基于思科模拟器的智能家居网络仿真研究

孙 超

(东营市中等专业学校,山东 东营 257000)

智能家居是物联网技术应用的一个方面，也是一个大有发展前途的行业，智能家居是实现人们对美好生活向往的关键所在，同时也是体现一个国家信息技术发展水平的重要标志。当前我国有接近14亿的人口，数亿家庭，智能家居发展前景十分广阔。智能家居设备已开始融入到我们普通家庭中了，我们通过网络就可以远程控制家里的智能设备，为我们的生活提供了极大的便利[1]。

物联网应用是建立在互联网之上的，智能家居也不例外，实现智能家居设备的互联互通是我们部署智能设备的基础，由于目前生产智能设备的厂家较多，而且各有优势，能否将不同厂商的设备连通进行管理是必须要解决的一个问题，只要设备之间进行连通，接下来就可以通过软件编程的方式实现对智能设备的控制，从而真正实现设备的智能化，这就需要技术人员合理选择智能设备，避免部署时出现不兼容的问题[2]。

1 智能家居及软件介绍

智能家居在业界仍没有一个完全一致的定义，大都认为，为我们家庭生活提供便利，利用了信息化技术设备的居住环境就可以称之为智能家居。目前智能家居部署主要涉及智能设备的选择、网络的互联互通和远程管理。

本次仿真实验采用的是思科公司开发的Cisco Packet Tracer软件，该软件是用来仿真网络设备的互联互通情况的专用工具，但是随着版本的升级，该软件目前提供了许多智能家居的仿真功能，仿真包括空调、风扇、摄像头、智能门窗、移动监测设备等在内的几十种智能设备，搭配交换机、路由器、服务器完全可以仿真一套完整的智能家居系统的运行及网络情况。由于仿真设备是智能化设备，因此通过配置和编程还可以对仿真设备进行智能化管理[3]。利用该软件可以高效完成网络实验，因此其应用领域非常广泛。

2 基于Cisco Packet Tracer的智能家居网络设计

2.1 整体网络结构

图1 智能家居网络结构图

2.2 拓扑结构及IP地址划分

该例采用星型拓扑结构，IP地址采用A类1.1.1.0/8网段，所有设备位于同一个局域网中，连接到服务器上，服务器配置双网卡，利用3G/4G进行移动通信连接外网[4]。

表1 IP地址具体划分

2.3 部署过程

2.3.1 创建设备

从网络设备的交换机子类中选择2950-24交换机一台，从终端设备中选择PC和Server各一台，从家庭设备子类中分别选择温度监测器、恒温器、家用设备，将以上所选设备放置到工作区中，并将设备进行连接安装图如图2所示。

图2 仿真设备拓扑图

2.3.2 配置设备

1) 配置服务器。单击“服务器”打开设置页面，选择“Config”项，点击“INTERFACE”页面下的“FastEthernet0”，修改“Ip Configuration”为Static，IP Address：1.1.1.1，子网掩码：255.0.0.0。点击设置页面下的“Services”项，选择“IoT”,将“Registration Server”服务设置为“On”,Username和Password都设置为admin。

2) 配置PC。单击“PC”，打开设置页面，选择“Desktop”项，点击“Ip Configuration”，将之设置为“Static”,IP Address设置为1.1.1.2，子网掩码设置为255.0.0.0。

3) 配置温度监测器、恒温器及家用设备。单击设备，打开设置页面，选择Config项下的INTERFACE中的FastEthernet0，将温度监测器、恒温器及家用设备的IP Address分别设置为Gateway均设置为1.1.1.3,1.1.1.4,1.1.1.6，子网掩码均设置为255.0.0.0，网关均设置为1.1.1.1。

2.3.3 管理设备

在PC的浏览器中输入HTTP://1.1.1.1，输入用户名和密码，点击“登录”进入管理页面(如图3所示)。

图3 设备管理界面

点击“Home”,选择相应设备(如图4)，可以设置恒温器的开关、降温、升温及自动调节温度等状态。本实验将恒温器设置为自动状态，温度低于17 ℃时开启升温，温度高于26 ℃时自动降温。将家用设备和温度监测器均设置为开启状态，如图4所示。

图4 设备工作界面

点击“Conditions”添加智能家居设备触发条件，将恒温器设置为室温低于17 ℃时加温到20 ℃，室温高于26 ℃时降温到20 ℃，将家用设备设置为温度低于10 ℃时开启，条件设置如图5所示。

图5 设备触发条件界面

3 系统测试

利用PT软件提供的环境模拟功能进行测试，测试环境下的1秒相当于真实环境的30分钟，假设一天内最高温度为42 ℃，最低温度0度，温度示意图入图6所示。

图6 温度监测界面

通过软件连续监测48分钟(相当于真实环境24小时)，我们设计的智能家居系统根据周围环境的变化按照我们设置的条件正常运行。

4 总结与展望

以上仿真实验的成功说明在进行智能家居设备部署时，只要选择与仿真设备相同的通讯接口即可实现智能家居设备的网络连接，而智能家居设备的感知数据和条件触发完全可以通过程序设计集成显示出来，这为我们在进行智能家居设备部署时使用不同厂商的设备提供了有益的参考。智能家居的发展目前仍处于各自为战的阶段，不同厂商的设备不能兼容这个问题已经严重束缚了智能家居的发展。随着智能家居市场份额的不断扩大，我们相信智能家居设备逐渐会形成一个统一标准，让用户方便的自由组合不同厂商的智能家居设备。