（商丘工学院 476000）
摘要：随着科技的发展，以扫地机器人、指纹锁等为代表的智能家居不断满足着人们对美好生活的需要，但各智能家居之间，未进行有效联通，限制了智能家居的发展，本文提出了基于无线传感器网络的智能家居系统设计，为智能家居系统的进一步发展提供了方向与思路。
关键词：无线传感器网络；智能家居；应用分析
1.无线传感器网络与智能家居系统
无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是近年来得到迅速发展和普遍重视的新型网络技术，它的出现和发展对现代科学技术产生了极其深刻的影响。与传统的网络技术不同，无线传感器网络技术将现代无线通信技术、微型传感器技术和网络技术有机地融为一体，已经是近几年来国内外研究的热点，引起了世界上许多国家军界、学术界和工业界的高度重视，其应用前景十分广阔。无线传感器网络是一种独立出现的计算机网络，它的基本组成单位是节点，这些节点集成了传感器、微处理器、无线接口和电源四个模块，传统计算机网络技术业已成熟的解决方案可以借鉴到无线传感器网络中来，但是基于无线传感器网络自身的用途和功能开发专用的通信协议和路由算法已经成为了当前无线传感器网络领域内亟待研究的课题。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
智能家居可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
2.无线传感器网络在智能家居系统中应用的总体结构与工作原理
无线传感器网络的各层及其协议的集合就是网络体系结构（图2），在体系结构中，概念清晰，理论完整的是OSI七层协议体系结构，TCP／IP是一个四层体系结构，它包含应用层、运输层、网际层和网络接口层。不过从实质上讲，TCP/IP只有最上面的三层，综合两者的优点，采用五层协议体系，应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用，运输层的任务就是负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务，网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务，数据链路层将网络层交下来的IP数据报组装成帧进行传输，物理层上所传数据的单位为比特。以上五层构成了无线传感器网络的体系结构，并按各自职能与任务运行。
图2 网络体系结构图
3.硬件设计
智能家居系统立足家庭，其无线传感器网络传输距离不要求太长，但网络中各节点需要并行传输，其硬件由传感器单元、处理器模块、射频模块及串口组成（如图3-1）。传感器单元采用DS18B20，处理器模块采用AT89C51，射频模块采用无线射频芯片CC250，硬件组成保证了无线传感器网络能在智能家居系统中应用自如，考虑到系统拓展，采用多控制器模式，并通过软件逻辑设计，确定主控制器和分控制器。
4.软件设计
无线传感器网络的软件开发的本质是从工程应用角度出发，在软件体系结构设计的基础上开发应用软件。无线传感器网络软件设计的主要内容就是开发这些基于框架的组件，以此满足三个层次的应用：传感器应用，节点应用，网络应用。当前智能家居系统的无线传感器网络立足传感器应用，节点应用，并向网络应用飞速发展，本文从传感器应用及节点应用出发，通过设置智能家居系统中常用的感温、感烟传感器，采用TinyOS操作系统，使用nesC语言进行仿真试验，取得良好效果。
5.结论
现阶段市面上的智能家居多为有线连接，本文提出将无线传感器网络系统应用于智能家居系统中，并从总体结构、工作原理、硬件及软件方面进行了设计与阐述，通过仿真试验，取得了良好的应用效果，为智能家居的发展提供了思路与借鉴。
参考文献：
[1]陈任，余征，梁金瑶.物联网时代的智能家居发展机遇和挑战[J].智能建筑与城市信息.2010（5）：21-23.
[2]刘婵媛.基于物联网的智能家居系统研究与实现[D].北京：北京邮电大学.2012.
论文作者:王慧英
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：传感器论文; 智能家居论文; 网络论文; 系统论文; 节点论文; 体系结构论文; 模块论文; 《电力设备》2017年第34期论文;