[文献综述]ZigBee无线传感器网络智能家居
ZigBee无线传感器网络智能家居
摘要：无限传感器网络（WSNs）已经成为智能家居的不可或缺的部分，本文的目的是开发这样一个传感器网络,可用于构建智能家居系统，关键点是设计和实现基于无线个域网技术的无线传感器节点和协调器。利用GPRS网络构建一个监控系统，为了支持多点间通信,提出了一种根据迪杰斯特拉算法改进的路由算法。[20200210112229]
并进行了初步的模拟以评估算法的性能。
关键词：ZigBee;无线传感器网络;智能家居;路由算法
介绍*查看完整论文请+Q: 351916072
近年来无线技术发展迅速。无线传输的明显优势在布线显著减少和简化利用[1]。许多通信技术,如红外线、蓝牙和无线个域网,GSM / GPRS(通用分组广播服务)等,被开发出来以应对不同情况。如今,一种实时系统中多个传感器同时连接到一个网关单位成为必要,它们就是无线传感器网络(WSNs)。在以往的研究中,许多研究已经完成无线传感器技术。文献检索表明，实用无线传感器技术已经应用在以下四个领域[2]:
（1）家庭自动化和远程监控的房屋。例如,梁等[3]开发了一种无线系统智能传感器网络基于无线个域网与PSTN回家(公共交换电话网络)技术。
（2）环境监测,包括湿度、温度和辐射。例如,Rosiek和巴特列斯[4]提出了一种从远程数据采集系统使用移动通信气象监测站网络(更具体地说,GPRS)。
（3）故障跟踪和故障管理。例如,在[5],作者开发了一个在线实时诊断和使用3G技术和汽车预警系统GPRS通信。
(4)健康监测。例如,蒙顿等人[6]设计了一个电子健康监控数据的具体方法人口,如脑电图、心电图,肌动电流图等等,它使用了基于Zigbee的无线网络技术。无线个域网非常适合于实现大范围低成本、低功率能耗,可靠的控制和实时监测智能家居中的应用情况。上述四个应用领域也密切相关为智能家居的设计基础。在过去,研究在智能家居和家庭应用程序通常是有限的无线个域网技术,和逐渐等长途网络技术PSTN,采用GSM[7]。
事实证明,使用这些技术使得信息更容易。这将极大的提高人们的生活质量。然而,传统的有线网络,PSTN存在一些问题,如不满意的安全保证,不便,成本高。因此我们需要一个新的解决方案。其他选择,如GPRS技术解决这些问题。由于其前所未有的无处不在的特性,GPRS现在可以几乎随时随地任何人(服务)。此外,GPRS网络是一个高度安全的基础设施,这保证了信息发送或接收不会被窃取[7]。基于这些观察结果,我们建议开发一个新系统。
利用传感器网络和GPRS网络无线个域网无线个域网网络连接到应用服务器。关于系统的设计和实现的细节以下部分会做介绍。
系统设计
如图1所示,星型网络混合拓扑是通常使用的智能家居系统。它主要包含以下组件:
（1）无线个域网网络协调员:这个特殊的节点的责任在于控制数据通信,建立通信链接和保护在网络设备。
（2）无线个域网节点:一个节点主要由各种传感器和无线个域网无线模块组成。在实践中,节点可以建立一个网络，部署了星型网,或者混合拓扑结构。在监控区域,无线个域网节点是根据距离所有分散传感器数据可以通过网络被发送到网络协调员。
(3)GPRS网络:在无线个域网生成的数据通过网络传输到监控中心、GPRS网络和互联网。
(4)监控中心:计算机/服务器监控中心用于管理数据生成的所有无线个域网网络。
图1 智能家居系统的网络拓扑结构
在我们的日常应用中,一些无线个域网网络会互相重叠和网络的节点可能会出现故障(8、9)。因此特征的识别应该考虑节点的设计来区分网络。需要部署冗余节点优化网格拓扑结构。是什么另外,路由算法应该定期检查以确保节点之间的通信。
硬件设计
网络节点和协调器是系统的关键组件。在这项工作中,我们假设没有用户,问题总是会协调连接到监控中心通过计算机/服务器可以访问互联网或GPRS网络。它可以获得所有服务器和网络之间的信息交换。当服务器发送一个命令,CPU的网络协调器会读取命令的内容被分析的细节,比如打开空气空调或制冷。主控制程序网络协调器内置命令通过无线个域网的串行端口发送。然后无线个域网模块将负责把消息发送到家庭网络。从图1我们可以看到,网络的发展协调器节点和无线个域网是最重要的任务对硬件系统设计。这两个组件基本上相同。唯一的区别在于,后者有GPRS通信的功能,而前者没有。因此,我们将重点描述设计无线个域网网络的协调器。根据上述描述,我们可以发现微控制器(MCU)、无线个域网模块和GPRS网络的模块是最重要的部分协调员。我们的协调员的硬件建设节点采用MSP430F149单片机(TI),ETRX2无线个域网模块,MC52i GPRS模块(西门子)。三个模块可以通过串行端口连接和相互通信。
摘要：无限传感器网络（WSNs）已经成为智能家居的不可或缺的部分，本文的目的是开发这样一个传感器网络,可用于构建智能家居系统，关键点是设计和实现基于无线个域网技术的无线传感器节点和协调器。利用GPRS网络构建一个监控系统，为了支持多点间通信,提出了一种根据迪杰斯特拉算法改进的路由算法。[20200210112229]
并进行了初步的模拟以评估算法的性能。
关键词：ZigBee;无线传感器网络;智能家居;路由算法
介绍*查看完整论文请+Q: 351916072
近年来无线技术发展迅速。无线传输的明显优势在布线显著减少和简化利用[1]。许多通信技术,如红外线、蓝牙和无线个域网,GSM / GPRS(通用分组广播服务)等,被开发出来以应对不同情况。如今,一种实时系统中多个传感器同时连接到一个网关单位成为必要,它们就是无线传感器网络(WSNs)。在以往的研究中,许多研究已经完成无线传感器技术。文献检索表明，实用无线传感器技术已经应用在以下四个领域[2]:
（1）家庭自动化和远程监控的房屋。例如,梁等[3]开发了一种无线系统智能传感器网络基于无线个域网与PSTN回家(公共交换电话网络)技术。
（2）环境监测,包括湿度、温度和辐射。例如,Rosiek和巴特列斯[4]提出了一种从远程数据采集系统使用移动通信气象监测站网络(更具体地说,GPRS)。
（3）故障跟踪和故障管理。例如,在[5],作者开发了一个在线实时诊断和使用3G技术和汽车预警系统GPRS通信。
(4)健康监测。例如,蒙顿等人[6]设计了一个电子健康监控数据的具体方法人口,如脑电图、心电图,肌动电流图等等,它使用了基于Zigbee的无线网络技术。无线个域网非常适合于实现大范围低成本、低功率能耗,可靠的控制和实时监测智能家居中的应用情况。上述四个应用领域也密切相关为智能家居的设计基础。在过去,研究在智能家居和家庭应用程序通常是有限的无线个域网技术,和逐渐等长途网络技术PSTN,采用GSM[7]。
事实证明,使用这些技术使得信息更容易。这将极大的提高人们的生活质量。然而,传统的有线网络,PSTN存在一些问题,如不满意的安全保证,不便,成本高。因此我们需要一个新的解决方案。其他选择,如GPRS技术解决这些问题。由于其前所未有的无处不在的特性,GPRS现在可以几乎随时随地任何人(服务)。此外,GPRS网络是一个高度安全的基础设施,这保证了信息发送或接收不会被窃取[7]。基于这些观察结果,我们建议开发一个新系统。
利用传感器网络和GPRS网络无线个域网无线个域网网络连接到应用服务器。关于系统的设计和实现的细节以下部分会做介绍。
系统设计
如图1所示,星型网络混合拓扑是通常使用的智能家居系统。它主要包含以下组件:
（1）无线个域网网络协调员:这个特殊的节点的责任在于控制数据通信,建立通信链接和保护在网络设备。
（2）无线个域网节点:一个节点主要由各种传感器和无线个域网无线模块组成。在实践中,节点可以建立一个网络，部署了星型网,或者混合拓扑结构。在监控区域,无线个域网节点是根据距离所有分散传感器数据可以通过网络被发送到网络协调员。
(3)GPRS网络:在无线个域网生成的数据通过网络传输到监控中心、GPRS网络和互联网。
(4)监控中心:计算机/服务器监控中心用于管理数据生成的所有无线个域网网络。
图1 智能家居系统的网络拓扑结构
在我们的日常应用中,一些无线个域网网络会互相重叠和网络的节点可能会出现故障(8、9)。因此特征的识别应该考虑节点的设计来区分网络。需要部署冗余节点优化网格拓扑结构。是什么另外,路由算法应该定期检查以确保节点之间的通信。
硬件设计
网络节点和协调器是系统的关键组件。在这项工作中,我们假设没有用户,问题总是会协调连接到监控中心通过计算机/服务器可以访问互联网或GPRS网络。它可以获得所有服务器和网络之间的信息交换。当服务器发送一个命令,CPU的网络协调器会读取命令的内容被分析的细节,比如打开空气空调或制冷。主控制程序网络协调器内置命令通过无线个域网的串行端口发送。然后无线个域网模块将负责把消息发送到家庭网络。从图1我们可以看到,网络的发展协调器节点和无线个域网是最重要的任务对硬件系统设计。这两个组件基本上相同。唯一的区别在于,后者有GPRS通信的功能,而前者没有。因此,我们将重点描述设计无线个域网网络的协调器。根据上述描述,我们可以发现微控制器(MCU)、无线个域网模块和GPRS网络的模块是最重要的部分协调员。我们的协调员的硬件建设节点采用MSP430F149单片机(TI),ETRX2无线个域网模块,MC52i GPRS模块(西门子)。三个模块可以通过串行端口连接和相互通信。
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