基于ZigBee的物联网智能家居监控方法、系统及远程终端

本发明属于智能家居，本发明涉及一种基于zigbee的物联网智能家居监控方法及系统。

背景技术：

1、无线传感网(wireless sensor networks)被认为是21世纪最具影响力的技术之一，在多个领域有着非常广泛的应用空间和巨大的应用前景。zigbee无线传感网技术是一种新兴的无线网络技术，该技术传输距离较短，低速率、低功耗、组网简单、工作频段灵活、可靠性高、成本低，本身可实现自组网和自恢复功能，非常适用于现代生活中无线家居室内监测系统。近几年来，wifi和zigbee无线传感网技术与物联网技术的广泛结合，给人们生活和生产的很多领域带来非常大的改变和深远的影响。同时，人们对生活质量和家居设施的要求也随着物联网的发展和应用随之提高。物联网是通过传感技术、射频识别、无线通信技术等，在物理世界里部署具有各种感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式微型芯片，利用软件和控制端使之成为智能物体，通过网络实现信息的采集、传输、实时监测、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的互联。物联网推动了智能家居、智能交通、智能穿戴、车联网等新兴行业的创新与蓬勃发展。因此，物联网应用于智能家居控制有非常广阔应用前景，它将极大地改变我们目前的生活方式和理念。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中，智能家居需要可靠性高、功耗低、组网灵活的需求，而提出的一种基于zigbee的物联网智能家居监控方法及系统。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：

3、本发明提出了一种基于zigbee的物联网智能家居监控方法，包括：

4、多个zigbee终端节点通过zigbee无线通信链路和智能网关进行通信；zigbee无线通信链路链接终端传感器节点、监测装置和控制终端；每个终端传感器节点匹配相应的zigbee节点，以及一个协调器；

5、各终端节点采集的数据及控制终端节点控制信号经zigbee无线通信链路，发送到zigbee协调器端，协调器通过串口与智能网关连接，把数据发送到处理器，处理器对接收的数据进行处理后，再由网关传输到外部网络；

6、所述的智能网关包括ipv4-ipv6双协议栈、无线传感网络和隧道技术，隧道技术即传输采用一种协议，另一种协议封装在传输协议中；通过ipv4-ipv6智能网关，各节点选择连接ipv4或ipv6，通过基于双协议的无线传感网络，直接访问通信各个节点。

7、更进一步，所述的双协议栈在智能网关和协调器网络设备中安装两个协议栈ipv4和ipv6；在通讯过程中，根据目的地址由报头判断是ipv4或ipv6，协调器网络设备根据目的地址来选择使用ipv4协议或ipv6协议；

8、优选的，所述的隧道技术是智能网关和协调器网络设备在数据传输过程中，通讯的一方将ipv6的包封装在ipv4包里，然后采用ipv4协议进行通信完成后在目的地再对其进行解析，得到相应的ipv6包。

9、更进一步，协调器与zigbee终端节点之间通过zigbee无线组网模块组网后进行无线通信，协调器与上位机之间采用串口模式rs-232通讯接口进行有线连接，实现数据的传输通信。

10、优选的，协调器利用自身组网功能自组建zigbee无线网络，并接收各终端节点以及路由节点的入网请求；在有效的传输范围内，分布在各个不同位置的节点完成组网后，将会独立地进行数据的实时采集和监测任务。

11、更进一步，各独立检测的节点与cc2530模块之间通过串口连接，进行底层之间的数据通信；采集点采集和检测到的终端节点数据发送给cc2530，芯片处理模块对接收到的数据信息进行预处理后，再发送给zigbee网络中的路由节点，路由模块再与协调器进行无线通信，最后zigbee协调器通过串口通信将数据发送到上位机端。

12、优选的，协调器和传感器终端结点指示控制：

13、协调器：启动时led1闪烁，组网成功led1常亮，接收到数据led2闪烁；

14、终端结点:启动时led1闪烁，入网成功led1快速闪烁。

15、一种上述方法采用的监控系统：

16、室内环境检测单元对居住室内环境各项数据进行检测，包括室内温度检测、湿度检测、人体红外线检测、光照强度检测、室内烟雾情况检测、pm2.5值检测、可燃气体检测；

17、安防监测单元监测到有人入侵的情况下，与之联动的报警装置立即报警，包括人体红外传感器和与之联动的报警灯装置；

18、家电状态智能控制单元对环境条件和电器控制，包括节能灯开关控制、空调开关控制和电动窗帘开关控制；亮度、温度、湿度等数据检测，对灯光、窗帘、电器等设备控制；

19、各单元通过zigbee无线通信链路和智能网关进行通信。

20、所述的智能网关包括ipv4-ipv6双协议栈、无线传感网络和隧道技术，通过ipv4-ipv6智能网关，各节点选择连接ipv4或ipv6，通过基于双协议的无线传感网络，直接访问通信各个节点。

21、一种计算机远程终端，所述计算机终端存储监控调用程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的远程监控。

22、本发明与现有技术相比，其显著优点为：

23、(1)本发明的目的在于提供一种物联网智能家居系统主要基于zigbee无线传感网技术，实现家庭内部自组网，完成室内环境数据信息的采集、监测和家居控制；

24、(2)本发明通过嵌入式处理器arm cortex-a9核心网关使家庭内部网络与internet网、无线网路等互联通信，实现计算机或手机等终端控制；

25、(3)本发明设计在智能网关及终端网络设备上采用ipv4-ipv6双协议栈，使ip地址长度从以往的32位增加到128位，大大扩展了地址空间，从而提高自组网功能和增加监测传感器数量；

26、(4)本发明能很好地通过无线组网技术组建家庭网络和完成各种信息数据传输和通信，传感器控制技术进行家庭环境信息的采集、监测和状态智能控制，避免了在家里进行冗杂的布线，很好地解决了控制器与各个智能模块之间的无线通信，其具有可靠性高、功耗低、组网灵活等特点。

技术特征：

1.一种基于zigbee的物联网智能家居监控方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于zigbee的物联网智能家居监控方法，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的基于zigbee的物联网智能家居监控方法，其特征在于：所述的隧道技术是智能网关和协调器网络设备在数据传输过程中，通讯的一方将ipv6的包封装在ipv4包里，然后采用ipv4协议进行通信完成后在目的地再对其进行解析，得到相应的ipv6包。

4.根据权利要求1所述的基于zigbee的物联网智能家居监控方法，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的基于zigbee的物联网智能家居监控方法，其特征在于：协调器利用自身组网功能自组建zigbee无线网络，并接收各终端节点以及路由节点的入网请求；在有效的传输范围内，分布在各个不同位置的节点完成组网后，将会独立地进行数据的实时采集和监测任务。

6.根据权利要求5所述的基于zigbee的物联网智能家居监控方法，其特征在于：各独立检测的节点与cc2530模块之间通过串口连接，进行底层之间的数据通信；采集点采集和检测到的终端节点数据发送给cc2530，芯片处理模块对接收到的数据信息进行预处理后，再发送给zigbee网络中的路由节点，路由模块再与协调器进行无线通信，最后zigbee协调器通过串口通信将数据发送到上位机端。

7.根据权利要求1所述的基于zigbee的物联网智能家居监控方法，其特征在于：协调器和传感器终端结点指示控制：

8.一种根据权利要求1-7任一所述的监控方法的监控系统，其特征在于包括：

9.一种计算机远程终端，其特征在于，所述计算机终端存储监控调用程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法的远程监控。

技术总结
本发明公开了一种基于ZigBee的物联网智能家居监控方法和系统，多个ZigBee终端节点通过ZigBee无线通信链路和智能网关进行通信；ZigBee无线通信链路链接终端传感器节点、监测装置和控制终端；每个终端传感器节点匹配相应的ZigBee节点，以及一个协调器；各终端节点采集的数据及控制终端节点控制信号经ZigBee无线通信链路，发送到ZigBee协调器端，协调器通过串口与智能网关连接，把数据发送到处理器，处理器对接收的数据进行处理后，再由网关传输到外部网络。本发明实现家庭内部自组网，完成室内环境数据信息的采集、监测和家居控制。

技术研发人员：牛国锋,朱苗苗,张海榆
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12