基于无线传感器网络的智能家居系统的设计(2)

　　（5）网络协议。物理层处于最底层，是整个开放系统的基础，提供信号调制和信号的无线接收和发送技术；数据链路层要为终端设备间的数据通信提供传输媒介及其连接。主要责任是让数据成帧，帧检测，媒体访问和差错控制；网络层主要完成路由的生成和选择；为两个端系统的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，控制数据流的传输，保证通信服务质量；应用层是开放系统的最高层，直接为应用程序提供服务的，包括一系列基于监测任务的应用层软件；能量管理平台主要管理传感器节点如何使用能源，在各个协议层都需要考虑节省能源；移动管理平台检测并注册传感器节点的移动，维护到路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置；任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。
　　3 家用电器和网络节点
　　在智能家居中我们实现的是对家用电器的智能化，就是通过嵌入电器中的控制节点来实现这些功能，但是家用电器根据其功能和作用可以分为智能家电和非智能家电。智能家电就像空调，它可以在温度达到其设定的温度是转换为睡眠状态。非智能家电就像电视，我们不仅仅实现开关机，还要加入一些复杂的指令来实现选台等一些别的功能。因此我们把节点分为简单的控制节点和复杂的控制节点两类。简单的控制节点就是实现开关功能，复杂的控制节点不仅要实现开关功能，还要实现电器的一些复杂功能。区别了简单的控制节点和复杂的控制节点，可以减少成本和提高网络的效率。
　　（1）网络结构。无线传感器提供两种网络结构：星型网络结构和点对点网络结构。在家庭网络中，我们是通过网络协调器来实现家用电器的控制，所以我们主体上是选用星型网络结构，但是在一些家电中，由于它们之间的特殊关系，像电视机和录像机，因为如果人在户外又想回到家里就可以看到错过的比赛或新闻，这时就需要用录像机把比赛或新闻的情况录下来，这个时候电视机和录像机之间就有一种必然的联系，因此我们就在一些这样的家电中采用点对点的网络控制，这个节点开启了，不再发别的指令去开启录像机，通过电视的节点就可以控制录像机中的节点。
　　（2）网络组成。完整的智能家居系统包括：网关是实现家庭网络和外网的连接口，这样我们可以通过INTERNET来对家庭网络中的网络协调器进行指令传输。GPRS系统，有了该系统我们可以通过移动通信网络用手机实时的对家庭网络进行监控。网络协调器，实现对嵌入在家用电器中的控制节点进行指令控制，从而实现对家用电器的远程无线控制，同时它还需要多种通讯协议转换功能。
　　4 分析与测试
　　基于无线传感器网络的智能家居系统的测试分为三个部分。第一，硬件可靠性测试。由于各个从节点的工作环境不同，因此主要针对各个从节点的硬件进行全面测试。主要包括ESD、高低温、阳光直晒、跌落等各项测试。第二，软件可靠性测试。测试方法主要是进行各模块功能测试。测试方法为等价值划分法、边界值测量法和场景法。测试步骤主要是使用等价值划分法来划分测试模块边界，然后使用边界值测量法来对边界进行检验，最后使用场景法模拟用户使用来测试实际功能。测试结果显示各模块工作良好，对用户操作的响应及时，界面友好。第三，无线网络的抗干扰测试。本系统的设计基于无线传感器网络的智能家居系统的设计与实现目标是家用系统，主要测试方法是在系统正常工作后，同时运行一些常见的2.4G 无线设备进行同时工作，观察本系统的工作状况。主要测试设备是WIFI 和蓝牙系统。结果表明在同时使用WIFI和蓝牙的环境下，系统工作良好，并没有受到任何干扰，显示出良好的无线抗干扰性能。
　　5 结语
　　以上分析与测试表明，基于无线传感器网络的智能家居系统使用方便，界面友好，扩展性与可靠性较强，对于想要提高生活质量，提升家居管理方式的应用场合，具有很高的使用价值。
　　参考文献：
　　[1]王漫，何宁，裴俊，等.面向无线传感器网络应用的嵌入式操作系统综述[J].计算机应用与软件，2007（6）：79-84.
　　[2]何宁，王漫，方昀，等.面向无线传感器网络应用的传感器技术综述[J].计算机应用与软件，2007（9）：87-92.
　　[3]王淑华，陈国定，赵国炳.一种无线传感器网络能耗模型及有效性分析[J].计算机应用与软件，2011（2）：112-116.
　　[4]于海斌，曾鹏.智能无线传感器网络系统.北京：科学出版社，2006.
　　[5]丁镇生著.传感器及其遥控遥测技术应用.北京：电子工业出版社，2002.
　　[6]刘敢峰，吴明光.家庭自动化几种主流网络协议.电子技术应用，2003.2.

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