摘要：现如今，我国是科技发展的信息时代，物联网在我国已经普及，GPRS/WiFi的普及和嵌入式系统的崛起，智能家居的应用会越来越广泛。文章设计的智能家居远程控制系统，在家可通过基于云服务器和Android应用软件操作系统的控制终端，对ZigBee组网内的温度等传感器终端，灯光照明、烟雾警报等执行器终端进行信息采集和控制，在外可通过GPRS/WiFi使用Android应用软件远程监控家居状况。该系统控制界面友好，工作稳定，并且有很好的扩展性。
关键词：物联网；智能家居；远程控制
1智能家居物联网控制系统总体架构
1.1 ZigBee与GPRS网络技术特点
ZigBee技术是一种短距离、低复杂度、低功耗、低速率、短时延的大容量无线网络技术。ZigBee采用的物理MAC层协议是IEEE802.15.4，工作在868MHz，915MHz和2.4GHz三种工业科学医疗（ISM）频段。其中，2.4GHz频段全球免费试用。ZigBee网络组网方式丰富灵活，具有很强的动态自组织特性。GPRS网络是2.5G移动通信系统，使用分组交换技术，其数据传输单元（DataTransferUnit，DTU）采用CMNET接入，避免了申请固定IP带来的繁琐，只需要插入SIM卡就能方便地连接到Internet。
1.2系统架构设计
本模型采用ZigBee星形网络结构，由于各节点距离较近，无需通过路由器扩展网络覆盖面，只需要协调器和各传感器设备即可满足网络搭建。协调器负责发起和维护网络，并转发收集信息给高性能处理器（本模型用PC机替代）。高性能处理器根据智能处理算法对收集信息进行融合决策，并根据决策结果来向远程手机终端发送请求信息，或向传感器发送应对执行命令。
1.3智能控制机制
1.3.1异常处理
当高性能处理器接收到传感器信息包含告警信息时，启动异常保护操作。异常保护操作具体动作需要根据异常告警中反馈的传感器网络ID和告警编号进行相应处理。
1.3.2操作记录及异常告警查询
操作记录及异常告警可通过发送查询命令获取相关信息，相关信息都会在高性能处理器数据库中存储。1）手机端向智能管理系统发送查询命令；2）智能管理系统收到判断手机IMSI或MSISDN是否为配置信息，并判断其操作权限；3）手机端信息判断无误后根据查询命令判断命令类型及相关参数进行相应操作，并继续步骤；4）若手机端信息非配置信息或无查询权限，智能管理系统拒绝该操作，并向手机端反馈无权限操作信息；5）智能管理系统查询记录信息，并做好操作日志记录；6）智能管理系统根据查询返回状态向手机端发送查询结果。
1.3.3智能终端状态监控
本系统可实现用户对智能终端状态实时监控功能，用户通过发送查询命令查看整个智能家居网络内各家电终端的状态情况，实现实时监控。也可以通过定期向用户发送状态信息更新消息，实现状态信息的实时更新监控。因本系统聚焦逻辑能力实现，用户体验和更多优化方案暂未考虑，暂采取查询询问方式获取监控信息。
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2基于物联网的智能家居控制系统设计与实现
2.1 ZigBee网络控制系统设计
ZigBee是基于IEEE802.15.4为标准所设定的无线网络通信系统，其有着自身损耗功率低，系统建设成本低、系统连接距离近、系统传输速率低、系统连接节点数量多、系统支持多种网络结构以及系统安全性高等优良特点。当前市场上已经出现了很多能够对ZigBee网络控制系统提供支持的智能嵌入式芯片，以Freescale公司的MC1319X和MC1321X系列为代表的价格便宜、性能方便的开发芯片，在很大程度上减少了智能家居远程控制系统的开发成本，有着十分适宜的性价比，能够符合各种用户的不同需求，该技术有着很强的组网能力，可以构建星形网络、树状网络及网状网络，介绍如下：（1）星形网络结构简便，其以一个协调者节点为中心，通过连接一些终端节点来构成网络系统，每个终端节点都需要通过协调者节点来开展通信，节点之间也只能通过协调者节点开展信息交流。（2）树状网络结构相对复杂，其由一个协调者节点、若干个路由节点和终端节点所组成，并通过协调者节点连接路由或终端节点，且其子节点中的路由节点也能和新的路由节点与终端节点连接，并不断反复扩展的方式来构成网络系统。（3）网状网络结构与树状网络结构相似，也是由一个协调者节点、若干个路由节点和终端节点所构成，但与树状网络结构所不同的是：网状网络结构可以实现任意两个临近路由节点之间直接开展数据传输，其通信规则更为灵活多样，效率也更高。
2.2环形网络分层控制系统设计
环形网络分层控制系统以网状网络结构为基础所搭建而成，其在构建完成后可以实现多点接入并能够自行开展无线通信工作。同时，依照网络数据传输的特点，该网络系统以协调者节点为中心，规范各节点之间的分层以确定其深度，并通过数据路由在传输的过程中通过各节点记录下自己的层次，以此来降低资源浪费并有效避免了可能出现的数据爆炸问题。该控制系统以数据汇集协调的方式来实现采集数据的目的，并以协调者节点为中心，通过一个环形分层的方式建立起一条控制系统，结构中每一环相当于一层，各层间间隔逐层相加，协调者层次数为零，相应的分层方式如下：（1）网络建立后，无论是协调者或别的节点的层数都将被初始化为零；（2）系统从协调者节点通过发送分层确定帧的方式接入到网络中，这种方式可以实现协调者节点与所连接系统中任何一个其他节点之间的信息联通；（3）在协调者节点所发送的分层确定帧被送到目标节点之后，若目标节点本身层次数为零的话则其系统将直接被更新为分层确定帧的转发次数。若目标节点本身层数不为零的话其本身层数与分层确定帧的转发次数将被系统进行对比，其本身层数更新值将由其本身层数和分层确定帧两者之间的较小值来进行确定.
2.3 Android应用软件设计
移动客户端软件采用Androidstudio作为开发环境，并用Java作为开发语言；应用主要包括交互界面、功能交互模块和数据存储操作3个部分，系统利用Android应用软件实现智能家居的远程监控，为了良好的用户体验，只采用一个主Activity界面，其中Android手机客户端的软件流程为：主界面初始化、界面绘制后进入事件监听，与服务器建立socket连接后启动GPRS接受线程，并建立、注册广播，进入广播监听。例如当点击主界面的按钮时，按钮处理机制将指令通过广播发送给主界面，主界面收到广播后调用socket对象，发送指令给服务器，云服务器处理后将反馈状态信息发回手机客户端，GPRS接收线程将收到的信息通过广播再发送给子界面，至此完成一次事件处理。同时云服务器发送指令给终端控制器，进而通过ZigBee通信方式发送给各个执行终端。
结语
综上所述，本文基于物联网对智能家居远程控制系统的设计进行了研究，通过研究发现，利用本文所列举的几项技术开展对智能家居远程控制系统的设计工作可以取得有效提升物联网相关产品的标准化程度、保证系统工作状态始终可以处于最佳来减少系统整体的数据交换次数从而有效提升物联网整体性能的良好结果，希望本文的研究可以更好的促进物联网技术在智能家居远程控制系统中得到应用，从而为我国信息产业取得更广阔的发展前景做出贡献。
参考文献：
[1]陈玲君.基于物联网的远程控制智能家居系统设计与实现[J].山东农业大学学报（自然科学版），2016，47（01）：88-91.
论文作者:宋秋月
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/15
标签：节点论文; 终端论文; 网络论文; 控制系统论文; 系统论文; 智能家居论文; 信息论文; 《基层建设》2018年第19期论文;