掌上家居

　　本系统设计的是小型家居智能管理系统，总体分三个单元，分别是底层对家电的实际控制和传感单元、实现数据转发处理单元、上位机操作单元(电脑终端、手机终端)。首先介绍一下系统的功能及运行流程，如图1所示。　　

 

　　功能介绍

　　可通过手机和PC平台，实时监测家居环境中的各种环境变量，如当前的温度、湿度、室内二氧化碳、浴室和厨房一氧化碳浓度、各个房间亮度、门锁状态、室内人体红外监测、非法入室警报等家居环境，并能针对各类不同的环境变化类型实时调节对应家电，如根据室内二氧化碳浓度，动态调节窗户，根据室内的亮度，动态调节灯光亮度，火灾烟雾检测报警等智能家居监控管理。PC和手机都是通过蓝牙通信的方式与数据转发处理单元进行通信，同时系统带GSM模块，手机可通过短信实现远程监控。

　　运行流程

　　底层控制单元采用多从机分布式组成家电控制节点和传感网络。各个从机实时采集各自的传感器数据和家电状态，通过nRF2401传输到中心转发单元，中心转发单元通过nRF2401接收底层各个从机的数据，通过识别地址，对相应数据进行提取打包处理，显示在LCD屏幕上，同时通过蓝牙发送给上位机，并接收来自上位机的控制数据，根据不同的控制数据类型，通过nRF2401转发到对应地址的底层从机，底层从机接收到控制数据之后进行指令提取，提取到有效控制指令之后执行相应操作。所有的家居智能管理功能全部由数据转发处理单元，底层各个从机采用星形通信结构，通过地址分配和控制类型，可进行从机的扩展，满足不同家居环境的应用需求。

　　关于系统的通信方案

　　底层从机通过nRF2401通信模块与中心数据转换单元通信，数据转换单元通过蓝牙模块与上位机通信。为何要使用蓝牙?对于本系统，考虑的是兼容性和安全性的因素，如今的手机、电脑、掌上电脑等基本都自带或可扩展蓝牙，生活当中蓝牙是一种使用范围相当广的短距离无线通信方式，由于采用扩频调频技术，且免通过许可就可直接使用，因此采用蓝牙可以非常容易地和各种蓝牙设备建立连接，非常便捷，网络性和安全性非常高。对于底层的从机，为何还要使用nRF2401通信模块呢?首先蓝牙有通信距离短的局限性，通信距离大概是4~6米，对墙体的穿透性非常差，对于房屋中的墙体结构，有非常大的局限性，但我们不能舍弃蓝牙，由于nRF2401具有地址功能，并能实现多机通信，且通信距离远，空旷地可达100~400米，经实际测试，信号能穿透4~5道墙，满足家居环境的要求，有效弥补了蓝牙通信距离短的问题，又发挥了其良好兼容性和安全性的优势，因此采用多通信方式和数据中心转发机制的星形通信结构，简单可靠。上位机与底层控制节点完全隔离，便于维护和扩展控制节点，具有物联网应用特性，通过WiFi等网络读取家电状态和其它各种传感数据。