基于物聯網對智能家居遠程控制系統設計

鄭駿

摘要 隨著信息技術的飛速發展，人們日常生活中的家居環境與信息技術之間的聯系也越來越緊密。基于此，以物聯網為基礎所研發出來的智能家居遠程控制系統也應運而生。本文基于物聯網從ZigBee網絡控制系統設計、環形網絡分層控制系統設計、系統數據傳輸體系設計和多網融合信息傳輸系統設計四個角度對智能家居遠程控制系統的設計做出了研究，并進行了相應的說明和闡釋。

【關鍵詞】物聯網 智能家居 遠程控制

所謂智能家居遠程控制指的是人們可以在不在家的情況下依靠互聯網實現對家中物品和環境的管理與操控，以此來確保自己家居環境的安全性和舒適性。該技術有著很強的智能性和操作性，能夠將家居藝術結合物聯網實現對人們生活中的智能化管理，從而為民眾提供便捷、安全的生活方式。其有著廣泛的市場需求和應用前景，是我國未來家居行業的重要發展方向之一。

1 ZigBee網絡控制系統設計

ZigBee是基于IEEE802.15.4為標準所設定的無線網絡通信系統，其有著自身損耗功率低，系統建設成本低、系統連接距離近、系統傳輸速率低、系統連接節點數量多、系統支持多種網絡結構以及系統安全性高等優良特點。故而其己被廣泛應用在對智能家居的監測和控制功能上，其能夠達到智能家居遠程控制系統中對于家庭內部網絡構建的各項基本需求，并可以實現通過無線組網通信的方式來代替以往所采用的有線組網通信方式。當前市場上已經出現了很多能夠對ZigBee網絡控制系統提供支持的智能嵌入式芯片，以Freescale公司的MC1319X和MC1321X系列為代表的價格便宜、性能方便的開發芯片，在很大程度上減少了智能家居遠程控制系統的開發成本，有著十分適宜的性價比，能夠符合各種用戶的不同需求，該技術有著很強的組網能力，可以構建星形網絡、樹狀網絡及網狀網絡，介紹如下：

（1）星形網絡結構簡便，其以一個協調者節點為中心，通過連接一些終端節點來構成網絡系統，每個終端節點都需要通過協調者節點來開展通信，節點之間也只能通過協調者節點開展信息交流。

（2）樹狀網絡結構相對復雜，其由一個協調者節點、若干個路由節點和終端節點所組成，并通過協調者節點連接路由或終端節點，且其子節點中的路由節點也能和新的路由節點與終端節點連接，并不斷反復擴展的方式來構成網絡系統。其構建規則為：只有協調者節點和路由節點可以具有各自的子節點而終端節點不能具有子節點，有著同一個父節點的子節點成為兄弟節點。其通信規則為：每個節點只能與自己的父節點和子節點聯絡，若一個節點想和另一個相隔較遠的節點通信則需要沿著樹狀網絡上傳至共同祖節點后才能傳輸到另一方。樹狀網絡傳輸結構單一，但其傳輸過程不會被應用層所控制，具備較強的靈活性。

（3）網狀網絡結構與樹狀網絡結構相似，也是由一個協調者節點、若干個路由節點和終端節點所構成，但與樹狀網絡結構所不同的是網狀網絡結構可以實現任意兩個臨近路由節點之間直接開展數據傳輸，其通信規則更為靈活多樣，效率也更高。即便一條傳輸路徑出問題也不會影響其余路徑進行數據傳輸，特別是其還可以通過不斷擴張而組成更巨大的網絡。因此與樹狀網絡和星形網絡相比較而言網狀網絡更適用于節點多和距離更遠的系統之中，目前其應用也最為廣泛。

2 環形網絡分層控制系統設計

環形網絡分層控制系統以網狀網絡結構為基礎所搭建而成，其在構建完成后可以實現多點接入并能夠自行開展無線通信工作。同時，依照網絡數據傳輸的特點，該網絡系統以協調者節點為中心，規范各節點之間的分層以確定其深度，并通過數據路由在傳輸的過程中通過各節點記錄下自己的層次，以此來降低資源浪費并有效避免了可能出現的數據爆炸問題。該控制系統以數據匯集協調的方式來實現采集數據的目的，并以協調者節點為中心，通過一個環形分層的方式建立起一條控制系統，結構中每一環相當于一層，各層間間隔逐層相加，協調者層次數為零，相應的分層方式如下：

（1）網絡建立后，無論是協調者或別的節點的層數都將被初始化為零;

（2）系統從協調者節點通過發送分層確定幀的方式接入到網絡中，這種方式可以實現協調者節點與所連接系統中任何一個其他節點之間的信息聯通;

（3）在協調者節點所發送的分層確定幀被送到目標節點之后，若目標節點本身層次數為零的話則其系統將直接被更新為分層確定幀的轉發次數。若目標節點本身層數不為零的話其本身層數與分層確定幀的轉發次數將被系統進行對比，其本身層數更新值將由其本身層數和分層確定幀兩者之間的較小值來進行確定;

（4）之后若目標節點本身層數產生了更新則需要對該分層確定幀進行轉發處理，相反則不需要進行轉發。在分層確定幀分布到整個控制系統之后，系統中的每個節點都有可能會出現多次接受分層確定幀的情況。因此，為了避免控制系統中出現過多的網絡資源消耗，系統需要控制好分層確定幀的具體轉發次數，這主要體現在系統并不是對每一個分層確定幀都進行轉發，而只是將已經更新了目標節點本身層數的分層確定幀做轉發處理，以此來保證系統工作狀態始終可以處于最佳。

3 系統數據傳輸體系設計

在基于物聯網所開展的智能家居遠程控制系統中，其子系統在對一些特殊設備的數據只有采用高速傳輸的方式才能保證系統的正常運轉，而且對于系統來說通常情況下其傳輸的數據量都比較大，因此從一些特殊設備所采集到的數據需對其行進行高速運算，以此來確保傳輸量和數據的準確性和及時性。且由于當前ZigBee的數據傳輸體系結構正在在發生著改變，系統數據傳輸體系設計也相應發生著變化，這主要體現在以下幾點：

（1）系統數據傳輸體系有著不需要載波、輸入數據傳輸效率高、體系結構抗干擾能力強和輸送時可以實現大量數據的快速實時傳輸等優點。這些優點可以確保其能夠合理地被系統應用于實時數據采集、大數據量高速傳輸、綜合狀態信息傳輸和突發事件處理等應用場景之中。系統數據傳輸體系結構在應用中被分為應用層、網絡層、數據信息回基層、數據連接層和物理層等幾部分;

（2）在具體的應用過程中系統數據傳輸體系結構主要具備以下功能應用方式：該體系結構可以通過數據傳感器將網絡中不同間隔時間內所收集到的數據進行采集并傳輸到系統之中，這些信息將沿著相應的數據連接層被輸送到指定的系統中，接著這些數據將被匯總送到數據終端。同時，為了確保智能家居遠程控制系統在發生突發事件之后系統可以及時將事件信息通過網絡傳輸到傳感器之中以使傳感器及時報警來避免損失，通常情況下系統數據傳輸體系將采用緊急傳輸方式完成突發事件傳輸。而在一切信息傳送到系統中之后，系統還會將傳輸過來的信息進行匯總處理，以此來減少系統整體的數據交換次數從而提升物聯網的整體性能。

4 多網融合信息傳輸系統設計

在利用物聯網對智能家居開展遠程控制系統的設計過程中，可以充分運用多網融合信息傳輸系統來開展相應工作，這主要體現在以下幾點：

（1）所謂多網融合通信傳輸系統指的是將通信網絡中的固定端、移動端、互聯網和廣電網等結合在一起，以此來達到符合物聯網業務融合以實現網絡終端、網絡傳輸端和產業結構端的通信融合需要。這樣可以有效實現通信客戶端的靈活接入，從而推動促進物聯網在未來取得多形式發展;

（2）多網融合通信傳輸系統很多時候還被使用在智能家居遠程監控子系統之中。這時，多網融合將對物聯網、互聯網、移動網、廣播電視網等連接在一起形成綜合系統來對智能家居遠程控制系統進行操作。這種應用方式將在很大程度上降低了物聯網所關聯到多個網絡系統之間需要相互分線的麻煩，以此來實現了控制系統可靠性和包容性的提升;

（3）同時，多網融合的通信傳輸方式還為智能遠程家居控制系統設計提供了全新的設計思路和方法，并有效克服了過去不同網絡系統之間子系統不能兼容所導致的無法連接的缺陷，從而充分集中了各子系統來組合搭建了一個綜合各方的通信傳輸系統。這個系統還可以幫助與物聯網相連接的物業管理系統實現其能夠通過電信部門專業團隊運用專業能力和機制來開展相應的網絡增值服務。而物聯網通過多網融合通信傳輸系統還可以充分運用IP技術來打通網絡中的網關，從而有效提升物聯網相關產品的標準化程度，這樣對于不同生產廠商之間加快產品更新達到產業化是十分有利的。

5 總結

綜上所述，本文基于物聯網對智能家居遠程控制系統的設計進行了研究，通過研究發現，利用本文所列舉的幾項技術開展對智能家居遠程控制系統的設計工作可以取得有效提升物聯網相關產品的標準化程度、保證系統工作狀態始終可以處于最佳來減少系統整體的數據交換次數從而有效提升物聯網整體性能的良好結果，希望本文的研究可以更好的促進物聯網技術在智能家居遠程控制系統中得到應用，從而為我國信息產業取得更廣闊的發展前景做出貢獻。

參考文獻

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