發(fā)布時間：2017-07-02 20:18

  本文關(guān)鍵詞：基于無線傳感網(wǎng)及電力載波通信混合組網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)

  更多相關(guān)文章： Zigbee PLC WiFi干擾 智能家居系統(tǒng)

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,Zigbee因其低成本、低功耗、低傳輸率、無需布線等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)終端的各項環(huán)境指標監(jiān)測[1-4]。智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個重要發(fā)展方向,經(jīng)歷了從同軸線到RS485線再到Zigbee為傳輸媒介的更迭。當下智能家居的研究普遍是以Zigbee為主干網(wǎng),相比有線網(wǎng)為主干網(wǎng),Zigbee有著不需布線、易于組網(wǎng)等優(yōu)點。但是Zigbee低功耗無線網(wǎng)的與生俱來的衍射能力弱、穿墻能力差等缺點限制了它的應(yīng)用。除此之外,由于Zigbee使用的是2.4G免許可證頻段,這將會使得原本在室內(nèi)傳播衰減較大的Zigbee信號更容易受到來自于2.4G頻段的干擾,這包括WiFi、藍牙、微波輻射等,由于WiFi發(fā)射功率大,所以Zigbee作為主干網(wǎng)在室內(nèi)傳播主要受到來自于WiFi的同頻干擾[5-10]。本設(shè)計首先介紹了WiFi所使用的802.11協(xié)議和Zigbee所使用的802.15.4協(xié)議在2.4G頻段的性質(zhì),從理論去分析兩者的干擾,然后設(shè)計實驗從信道數(shù)、頻率偏差、Zigbee網(wǎng)絡(luò)與WiFi網(wǎng)絡(luò)距離等參數(shù)去測量兩者的干擾。雖然有很多方式去減輕兩種網(wǎng)絡(luò)之間的干擾問題,如在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中采用頻率捷變機制,降低WLAN網(wǎng)絡(luò)的占空比等。但是當以住宅為背景的時候,Zigbee受到的干擾不僅來自于內(nèi)部,也受到來自于鄰里的WiFi網(wǎng)絡(luò)。所以在此基礎(chǔ)上,提出了基于Zigbee的電力載波通信(Power Line Communication,PLC)混合組網(wǎng)型智能家居。PLC直接利用電力線通信,智能家居以住宅為背景且家庭住宅墻內(nèi)又遍布電力線,智能家居利用PLC為主干網(wǎng)有著無需重新布線的優(yōu)勢,用于PLC的通信各設(shè)備及模塊都可以直接通過AC/DC模塊從電力線中取電,電力線既是通信主干網(wǎng)又是電源供給網(wǎng)。智能家居必然涉及到對家居的控制,采用PLC為主干網(wǎng)可以通過PLC通信模塊直接控制繼電器來達到控制家電開關(guān)的目的,相比純Zigbee網(wǎng)絡(luò)對于家電的控制,該系統(tǒng)更為簡單實用。Zigbee作為PLC網(wǎng)絡(luò)的延伸,有著低功耗和組網(wǎng)靈活的特點,特別適合作為傳感器終端來監(jiān)測環(huán)境變量。本設(shè)計采用KQ330芯片作為電力載波通信芯片,采用S3C2440作為主控芯片,CC2530作為Zigbee通信芯片。論文的重點在于研究Zigbee在室內(nèi)環(huán)境中的表現(xiàn)及基于Zigbee和PLC混合組網(wǎng)的智能家居。實驗結(jié)果證明,相比純Zigbee網(wǎng)絡(luò),混合組網(wǎng)有著更多的優(yōu)勢,基于Zigbee和PLC的混合組網(wǎng)智能家居系統(tǒng)有著優(yōu)良的性能和廣闊的市場前景。
【關(guān)鍵詞】：Zigbee PLC WiFi干擾 智能家居系統(tǒng)
【學位授予單位】：深圳大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TN92;TU855
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 智能家居研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本設(shè)計研究內(nèi)容12-14
• 第2章 Zigbee技術(shù)與電力載波技術(shù)概述14-21
• 2.1 zigbee技術(shù)簡述14-18
• 2.1.1 Zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)15-16
• 2.1.2 Zigbee網(wǎng)絡(luò)體系16
• 2.1.3 拓撲結(jié)構(gòu)16-17
• 2.1.4 協(xié)議構(gòu)架17-18
• 2.1.5 CSMA-CA機制18
• 2.2 電力載波技術(shù)概述18-21
• 第3章 Zigbee室內(nèi)性能測試21-28
• 3.1 Zigbee受到WiFi干擾的理論分析21-24
• 3.2 Zigbee受到WiFi干擾實驗24-27
• 3.3 Zigbee受到WiFi干擾實驗總結(jié)27-28
• 第4章 基于Zigbee及PLC的智能家居組網(wǎng)分析28-31
• 4.1 智能家居系統(tǒng)的需求分析28
• 4.2 方案設(shè)計28-29
• 4.3 基于Zigbee及PLC的智能家居的組網(wǎng)方式29-31
• 第5章 基于Zigbee及PLC的智能家居硬件設(shè)計31-40
• 5.1 ARM嵌入式網(wǎng)關(guān)31-32
• 5.2 電力載波通訊模塊32-34
• 5.3 Zigbee通信模塊34-35
• 5.4 傳感器模塊35-39
• 5.4.1 溫濕度傳感器35-36
• 5.4.2 光照傳感器36-38
• 5.4.3 煙霧傳感器38
• 5.4.4 電路開關(guān)控制器38-39
• 5.5 串口通信模塊39-40
• 第6章 基于Zigbee及PLC的智能家居軟件調(diào)試40-48
• 6.1 ARM嵌入式的Linux系統(tǒng)搭建40
• 6.2 家庭網(wǎng)關(guān)軟件總體構(gòu)架40-41
• 6.3 人機交互界面設(shè)計41-42
• 6.4 家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序開發(fā)42-43
• 6.5 電力載波通信協(xié)議的設(shè)定43-44
• 6.6 Zigbee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實現(xiàn)44-46
• 6.6.1 Z-Stack協(xié)議棧簡述44-45
• 6.6.2 Z-Stack設(shè)置45-46
• 6.6.3 Zigbee軟件開發(fā)流程46
• 6.7 Zigbee通信協(xié)議的制定46-47
• 6.8 溫濕度、光照、煙霧傳感器程序設(shè)計47-48
• 第7章 基于Zigbee及PLC的智能家居功能測試48-54
• 7.1 通信模塊測試48-50
• 7.1.1 測試PLC主干網(wǎng)是否正常通信48-49
• 7.1.2 測試PLC網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性49-50
• 7.2 整體系統(tǒng)測試50-52
• 7.3 總結(jié)與展望52-54
• 參考文獻54-56
• 致謝56-57
• 攻讀碩士學位期間的研究成果57

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 竇強;葛鑫;冉述;宋東;曾杰;;智能家居發(fā)展現(xiàn)狀研究[J];科技視界;2015年18期

2 余謙;;低壓配電網(wǎng)載波通信技術(shù)的研究與發(fā)展[J];物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);2015年05期

3 朱敏玲;李寧;;智能家居發(fā)展現(xiàn)狀及未來淺析[J];電視技術(shù);2015年04期

4 林維明;華曉輝;王東方;;低壓電力線通信的現(xiàn)狀與展望[J];電力系統(tǒng)通信;2007年02期

5 孫海翠;張金波;;低壓電力線載波通信技術(shù)研究與應(yīng)用[J];電測與儀表;2006年08期

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本文編號：511073