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智能家居是未来家居的发展趋势,它能够给用户提供安全、舒适和便利的生活环境,并且能够随时随地监控自己的家居。然而,智能家居的发展并未如人们期待的一样,特别是在国内,并没有真正意义的智能家居。
本文的研究目的在于通过对智能家居系统架构的全面分析与研究,形成一种新的智能家居模式,并完成一个基于以太网的家庭网关和多通信媒质内部组网的智能家居系统。
家庭网关与家庭内部组网的设计是智能家居系统设计中的两个关键问题。本文主要研究了如何通过以太网网关远程控制和监测家电工作状态以及如何对家庭内部进行合理组网,主要研究内容包括以下几个方面:
(1)研究了家庭网关以太网接口电路设计,解决了在有限的地址空间中TCP/IP协议栈的精简设计问题,在满足家庭网络外部接入Internet需求的同时,降低了成本。
(2)采用分析比较的方法,对比不同家庭内部组网方式的优缺点与适用环境,建立了一个基于电力线载波、ZigBee无线通讯协议的多通信媒质家庭网络。
(3)通过制定网关与信息家电的通讯协议与家电工作状态数据结构,完成网关与信息家电之间数据交换,并解决了新家电注册时地址分配的问题。
(4)根据信息家电远程控制状态改变与网页实时更新的要求,给出WebServer的建立过程,并解决了网页文件的存取问题,同时给出应用CGI与Socket接口技术实现动态网页的方法。
本文中一个非常重要的部分就是ZigBee无线网络的组网设计。ZigBee是一种短距离、低速率的无线网络技术方案,它基于IEEE802,15.4标准制定。本智能家居系统内部无线组网基于该协议设计完成,文中对其特点与设计中出现的问题进行详细分析,同时给出了软硬件设计及其相关调试过程。