。 ’‘ ‘’ ’‘ ‘ ‘ ’ ‘‘’’… 。’’ ’’ ’’ ’’’‘ 实用第一智慧密集 。 ． ～ ，． ， …．… ． ．． ． ．， …．．… … ． 无线传感器网络在智能家居中的应用 李小玲 （Ｊ 东省茂名市高级技ｒ 学校，广东 名５２５０００） 摘 要：随着科技的不断发展，网络信息化的程度就越来越高，使得－＆＿１＇１１的生活发生了不同程度的变 化，影响着世人的生活习惯 随着信息技术的飞速发展，无线传感器也得到了相应的发展，起初的传 感器大多用于军事方面，而很少在其他领域露面 但随着软硬件方面的突破，各项技术已经趋于成熟 的地步，无线传感器就运用到了各个领域，而智能家居结合无线传感器能够发挥出较大的优势 通过 对无线传感器在智能家居－＇３中的实际应用来进行探讨与研究 －关键词：无线传感器；智能家居；无线网络技术 ｌ 智能家居 １．１ 概述 ２无线传感器网络 现如今的无线传感器利用了许多的技术结合 成， 埘Ｆ智能家居的发腱起到ｒｌ＿一个关键的作Ｊ｛ｊ，通过利』Ｈ 分布式的信息处理技术以歧通信技术来完成ｘｌｆ智能家膳 的控制作用，使川数 收集器来捩取相炎的数据并Ｈ传 递给处理器，以此来完成埘家电的远程控制． ．对于智能家居的应川米说．无线网络是州 之重要 的， 岜能够让用户远程地建 连接．完成数搬之Ｉ｛］的交 所谓的智能家居指的是使用网络通信技术以及综合 布线来实现的一款智能系统，能够将日常生活当中的家 电进行集成化，组成一个整体的管理系统，从而给人们 的 常，｛：７－ 提供便利。对于不能智能的家电来说，所采 川的技术标准各有不同，但是鄙足采用了网络通信技术 来实现控制作用，这也就成为了通信技术在智能家居处 于一个至火重要的作用。在智能家居当中，自动控制技 术是实现智能家居自动化的重要技术成分之～．而这一 技术的发展并运用到智能家居 ｆｆ１＇则代表了人们正在 逐步进入智能化的时代ｌｌＩ 互，并且采用红外线以及射频技术实现网络之问的通 信，由于不同媒介之 存 不同的传输问题．【太１此无线 网络技术与有线网络姚 这种情况Ｆ就休现… 优劣 性 ｉ 采川无线 络的彤』 Ｔ以解决远距离传输『『ｌＪ题． Ｉ１在实际应川 ｒ１１ ２．１ 网络的体系结构 数 收啦 Ｉ ，’ ， 简 的来说，智能家居是利川计算机网络、自动化 广泛的市场前景 控制以及网络通信等技术来完成的家居智能化系统，而 这一技术的出现，使得人ｆ『】在对家居的控制变得非常之 方便怏捷，通过互联网来完成各个设备之问的互动操 作，做到远程遥控的目的 １．２发展趋势 雌测 Ｖ ， ＼Ｊ ， ． ．、 ‘随荇信息化的来临，智能家居已经逐渐地被推向 ｒ 热门浪潮 中，成为＿ｒ人们父注的畦点。随着智能系统 的不断的蜓新以及多面化的发展，我国在智能家居方面 ’。＿。一 … ．一 ｊ 、 ‘ 杼＿符 传感器 点 图１ 网络体系结构原理图 网络一｛１的体系结十勾址 利川传感器…Ｉ的节点进行 已经开始逐步赶上国际水平，但［１ｔ于当今市场还难以接 受智能家 的来临，导致智能家居的发展十分缓慢． ．ｍⅢ外则 此方面已经完全领先于我国，在智能家聘 万 ， 外已经开始运用到了实际的生活当ｆｌｌ，并Ⅱ 数据的收集，并且通过１，点进行数据的相 传递，、 数 据在数据收集器ｆｆｌ时，会他埔ｒ｝ｌ继方式来完成数卅的传 使川范 越来越，一，逐步地成为 ｌＬ，今生活的主流 Ｊ＿ｆ．智能家 方面［１４外已经拥 一套成熟系统来完成系 统的控制 作者简介：拿小Ｊ令（Ｉ９７５一），女．｝』 Ｈ，研究力 ：汁 钟：机网络、汁算机卡¨ 收稿日期：２０１７－０５—０７ 科教学 ２０１７．１５ ］＝＝Ｉ互蕊雏 ｆ菌 ＿处适写 磉 ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ＆ＭＵＬＴＩＭＥＤＩＡＴＡＣＨＮＯＬＯＧＹ … 递作Ｈ】． 此同时会发…相 的指令水 动 点进行 １ 作 Ｉ 管删节点则是将得到的数 进行处 ， 成处 则 处删 发 新的任务 ｆ 构Ｊ 完 如１ ．一一一…… … … …… 虑到的是资源是 现浪贤的问题．并Ｈ＿在路Ｆ｝＿Ｉ的选 择算法Ｌ应尽皱做到最优．使传感器节点能够完成相 应的Ｔ作任务， 所示 传感器发挥¨｛最大的优势。如图３ ｌ所，Ｊ： ２．２传感器的节点 ，一 ～…～一‘ … ～ 一＇●～— 通常所说的无线传感器中所存 的１Ｉ， 、 的ｆ ｌ的怂为 府川屡 ＿厂能够 没音午中进行数 的采集并将 息进行 递的于 ¨兰 ； ． ，， ’’ 一 一…～～？ …。 能源！ 一一一 ’ ～ ： ＝ 一 ｉ｛ 模块，其巾传感器的节点足￥１Ｊ１：ｌｆ定ｆ 、通价、ｌ乜源以及 通信这几个模块进行整合而成的． 川 ｆ 作川促使传感 使』ｆＪ【ｆ】起到ｒ一个关键性的数 交 的作 『ｔｊｌ传感 的ｆ 点原 ｆ女¨ｆ矧２所 图２传感器节点的结构图 定化发现模块是币０川传感 ｒｆ１ｆｌ ｌ、 术得到卡ｌＪ 的 数据，许几．通过对数捌进行处理而・个功能模块 处 模块 是将得到的一切数据进行处 操作许『１．保仔下 来．．移动模块则是利用收发器的原 将外 僻到的数据 通过尤线通信的 ‘式米完成传递 』ｊ 的｝ 源卡Ｉ！块部分 的门的！Ｊ！ＩＪ足给 个电路提供Ｉ 作电流，以此求究成 个 电路的Ｉ｝：常运转 ２．３网络协议 从以ｆ：进行分析ｆ１】介绍可以知道，处Ｊ 第一 似 的魁物 Ｊ ．这一层 ｔ 能够为信弓‘提供发送以及传递的 功能，足所有协议的基础层，是 ＿ｌｆ缺少的协ｃ义组成部 分 第一层则是数据链跚层，而这・止 址利川没矫 专 输数据的载体进行连接，其Ｈ的是为Ｊ 能６Ｊ多 成数据之 ＩｈＪ的卡Ｉｌ 传递， ¨．将数据转换为Ｊ｝ｌ［ｊ｛， 乍ｆｆｌ，ｌ，Ｊ控制 作ｊ｝】ｌ ｆ【ｆ Ｊ 则足第 层网络层， 这・ ＩＩｆ１ ￣ 埘路 …进行选择．将数 之问ｎ勺连接进仃维护ｌ 作， ｆＩ‘采 取建立或哲足维护的主要功能．实现越 叭ｊ’之Ｍ的数 据传递效 第【ｎ｛层是传输层，其－ｉ 的１１的址为＿ｒ ｈ‘ 他数据之 的传递以及仔储．．最后・Ｊ 则址ｆ 川 ，作 为协议 Ｌｆ１最高的处理层，它能够 接州川俺川 术 现僻 ．许¨．拥有监 任务的作川，能够 合 的资 源使川卜，完成个功能模块的协渊一敛 这些协议 ｒＩ１＿数据的传输 仪仪需要考虑到Ｚ－包 题，还需 号 传 … － ｌ刚络层 ｕ¨ ｉ０ 路 ｔ ．一…… 一 ｊ 一 制 ｛ｉ，…一 “ ｌ嚣 、、 ．￣、ｃ链 ｉ世披 ‘ｉＣＦ ＜ｌ 成ｉ ～… ｌ臀删 ｊ韭 ＝ 物鳃 ＿ 锺ｌ¨ｌ＿ｊ ＿＿ 一 — 图３无线传感器的网络协议层 ３智能家居的ＺｉｇＢｅｅ的实现 随着智能家 的 始Ｊ 泛运Ｊ｝ＩＹ－Ｉ￣各个家庭 中，其 技术也住不断地更新 发展。断埘这尤线网络技术的更 新，ＺｉｇＢｅｅ这种尤线坷信Ｍ络技术已经越发地成为当中 的热点， 广泛Ｊ也运ｈ１．１５￣Ｊ ｒ智能家居的没备当中，该 技术足一种耗电极低，¨ 成本化赞最低的技术。跟以 的兀线技术对比，ＺｉｇＢｅｅ能够利用房问内所放置的 路 节点进行 【合ｉ（Ｉｆ成的，川时也是智能家居中必不 可少的无线收发的功能模块，一旦缺少此模块，则尢 法实现远程遥控． 小可能实观智能家 方面的府用 乖¨管理 Ｉ而且Ｆ｛１丁 盖的范…相对较广且 络的稳定 性卡ｌｊ对较强．从ｌ…电得这种技术被广泛地使用到智能 家居的符个方面 ３．１实现过程 存现如今的智能家居没 ｒ—ＩＩ＇１ 网络控制裕作为主节 点．通过使用ＺｉｇＦｌｅｅ求完成智能 络的运用．其他节 点会随之加入这个钳能 络，ｆ１，完成千｝｛应的＿＿ｒ作． 其 巾，如果要对智能家居 巾的没备实现控制效果时，则 会通过主节点米 找分节点的】Ｄ术进行控制，而这一 控制的 提是将 ｐ巾： ： Ｌ１－息发送剑该设备所处的房问当中 的路 没备，并ｆ１－将数 返 到其节点当中完成信息的 交 ，随后在接收刮数据的 时驱动陔功能模块来运转 智能家居当中的没音午，如此一ｌ求就实脱了智能家居的控 制效果 ３．２ ＺｉｇＢｅｅ概述 ＺｉｇＢｅｅ是－－￣ｏｆ， ｒ ＩＥＥＥ８０２．１５．４的无线标准进行研 发的，存传统的标准协议的情况之下，将ＺｉｇＢｅｅ中的 嘞 ｉ 奠－瘟２岳０＿巧１７写．１囊５ ６９ 。一一 …… ’…… ’ ……… ‘‘。 …… … …………… 实用第一 智慧密集 ． 。 。…… … … …， ，．。 …， ， ， 网络层以及Ｊ￣，ＬＩｊ层进行定义以及修改，使得智能家居 的控制仪器 数据传递的时候得到了保障，使得该网 络传输效率得到了提高，并且小会发生丢包漏报的问 题发，Ｉ ＺｉｇＢｅｅ网络中，由两种 同类型的物理设备。 其一则是全功能设备，而这种｝殳备能够支持所有的拓扑 结构．并且完成所有设备之间的通信 另外一种则是精 简功能设备，其主要运用在于星型拓扑，并且能够与网 络协州器进行通信．最为重要的是杆｛对于全功能设备而 言，精简设备的电路实现相当之简单。最后称之为Ｚｉｇ— Ｂｅｅ的网络协渊器不仅仅能够管理网络节点，而且还能 够进行 信息的存储，这是在无线传感器中一个十分 方便的功能，存智能家居的应用中，大多都是采用这种 模式米完成 转换成为网络指令，并且将该指令转变 成为家居的控制方式 ３．３ ＺｉｇＢｅｅ节点类型 ＺｉｇＢｅｅ网络有许多不同的节点类型，其中大多数的 应』ｆ】中有以Ｆ ３种类型： 协调器：观如今的ＺｉｇＢｅｅ的网络ＰＡＮ当中，只能 拥有一个协渊器，而这能够对网络进行配置，并且维护 其网络，对＿Ｉ了点进行关系的绑定。 路ｍ器：丰要实现扩展网络及路由消息的功能。扩 展网络，即作为网络中的潜在父节点，允许更多的设备 接入网络 路…节点只有在树状网络和网状网络中存 存；存网络的使用中，在路南器作为节点的情况下，其 主要的扩腮网络是在网络中实现父节点，并且接收设备 之问的接入 题。利用路ｆ｝ｉ的发送消息功能来完成数据 的传递 、其中路由节点存在于网状网络中，以此来实现 节点的分两 ． ．终端没符：对于终端设备来说，终端设备是无法作 为父节点ｊｔ｛现的，也就是说，终端设备只能够和自己的 于设备进行主动的通信，其他的信息则是通过父节点以 及｝办凋器来实现传递的 ３．４家用电器和网络节点 住现如今的智能家居的应用中，时家电进行操控是 利用嵌入到电器中的节点来完成控制效果的。家用电器 能够根据ｒ１身的设计来划分是否是智能家电．．所谓的智 能家电就类似于数字电视这种类型，能够进行自我关机 以及远程遥控的家电设备，这种类型的智能家电能够通 过所发ｆ｝Ｉ去的指令进行对应的操作，完成某种需要的特 ≮ ≥ ２口＝＝０【＝１＝【７ 疆 ．１５ 簟 定功能，就称之为智能家电。同样的节点也分为两种， 一种是简单 ，另外一种则是复杂型 其中简单的控制 节点只能够实现按钮开关的基本功能，『 复杂的控制节 点则存简 的控制节点所拥有的功能的堆钏之＿卜，还加 入ｒ电路控制的实现功能。ｊ 别简单或者复杂这两类节 点是为＿ｒ能够降低成本并且提高丁作效率。 ３．５ 网络结构 当今市面上，无线传感器在网络拓扑Ｉ： 两种不同 的表现形式．．一种是星型，另外一种则是点对点型。在 家庭用网的情况下，大多郁是采州网络协圳器来完成对 家电的控制作Ｊ｛】，这个时候会选择 络的拓扑结 构 但是有的时候会 现特殊情况，比耍¨说电｝见机和录 像机一起火联起来运作的时候，则需要 电视机播放的 情况下，用录像机来录制电视节日，这种情况就需要采 用点对点的拓扑疗式来完成这一功能，以便它们之问没 有其他的设备作为干扰。 ３．６网络的组成成分 完整的错能家居系统包括：网关足实脱家庭网络和 的连接口．这样可以通过Ｉｎｔｅｒｎｅ！水对家庭网络中 的网络协调器进行指令传输。ＧＰＲＳ系统， ｒ陔系统 可以通过移动通信网络用手机实时的对家庭网络进行监 控。网络协 器，实现对嵌人在家川电器 １１的控制节点 进行指令控制．从而实现对家用电器的远程尤线控制， 同时它还需要多种通信协议转换功能。、 ＺｉｇＢｅｅ实现 的智能家居巾应用Ｇｅｔｗａｙ设备， 为它集成了网荚、 ＧＰＲＳ和控制功能。 对于一个完整结构的智能家居系统来说，必要的组 成成分大敛有如下几个．而其组成部分符白实施自己的 功能模块．以完成整个智能家居系统的 常运作： 网荚作为网络的接ＶＩ，通过完成家庭网或者是 的接口对网络协调器实现指令的传输，以此术完成第一 步的操作 ． 之后还需要一个ＧＰＲＳ系统， 为只有柯ｒ这个的 前提条件之一Ｆ，才能够接收移动通信的 络来对家庭网 络采取监控作用 ， 网络协调器同样是智能家居系统当巾小町缺少的一 部分．它能够实现家电中的控制节点的操作，以此来完 成远程无线的操控功能．． 最后使用ＺｉｇＢｅｅ来完成所有电路设备的连接控制。 （下转第７９页） ……一Ｉ眦ＢＥＰＲＯＣ酷ＳＩＮＧ＆删口ＩＴ哪印ＩＡＴＡＣＨＮＯＬＯＧＹ…………………………………………………………… 参考文献 ＜／ｓＷｌｏ＞ ５ 结语 从以上案例可以看出，ｂｏｏｔｓｔｒａｐ在设计时使用的是 优先考虑移动设备端，并提供了３个分界点阈值，通过 这３个阈值定义在不同的设备，实现文字、图片的自适 【ｌ】毛娟．网页制作中应用媒介查询实现响应式布局． 电脑编程技巧与维护，２０１６，（１９）：４５—４６． ［２］陈益全，吴多智．断点在响应式网页设计中的应用 研究．微型电脑应用，２０１６，３２（５）：４１—４３． 应。媒体查询使得响应式网站的设计更加便利。也得到 越来越多浏览器的支持。有了ＣＳＳ媒体查询，将特定屏 幕大小作为目标，例如在开发时可以设计７６８像素以下 的手机端，创建一个可靠的用户体验。 ．【３】冯春英．基于响应式Ｗｅｂ设计的新型图书馆门户网 站构建．图书馆学研究，２０１５，（１５）：３４—４０． 【４】熊瑞英，王宁．响应式Ｗｅｂ设计．科技创建导报， ２０１５，（２６）：６４—６５． ． ． ＾＿Ｊ Ｊ止Ｊ止ｊ止．ｊ＾ＬＪ止Ｊ止Ｊ止ｊ止ｊ止—ｉ止—ｉ止 止．址Ｊ．址ｊ止．址ｊ止ｊ止 址．址—ｌ止．址．址．驰 ．址．址．址． ＩＬＪ ．Ｌ．址．址．址 止．址ｌ．址．１‘Ｌ．址Ｊ Ｌ． ．‘止 ｌ止 （上接第７０页） 具体如图４所示。 出现的无线充电技术还未成熟，无法解决这一问题，使 得智能家居受到严重的制约。 （４）无线传感器的网络结构是组织无线传感器中的 成网技术，其具有多种不同的形态以及方式，能够在合 理的情况下使用无线传感器时，达到一个最大程度的资 源使用。其中还包含了网络安全协议问题．以及传感器 中网络节点的移动控制等问题，这些都是无线传感器网 络结构出现的问题．同样急需解决。 ５结语 所提到的无线传感器网络确实是运用在智能家居方 面，但是由于国内技术水平以及其他的条件而无法 图４智能家居系统的组成成分 得到全面的使用．而且国内许多公司正着力研究并且设 ４需要解决的问题 面对当前国内所发展的无线传感器的技术水平来 说，其存在着许多问题，而且难以实现大规模的使用， 下面就探讨无线传感器严重存在的几个方面问题： （１）网络内部通信问题相当严重，无线传感器中的 网络虽然能够进行内部的正常通信，但是其信号如果收 计更加完美的无线传感器，以实现一整套智能家居为 目标，提高各项设备的软硬件实力。这也许在不久的 未来，智能家居的时代就会来临。并且全面地普及到 每个家庭当中，提高人们的生活质量，影响着人们的 日常起居。 参考文献 到了某种阻碍亦或者是被干扰的情况下，那么通信方面 就面临着巨大的挑战，而这一问题如果不解决，则会导 致无线传感器的发展止步不前。 【１］王汝传，孙力娟．无线传感器网络技术及其应用． 北京：人民邮电出版社，２０１１． ［２】孙利明，李建中，陈渝，等．无线传感器网络．北 京：清华大学出版社，２０１３． （２）成本问题。在一个无线传感器网络里面，需要 使用数量庞大的微型传感器，这样的话成本会制约其发 展。在无线传感器的网络中，在实现通信的情况下， 是需要大量的传感器作为前提来完成通信工作的，而这 【３】于海斌，曾鹏，梁韦华．智能无线传感器网络体系． 北京：科学出版社，２００６． 【４］瞿雷，刘盛德，胡咸斌．ＺｉｇＢｅｅ技术及应用．北 京：北京航空航天大学出版社，２００７． 就出现了成本方面的问题，同样的这也是其发展的 问题之一。 【５】李建中，李金宝，石胜飞．传感器网络及其数据管 理的概念、问题与进展．软件学报，２００３，１４： １７１７一】７２７． （３）在能源使用方面，南于使用的是高能电池，这 样一来就会出现系统的电量供应不足的问题，而电源方 面往往都是电子设备的一大杀手问题。而传感器网络中
