一种智能家居控制系统

文｜石继柱，龚星星，边浩，康鹏姣，林如风

一种智能家居控制系统

文｜石继柱，龚星星，边浩，康鹏姣，林如风

在成长了二十多年后，智能家居有所前进，一些公司在无线物联网关键科技领域获得了前所未有的成就，但技术仍然较落后、观点陈旧、创新乏力一直是中国传统智能家居企业的整体特征。

一、智能家居控制系统的现状及问题

目前，国内市场上常见的近距离无线科技通常包括WiFi、蓝牙、ZigBee等无线射频。但是他们都有自己的不足，有的是先天的，有的是未经技术融合处理的。比如WiFi技术，由于其追求高带宽，导致了诸如大量的数据攻击，安全性不尽人意等问题。

因此，作为当下世界承认的最后100米重要科技处理办法，ZigBee射频信号有自己的协议规则,可以自己构建无线网,传递信息时可确保数据的平稳与安全,不易受强磁场等恶劣环境的左右，此类特点极为适合物联网的发展需要。

眼下，正处于家居智能化时期，相关体系利用家庭分布总线将室内所有同信息关联的通信设备、环境监测、报警装置、家用电器聚集到网络节点里加以统一监管，保持家电与环境的协调。但是目前的传统智能家居系统一个普通的无线路由只能接入8～32个设备，数量太少，对于一个新时代的大酒店、大旅馆、大别墅来说远远不足。本文将探讨一种智能家居管控体系，在一个系统中接入更多的设备，可满足各类大型家居系统的要求。

二、智能家居管控体系的新设计

总模式上我们采用两个方法：第一是把WiFi信号转成红外信号，第二是实现将ZigBee信号转红外信号进而控制家居。该两种模式的兼容，合成一个系统利于按需求进行调配。具体选择如下：所需网络节点数少的房间就使用WiFi信号转红外信号的模式，所需网络节点数多的房间使用ZigBee信号转红外信号。该两种模式的兼容优势在于根据房间所需网络节点的个数多少来进行选择，可以避免资源的浪费和满足多节点的需求。一般来说，星形拓扑结构的ZigBee网络能够包容65000个节点。

基于以上的酒店智能设计，我们安排为：每个单房间一个的ZigBee模块，一个楼层之间的WiFi进行单楼层组网，因为上面所述的第一个模式需要ZigBee信号转红外信号，所以需要一个WiFi信号转成Zigbee信号的装置，具体实现见下文。每个单楼层WiFi组网的WiFi信号都是通过该单楼层的路由发送的，该单楼层的路由连接家庭无线AP上，再通过家庭的无线AP统一一个端口接入网关，既可以在转WiFi信号完成之后家庭内同一个WiFi下实现遥控连上WiFi打开APP进行控制家电；转WiFi后，利用internet接网关的数据库，再让手机远程操纵。

之所以采用每个房间都使用一个WiFi路由器连接该单楼层的WiFi路由，就是因为在大酒店这种较大区域情况下，如果只使用一个单楼层路由会存在可能死角问题，还有本文讨论的WiFi路由接入节点不够的问题。

针对WiFi接入设置复杂，功耗大的问题，ZigBee射频有着天然的优势，采用ZigBee无线信号转红外信号，ZigBee功耗低，理论电池供电寿命为6到24个月，可满足节能需要。

根据所需网络节点个数多少灵活运用，将所需网络节点数少的房间WiFi信号转红外信号，所需网络节点数多的房间使用WiFi信号转ZigBee信号再转红外信号，实现ZigBee与Wi fi的兼容，即可解决节点需求问题。

这里，ZigBee信号红外转换器通常包括主控模块、数据存储模块及红外发射模块三部分。51单片机管控红外转发器，射频收发器担负起同网关的无线通讯。此种设备可以准确获取并解读无线网关传输的数据，利用三极管的放大功用驱使红外发光管，将ZigBee数据转换成红外信号，再利用红外发射二极管传输出去，可管控具备红外操作功用的家电。

其是智能家居三层结构中的下层前端控制层中的一类设备，用户通过移动设备发送操作指令，通过ZigBee传递给前端设备加以响应，由于ZigBee数据无法直接操作红外设备，需要通过转换器把ZigBee命令转换成相关的红外信号，以管控家电；利用红外自学习来练习家用遥控器的按纽，实现操作；能够与网关进行 ZigBee无线通信，并且连接的设备能达到16～32个；保存学习到的红外编码、红外设备ID号；协议解析，是将网关发来的ZigBee数据根据协议转换为相应的处理，例如自学习、控制、删除等。综上所述，ZigBee转红外设备负责将由网关发来的ZigBee命令进行解析，执行命令对应的控制，在执行完成后，将执行状态返回给网关。

其中，还需要WiFi信号转成ZigBee信号，使用一个WiFi转ZigBee转换器。其采取ZigBee 无线通信技术接收桥梁健康检测信息，并存储数据，最后采用WiFi无线通信技术，完成对所接收数据的公开传递，以便于维修人员获取监测信息；此外，其还解决了有线传输扩展性弱、传输讯号受环境左右等不足。其采取小型封装的芯片及元器件，携带起来极为便利。WiFi转红外设备：用户通过移动设施发出操作命令，通过WiFi传递给移动设备加以响应。

三、结语

本文主要利用ZigBee容量大，能提供较多节点的特点，来解决节点不够用的问题，并根据所需网络节点个数多少灵活运用ZigBee转红外设备与WiFi转红外设备,实现ZigBee与WiFi的兼容。这就基本涵盖了非红外家电（普通家电）以及红外家电的全方位智能控制。

作者单位：东北大学