化，2009，（12）：12-14.

[3]丁露，梅恪.智能传感器在物联网领域中的应用[J].信息技术与标准化，2010，（8）.22-25.

[4]阮殿旭.唐大放.张晓光.刘旭东.Zigbee技术无线传感器网络在煤矿井下环境监测中的应用研究[J].煤矿机械，2008，29，（6）：163-164.endprint