基于CompactRIO与ZigBee的智能家居监控系统设计与实现

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智能家居能够提供便捷、安全、舒适和绿色环保的生活方式,其快速发展能够满足人们日益对更高生活品质的追求。在物联网兴起并迅速发展的背景下,许多新的技术和概念逐渐被应用于智能家居领域,物联网所具有的技术特征——全面感知、可靠传输、智能处理在智能家居领域正逐步得到体现。首先,本文介绍了智能家居国内外发展现状,针对目前存在的问题并结合物联网的技术特征分析了智能家居系统的功能需求和结构组成,提出了基于NI Compact RIO嵌入式平台和Zig Bee技术的智能家居监控系统设计,以Compact RIO作为家庭网关,以Zig Bee无线自组网为主要方式组建家庭内部控制网络,并完成了系统硬件平台设计。针对大量使用红外遥控的家电设备,设计了多码制学习型红外遥控器实现红外遥控家电的集中控制。简要阐述了在PCB板布局过程中应遵循的电气设计原则,保证硬件模块的可靠性。其次,确立了基于MVC模式的B/S架构监控系统软件设计,使软件设计模块化并保证了监控系统的跨平台访问特性。其中,家庭网关部分采用Lab VIEW与Web动态页面技术开发,包括Web客户端程序设计、Web服务VI(虚拟仪器)设计与本地功能VI设计。Zig Bee通信模块利用Z-Stack 2007协议栈完成了低功耗、易扩展的Zig Bee网络的组建和数据的无线透传,能够完成传感器和家用电器设备的灵活组网。针对传感器数据采集易受噪声干扰问题,提出了简单实用的带死区的限幅平均滤波方法,增强了数据采集的抗干扰能力和环境异常检测的灵敏度。最后,测试了整个监控系统的实际运行情况并总结全文。测试工作包括Web客户端发送指令测试、Web客户端获取数据测试以及分析数据从Web客户端到Zig Bee终端节点的传输延迟。测试结果表明监控系统在PC和移动设备上可以正常运行,数据传输延迟满足人机交互体验需求,从而验证了本文所提出设计方案的可行性,并说明了能够进一步改进和完善的工作。
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