基于ZigBee技术的家庭物联网系统设计与实现

发布时间：2017-04-08 16:07

  本文关键词：基于ZigBee技术的家庭物联网系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：家庭物联网系统结合了物联网的技术特点与家庭应用的特定需求,比传统智能家居系统拥有了更加丰富的内容和功能。除了能够让人随心所欲地控制室内居住环境,实现人对物的控制之外,还通过互联网、3G网络、家庭宽带网络、家庭无线传感网络等的有机结合,实现家庭环境中物与物、物与人之间的互联互通,给人们的生活带来更多便利。本文在分析比较现有家庭联网方案和短距离无线通信技术的基础上,提出了利用ZigBee技术构建家庭无线传感网络,实现家庭中多种感知设备的自动发现、管理和集中控制,利用互联网电视机或互联网机顶盒实现家庭网关功能,构建家庭物联网系统的解决方案。设计开发了ZigBee通讯软件,实现了适用于家居环境的网络拓扑结构及传感设备自动发现和自动配置功能,同时设计实现了运行ZigBee通讯软件的硬件模块,可以嵌入不同类型的家居设备中。设计开发了在互联网机顶盒上运行的嵌入式物联网中间件。中间件基于DPWS框架设计,采用面向服务的思想,支持设备的服务化,能够将传感器节点及家庭传感网络提供的功能封装为统一格式的服务,屏蔽底层硬件平台、网络协议的异质性,简化了应用的开发和部署。采用嵌入式物联网中间件和互联网机顶盒USB接口外设的形式实现Internet与家庭ZigBee网络中各节点之间的数据通讯功能,代替传统的单一功能的家庭网关设备,降低了家庭物联网系统的应用推广成本。
【关键词】：ZigBee 物联网 家庭网关 DPWS 物联网中间件
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外发展概况10-13
• 1.2.1 家庭物联网发展概况10-12
• 1.2.2 ZigBee技术发展概况12-13
• 1.3 本文的主要研究内容和章节安排13-15
• 第2章 基于ZIGBEE的家庭物联网系统需求分析15-24
• 2.1 业务需求分析15-18
• 2.1.1 实现不同设备之间的互联互通16-18
• 2.1.2 实现家庭内网与互联网的信息交互18
• 2.2 用户需求分析18-19
• 2.3 功能需求分析19-22
• 2.3.1 硬件功能需求19-21
• 2.3.2 软件功能需求21-22
• 2.4 非功能需求分析22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 基于ZIGBEE的家庭物联网系统概要设计24-39
• 3.1 家庭物联网系统架构设计24-26
• 3.2 家庭ZIGBEE传感网络设计26-35
• 3.2.1 传感网络拓扑结构设计27-28
• 3.2.2 设备统一编址设计28-30
• 3.2.3 无线数据通讯协议设计30-31
• 3.2.4 低功耗Zig Bee通讯模块硬件设计31-35
• 3.3 家庭物联网系统软件设计35-38
• 3.3.1 Zig Bee通讯软件架构设计35-36
• 3.3.2 嵌入式物联网中间件架构设计36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 基于ZIGBEE的家庭物联网系统详细设计39-55
• 4.1 ZIGBEE通讯软件详细设计39-45
• 4.1.1 主进程任务调度设计39-41
• 4.1.2 串口通讯交互设计41-42
• 4.1.3 数据存储管理设计42-45
• 4.1.4 网络通讯模块设计45
• 4.2 嵌入式物联网中间件详细设计45-54
• 4.2.1 框架层服务管理模块设计45-48
• 4.2.2 串口服务模块设计48-49
• 4.2.3 传统设备桥服务模块设计49-51
• 4.2.4 下载服务模块设计51-52
• 4.2.5 虚拟设备服务模块设计52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第5章 基于ZIGBEE的家庭物联网系统实现55-63
• 5.1 低功耗ZIGBEE通讯模块软件实现55-58
• 5.1.1 启动控制器实现55-56
• 5.1.2 串口交互指令解析实现56
• 5.1.3 设备参数管理实现56-57
• 5.1.4 组网通讯功能实现57-58
• 5.2 嵌入式物联网中间件实现58-62
• 5.2.1 服务管理功能实现58
• 5.2.2 串口通讯服务实现58-59
• 5.2.3 传统设备桥服务实现59-60
• 5.2.4 下载服务实现60-61
• 5.2.5 虚拟设备服务实现61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 基于ZIGBEE的家庭物联网系统测试63-70
• 6.1 测试环境63
• 6.2 测试内容63-69
• 6.2.1 设备互联互通测试63-65
• 6.2.2 设备联动功能测试65-66
• 6.2.3 通讯性能测试66-68
• 6.2.4 系统整体运行情况68-69
• 6.3 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果75-77
• 致谢77-78
• 个人简历78

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本文编号：293202