基于物联网的智能家居环境监测调节系统的设计

摘要

现代城市居民超过七成的时间需要停留在室内，室内环境污染已经成为人们最关注的环境问题。随着物联网技术的发展，人们开始追求舒适、健康、安全的生活，将物联网技术、无线通信技术、传感器技术、嵌入式技术和居住环境相结合，智能家居开始出现在人们的日常生活中。本文从室内环境监测与调节出发，结合物联网和智能家居技术，设计了智能家居环境监测调节系统。通过传感器节点采集室内环境数据，经过Zigbee网关上传到客户端，用户可以根据实时环境状况，通过红外转发器控制相应的家电，达到环境调节的目的。
　　首先，本文介绍了物联网和智能家居的发展趋势，并分析了智能家居的关键技术。通过对多种无线技术的对比分析，Zigbee技术具有安全性高、低功耗、自组网、网络容量大的优点，选用了 Zigbee技术作为本次设计的无线网络技术选择。然后通过实际调研确定了智能家居环境检测系统的整体需求，确定了Zigbee网关为核心，终端设备包括温湿度传感器、二氧化碳传感器、粉尘颗粒传感器、甲醛传感器、红外转发器的环境调节监测系统。
　　根据智能家居环境调节系统的方案设计，针对使用环境的情况要求，认真选择适用于每个设备的传感器和模块型号，进行系统硬件设计，详细介绍了芯片选型和电路设计。同时根据整个系统工作流程，搭建了适合室内环境的网状Zigbee网络和通信协议，并根据每个传感器的程序逻辑设计软件。
　　整个系统搭建完成后，根据工业产品的测试标准，将系统搭建在不同情况下的实际使用环境中。经过测试，本次设计的智能家居系统适合使用在120平方米的室内环境中，信息采集可靠，数据传输稳定，并且系统具有低功耗、低成本、便于安装、扩展性强的优点，可以运用到实际应用中。

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1 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 智能家居发展现状

1.3 论文主要内容和结构安排

2 智能家居环境监测调节系统的关键技术

2.1 物联网技术

2.2 Zigbee技术

2.3 本章小结

3 智能家居环境监控调节系统的总体设计

3.1 环境监控调节系统的需求分析

3.2 环境监控调节系统结构和功能模块

3.3 环境监控调节系统设计要求

3.4 本章小结

4 智能家居环境监测调节系统的硬件设计

4.1 智能家居网关硬件设计

4.2 智能家居环境监测传感器硬件设计

4.3 智能家居环境调节设备硬件设计

4.4 本章小结

5 智能家居环境监测调节系统的软件设计

5.1 智能家居网关软件设计

5.2 智能家居环境监测节点软件设计

5.3 智能家居环境调节设备软件设计

5.4 本章小结

6 智能家居环境监测调节系统测试

6.1 Zigbee网络测试

6.2 主机功能测试

6.3 终端设备功能测试

6.4 本章小结

7 总结与展望

参考文献

个人简历

致谢