ｉ信技术·Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 基于物联网的家用电器的组网控制系统研究 文／黄欣欣 宽资源，避免数据传输时带宽资源竞争和冲突。 完成的功能包括数据采集、传输、处理和转发 传感器、ｚｉｇＢｅｅ、４Ｇ移动通 信等物联网关键技术不断发展， 已经在物流运输、智能家居、安 防保险等领域得到了广泛的应用。 家用电器可以通过物联网技术集 成在一起，使用传感器、摄像头 ＺｉｇＢｅｅ协议通信传输耗费的能量较少，可延 等功能。ＺｉｇＢｅｅ网络技术在家用电器控制系 长传感器的工作时间，提高传感器的工作效率。 统应用过程中，网络节点主要包括两种，分别 ２．２ ４Ｇ ＴＤ－ＬＴＥ移动通信技术 是ｚｉｇＢｅｅ终端节点和网关节点，这两种节点 可以集成在一起，构成一个完善的家用电器无 等采集家用电器运行状态及环境 信息，通过ＺｉｇＢｅｅ无线网络、 ｇＢｅｅ终端节点可以完成家用电器 ４Ｇ ＴＤ．ＬＴＥ移动通信技术已经成为当前 线网络。Ｚｉ无线通信的主流技术，该技术使用ＯＦＤＭ的 信息采集、数据信息发送、控制命令接收等功 ＴＤ－ＬＴＥ移动通信技术发送到控制 多址接入模式，可以有效地增强无线链路通信 中心，将其输出到控制中心电视 墙或智能手机终端上，方便用户 技术，采用高可靠性的软件无线电技术和高效 实时查看和控制家用电器 的调制解调技术，有效地提高了数据传输的速 率。 ３家用电器组网控制系统设计 键词】物联网ＺｉｇＢｅｅ传感器家用电器 家居 ３．１家用电器组网控制系统功能 随着电力通信技术的快速发展，人们为家 庭购置了多种多样的家用电器，不仅仅包括电 视机、家用电脑、电冰箱、洗衣机、电热水器 物联网是一种集成客观物品、多媒体通 和空调等传统电器，还逐渐添加了榨汁机、室 电子信息采集等多种技术的网络，与不同 内环境监测仪、无线路由器、平板电脑、视频 Ｚ用环境结合，产生了不同类型的物联网， 监控器、跑步机等多功能小型家电设备，利用 口ＲＦＩＤ网络、无线传感器网络等。无线传 ＺｉｇＢｅｅ、传感器等物联网技术，可以将这些家 网络作为物联网的一种形式，其利用传感 用电器集成、连接在一起，实现家用电器信息 点、无线网络和移动通信等技术，在工业 采集、传输和控制等功能，具有重要的作用。 ０网络、环境监测、视频监控、安防保护、 ３．１．１家用电器信息采集 家居等领域得到了普及和推广，尤其是随 信息采集功能可以通过部署在物联网中 能家居的出现，无线传感器网络作为一门 的传感器节点，有效地采集家用电器运行的状 ∈的技术，其综合了嵌入式软件设计、无线 况和环境信息。分别是家用电器自身工作信息 ｉ网络、分布式信息管理等技术，促进了智 和运行环境的温度、湿度、氧气、二氧化碳、 ｅ居的发展，能够实时地采集和分析家居环 一氧化碳、二氧化硫和甲烷等相关信息，然后 ；息，控制家用电器工作状态，具有重要的 再传递到系统中，并实现对环境空气质量信息 ｊ。 的感知。 定用电器集成通信联网技术 ３．１．２家用电器信息传输和控制功能 传感器节点采集到家用电器信息、环境 ＺｉｇＢｅｅ．￣．，线通信技术 信息之后，可以使用ＺｉｇＢｅｅ网络将数据传输 到汇聚节点，控制系统能够将信息准确保存数 ＺｉｇＢｅｅ是一种无线网络传输技术，其基 据库服务器中。家用电器信息传输过程详细描 ＥＥＥ８０２．１５．４标准实现，不仅仅定义了一 述如下：传感器节点部署在家用电器上，利用 好的物理层、访问控制层路由传输协议， 传感器自带的温控、湿控、设备状态控制功能 ｝能够为网络通信提供网络层、应用层协 采集家用电器数据信息，将其传输到汇聚节点， 实现家用电器数据的采集、传输和控制。 汇聚节点可以通过４Ｇ ＴＤ—ＬＴＥ移动网络将其 ３ｅｅ无线通信网络具有自组织、自愈功能， 传输到服务器中，以便能够进行逻辑业务处理， 个节点都可以感知其他节点的存在，并且 并且根据控制结果向家用电器发出控制命令， ｊ行确定网络拓扑结构，组成一个结构化 比如关闭、打开等。 日络，适应性调整网络结构，稳定性强。 ３．２家用电器组网路由传输控制节点设计 ３ｅｅ采用ＣＳＭＡ ＣＡ进行网络通信碰撞避 测，能够为家用电器信息采集预留专用带 家用电器信息采集过程中，ＺｉｇＢｅｅ网络 ０·电子技术与软件工程Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 能，ＺｉｇＢｅｅ终端节点的硬件部分主要由电源 模块、电源管理模块、时钟模块、射频天线单元、 ＬＥＤ显示模块、信号调理模块和传感器模块 共同构成，其中电源管理最为关键，可以为传 感器提供信息采集、传输、接收的工作电压。 ＺｉｇＢｅｅ网关节点又被称为路由器节点，其可 以读取传感器采集的数据，将传感器采集到的 环境数据封装起来，并发送到相关的服务器， 同时接收响应指令，并实现转发路由数据的功 能，在无线传感器网络中，可以自由灵活放置 网关节点，网关节点的主要能量也是来源于电 池，因此网关节点的硬件电路结构相对比较简 单，主要由电源模块、时钟模块、ＣＣ２３５０、 射频天线单元、ＬＥＤ显示模块共同组成。 ４结束语 家用电器组网控制是智能家居的一个关 键内容，也是物联网等技术发展到一定阶段的 产物，其可以提高人们家居生活的智能化、运 城化和数字化水平，进一步提高人们对家用电 器的控制能力，确保家庭安全。 参考文献 【１］熊海涵．ＷｉＦｉ无线通信定位在物联网家电 智能控制系统信息控制端的应用研究（Ｊ】． 通讯世界，２Ｏ１５（５）：６ ３－６ ３． ［２】张瑶，侯远韶．ＡＲＭ处理器和ＺｉｇＢｅｅ的智 能家居解决方案［Ｊ】．长春大学学报：自 然科学版，２０１５，２５（８）：８－１２． 【３］宁祥峰，张春业，万伟，等．基于ＬＴＥ系 统的物联网架构的研究与设计［Ｊ］．计算 机应用，２０１ ０，３０（０１）：６－９． …４王鑫．基于ＬＴＥ系统在当今社会物 联网架构的研究与分析［Ｊ］．信息通 信，２Ｏ１ ５（１）：１８４—１８４． 作者单位 四川长虹软件与服务中心 四川省成都市 ６１００９４
