基於ZigBee技術和Android系統智慧家居系統的設計
1 概述
隨著科學技術的迅速發展，生活水平的不斷提升，人們越來越注重家居生活的安全與便利，從而推動了智慧家居走入了人們的生活。智慧家居是以住宅為平臺，利用先進的計算機技術、網路通訊技術、綜合佈線技術、自動控制技術等技術，融合家庭需求，將家中的各種裝置（如照明系統、窗簾控制、家電控制等）全部接入到網路當中，對家居狀態進行遠端的監控和管理，最佳化人們的生活方式[1]。
2 總體設計
本文結合使用者需求，從功耗、經濟、操作等方面入手[2]，提出了基於Android和ZigBee的智慧家居控制系統，系統總體設計，如圖1所示。本系統由ARM家庭閘道器模組、ZigBee 模組和Android客戶端組成。其中ARM家庭閘道器模組為中心控制單元，透過ZigBee 模組收集各個感測器採集的各項資料，將資料透過網路實時反饋到Android 客戶端，同時使用者可經過Android 客戶端遠端控制家電裝置。
3 系統硬體設計
該系統硬體主要分為ARM家庭閘道器模組、ZigBee 模組。
3.1 ARM家庭閘道器模組
ARM家庭閘道器模組作為系統的核心，用來連線ZigBee網路和外部Internet網路。採用Cortex-A8處理器，加上SDRAM、Flash和串列埠等基本模組，外加Internet模組及ZigBee模組，使網路通訊效能更為強大，家庭閘道器結構如圖2所示。一方面負責連線ZigBee網路，並利用ZigBee網路獲取各種感測器採集到的資料資訊;另一方面將感測器採集到的資料資訊，打包成網路資料流，透過外部Internet網路傳送至手機端，同時對遇到的緊急情況如煤氣洩漏、漏水等，將進行聲音報警併發送簡訊給手機客戶端，並執行相應地操作[3]。
3.2 ZigBee模組
ZigBee模組採用採用TI公司推出的新一代SOC晶片CC2530晶片，該晶片包括了極好效能的一流的RF收發器，工業標準增強型8051MCU，系統中可程式設計的快閃記憶體，8KBRAM等功能[4]。ZigBee 網路由一個協調模組以及多個路由模組和多個終端裝置節點模組組成。
ZigBee協調模組是ZigBee網路模組的核心，負責啟動整個網路，包括無線感測器網路的建立、連線、退出以及網路地址的分配。協調模組主要涉及網路的啟動和配置，一旦這些都完成後，它又成為路由模組，允許其他裝置加入網路，擴大訊號傳輸範圍的作用。ZigBee裝置節點模組主要負責對感測器節點的資料進行採集和處理，並控制各種家電裝置。
4 系統軟體設計
本系統軟體是採用Android開發的APP，包括家居控制、家居檢測、音樂系統、生活模式設定等模組。家居控制模組可以對家電裝置，如空調、電視等進行控制，還可以進行對燈光、插座、窗簾、遙控等進行控制，介面如圖3所示;家居檢測模組可以透過各感測器獲取到室內與室外的溫溼度，光照度，煙霧等資料，介面如圖4所示;音樂系統是為家居系統提供背景音樂，無論在哪個房間，哪個位置都能聽到優美的音樂;系統支援4種常見生活模式設定，普通模式、會客模式、外出模式、睡眠模式等，透過不同生活模式的.簡單設定，使系統智慧實施場景佈置、報警聯動等功能。
5 總結
本文將ZigBee無線技術與Android智慧作業系統緊密結合，運用到智慧家居中，有很高市場應用價值。但是本系統只是依據一個住宅模型進行設計，還沒有應用到實際的家庭中，研發技術還有待於進一步的提高，在物聯網技術與4G網路技術不斷髮展的今天，如何將這些技術應用到智慧家居控制系統上來，提高系統的高應用性和高可用性，使之能更好地為人們的家居生活提供便利，是需要我們繼續深入研究的[5]。
參考文獻：
[2]屈偉明.基於物聯網的智慧家居遠端控制系統設計與實現[J].電子技術與軟體工程，2014.4.
[3]朱祥賢.基於Android和ZigBee的智慧家居系統設計[J].數字技術與應用，2014.9.
[5]姜宇航.基於物聯網的智慧家居控制系統設計[D].吉林大學，2014.5.