基于无线网络的智能家居系统设计(二)

所以，由无线传感器的概念，我们可以发现它可以收集数据、处理数据和传输数据。而要实现这三个作用，它需要有三个基本组成要素，即传感器、需要被感知的对象和需要对象信息的用户。

（2）ZigBee技术：ZigBee技术是一种低功耗的局域网协议，具有低速和短距离传输特点。ZigBee协议模型类似于OSI七层模型，但不同的是它只有五层。按照从上到下的顺序，ZigBee协议模型少了OSI模型中的会话层和传输层。ZigBee技术所支持的三种网络拓扑结构为：星型、网状型和树形。

（3）可穿戴设备：可穿戴设备是一种微电子设备，分很多种类，有的可以让用户直接穿在身上，有的便于携带，有的能够合成到用户的衣服上，甚至还有的能植入到用户身体里。例如现下的智能手环、谷歌眼镜和智能手表等。可穿戴设备[6]能够连接到人体，成为人们经常携带和使用的工具。传统智能家居能够通过安装手机应用使用手机，或者安装软件操纵电脑，抑或直接通过特定的智能家居遥控器来控制智能电灯、智能窗帘等。但这些方式普遍让消费者觉得体验感很差，而可穿戴设备利用软硬件设备合成语音识别模块，通过发送指令及与云端的交互来实现对智能家居内部终端设备的控制，将使我们的生活更加智能化。

（4）语音识别技术：该技术的原理是将人类的语音内容通过语音识别算法筛选出主要词汇后将其转换成计算机可读的程序，常用的语音识别算法有DTW和HMM。近些年，该技术的应用领域主要在两个方面：一是一些基于云计算的语音识别的平台，二是某些嵌入式的语音识别芯片。不少终端设备也使用了该技术，例如智能手机、掌上电脑、家用电器等，人们可以通过语音遥控这些设备的很多行为，十分便捷。

（5）智能网关：作为智能家居系统的心脏，智能网关[7]能够把家居中的网络设备和外部网络使用的两种不同的协议进行互译，以实现家居系统信息的传输和共享。智能网关的功能十分强大，在网络连接方面，既连接着家居的内部网络，也连接着Internet。而且作为家居内的传感器节点，它负责控制终端设备，进行信息的收集和传输。

该系统内网中，使用的网络协议是ZigBee协议，ZigBee协议为信息提供了高容量的存储空间和基本的输入、输出功能。因此，网关能够将系统内所有传感器节点和终端节点收集到的信息上传给服务器。终端设备就可以通过Internet访问服务器后得到用户所需的信息，或者通过终端设备向智能家居系统里的控制设备和用电器发送命令。此外，家庭内部的警报信息也会通过该智能网关自动的发送到用户的终端设备中。

（6）终端设备：无线智能开关、无线温湿度传感器、无线智能插座、无线人体红外线探测器。

（7）智能家居与可穿戴设备的融合：可穿戴设备的身份验证、智能家居与可穿戴设备的通信、可穿戴设备对智能家居的控制。

三、总结

本文中重点介绍了系统各个子模块的功能及应用并对其中出现的问题进行讨论。系统采用了星型拓扑结构来构建整个智能家居，其中包括众多的节点。以智能网关为核心，家居内部使用ZigBee协议进行通信，外部连接到Internet。各个终端设备将信息发送到网关，网关根据用户发来的指令进行统一的控制与管理。

智能家居目前的问题有两个：（1）安全性不足，用户通过操纵智能网关来操纵终端设备，按照以往使用的账号和密码形式登录手机或者电脑进行操作，其登录账号和密码易遭受黑客攻击。受攻击的用户不但会丧失对智能家居的控制权，甚至还会泄漏个人信息，造成极为严重的后果。（2）用手机应用程序或者电脑软件、网页等操纵智能家居的方式十分繁琐，用户为了达到同样的目的可以需要完成一系列更为复杂的动作，扭曲了智能化家居方便人类的本意，导致用户的居住体验不佳。故本文创新点是将可穿戴设备加入智能家居从而克服了以上两个缺点。

通过身份认证技术，将智能家居与可穿戴设备连接到一起，可穿戴设备向智能网关发送命令，用户将不需要通过账号加密码的方式来登录手机应用程序或登录网页进行操作。只有持有此可穿戴设备的用户才有唯一控制智能家居的权限，提高了家居系统的安全性；通过给可穿戴设备增加语音芯片，提供了一种更为便捷的操纵智能家居的方式，用户可以通过语音完成人机交互的动作，而不是再采用传统的按键或者触摸的方式解决家用智能电器的设置。故而给用户增加了很大的便利性。