随着生活质量的不断提高,人们迫切的希望构建一个安全、舒适、便利、环保的居住环境。智能家居系统作为管理家电设备的有力工具,已经得到广泛的应用。这种系统通过成熟的传感器技术、通信技术,将不同类型的家电设备联系在一起,让人们能够利用便捷的移动终端设备,随时随地掌握家电设备的信息。迄今为止,智能家居领域的先行者已在多方面进行了探索与研究,并取得了显著的成就。本论文从智能家居系统的服务器到家庭网络,再到家庭网络各模块都进行了重新设计。在服务器的实现过程中,为了提高服务端的并发量,使用Netty网络架构;家庭网络由Wi-Fi网络与ZigBee网络构成,其中Wi-Fi网络完成高清、高速率数据的传输,ZigBee网络则负责低速率设备的数据传输。Wi-Fi网络与ZigBee网络之间通过树莓派完成信息交换。在本智能家居系统的设计过程中,智能家居系统分为三部分,一是服务器模块,二是物联网网关模块,三是移动客户端模块。三者之间通信时涉及到Wi-Fi网络、ZigBee网络、互联网络、移动网络所构成的异构网络。服务器模块通过Netty架构实现,该架构使得服务端的通信模块与业务处理模块分开,用户无需关心通信模块的内容而只需要完成业务逻辑的处理。服务器模块为所有的物联网网关和移动客户端提供服务。物联网网关模块作为家庭信息的访问点,是家电设备与服务器模块的枢纽。在智能家居系统的物联网网关模块中,物联网网关程序部署在Open WRT路由器系统中,智能家电系统的采集模块由树莓派完成,因此,高清视频流的传输直接通过树莓派由Wi-Fi网络与路由器进行数据的交互,而低速率、小批量的数据则由ZigBee相关设备采集,通过ZigBee网络汇集于树莓派,然后由树莓派与无线路由进行数据传输。本系统的服务器完成了移动客户端的后台处理,但移动客户端的开发并不在此设计之列。在当前智能家居系统中,家庭娱乐是系统必不可少的模块,因此,存在同一时刻传输多路高清视频流的可能性,而当前Wi-Fi技术所采用的IEEE 802.11n标准在同一时刻只能为一个客户端提供服务,故在本智能家居的设计过程中使用IEEE 802.11ac标准。低速率的ZigBee网络存在多种拓扑结构,本系统从丢包率与组网灵活性的角度出发,选择网状网络作为ZigBee的网络结构。智能家居在业界尚未形成统一的标准,本论文从该系统在服务器与网络模块的设计出发,尝试了一次新的探索。本论文完成了智能家居系统服务器模块、物联网网关模块的设计与实现。在服务端通过Netty架构对服务器的优化,实现服务器程序对多个终端提供服务的功能;在物联网网关模块通过使用Wi-Fi网络完成物联网网关的设计。在本论文的最后,对相关模块进行了功能测试与性能测试,使用CPU的使用率、数据传输速率、响应时间作为性能指标,结果证明该系统达到了预期的设计,并且系统中的各模块已经被企业所采用,取得了一定的经济效益。