摘 要：近年来，在多方面利好因素的影响下，使得我国各个领域都得到了良好的发展壮大，从而推动了我国物联网一体化技术的良好发展。在这种发展趋势下，智能家居系统逐渐被人们大范围地运用到了人们生活之中，智能家居系统其实质是将各类家具设备进行有机的融合，并且实施智能化的管理，促使人们现实生活信息化和智能化水平不断提高。这篇文章主要针对物联网智能家居中安防系统的设计和运用展开全面深入的研究分析，在整个智能化安防系统中切实地利用最先进的科学技术，借助传感器设备来针对建筑内部所有信息数据进行统一收集和处理。在针对建筑结构内的安防系统进行设计工作的时候，切实地运用电子设备、移动终端以及外界服务器等装置，创设个人家用智能家居系统，从而更好地完成身份判断、环境监测、移动物体监测、远程监控的任务，经过大量的实践运用发现智能家居系统在保证建筑物的安全方面具有良好的作用。

关键词：物联网;智能家居;安防系统;ZigBee

随着智能化应用的飞速发展，使得人们的思想意识出现了明显的变化，人们对家庭生命和财产安全越发关注。就以往家居报警装置来说，在安防效果方面较差，其中还存在诸多的问题，所以已经无法满足人们对安防系统的实际需要了。在科学技术水平不断提升的发展形势下，使得无线监控技术以及信号处理技术得到了显著的进步，再加上嵌入式技术的辅助，从而推动了无线远程监控系统被人们大范围地加以运用，促进了家居安防系统逐渐从有线过渡为无线。利用智能家居系统可以有效地针对家中温度、湿度、烟雾、光线等多个方面加以实时监控，从而促进人们生活安全性和舒适性不断提升，这篇文章主要围绕物联网技术在智能家居系统的实际运用展开深入的研究，希望能够对我国智能家居行业的发展有所帮助。

1 智能家居安防系统现实作用

因为智能家居安防系统的核心作用就是针对整个系统内所设置的各个设备的运行情况进行全面的监督，并且在出现任何故障的时候能够第一时间进行报警。通常来说，智能家居系统可以被划分为两个模块，即：无线传感器模块以及报警模块。其中前者的作用就是对系统运行过程中产生的各种信息数据进行统一的收集和传递。而报警模块主要是在系统出现故障的时候发出警报。报警模块中不但设置了专门的报警装置，并且也安设了专门的处理器和存储设备。报警模块在接收到无线传感器所传递的信息之后，将信息进行分析和存储，在遇到故障问题的时候，会进行报警。一旦室内出现火灾的情况，在室内温度达到设定的范围的时候，系统就会自行对业主以及物业发送信息进行报警。再有，如果发现煮饭所使用到的电器在长时间没有关闭的时候，系统能够完成电源的切断处理。业主可以利用网络来对智能家居安防系统进行设置和控制，并且能够实时远程查看室内安全情况。智能家居安防系统主要涉及下面几个方面的功能。

1.1 防盗

防盗的功能主要涉及住宅内部防盗以及外部防盗两种，其中住宅外部防盗设备通常都会被人们安设在住宅的入口位置。在住宅入口门结构上设置门磁开关，在有人进入的时候可以被防盗系统发现。在住宅的玻璃结构上安设玻璃破碎探测器，在安全防盗网结构上设置重力感应系统。如果有人使用外力破坏玻璃闯入住宅，或者是有人破坏防盗网，防盗系统都会发出警报。住宅内部防盗系统通常就是在室内空间安设红外系统，如果检测到有人进入，那么就会触碰警报装置，系统就会自行发出警报。

1.2 防火灾功能

通常来说，人们都会在家庭住宅的屋顶结构上安设烟感设备，在墙壁上设置温度感应装置，在室内出现火灾情况的时候，天花板的烟感设备就会感应到室内温度的升高或者是存在烟雾的情况，这个时候智能家居安防系统就会启动灭火系统，自行进行救火，并且还会进行报警，尽可能地将危害控制在最小的范围。

1.3 防可燃气体泄漏

在厨房中设置空气检测设备，如果检测到室内空气质量出现任何的巨大波动，或者是存在大量的可燃气体的时候，智能家居系统就会自行开启窗户，随后发出警报。

1.4 设备意外情况

如果智能家居系统中所设置的设备出现突发状况的时候，主人煮饭设施长时间没有关闭，这个时候智能安防系统就会自行断开设备的电源系统，从而规避危险事故的发生。

2 ZigBee技术特点

2.1 功耗低

尽管ZigBee传输宽带较低，但是其所需要的能源量较少。

2.2 成本低

因为ZigBee是共享资源所以不会涉及专利费用的问题。

2.3 时延短

在整个智能家居系统之中，将ZigBee加以运用能够有效的提升系统的运行效率，并且成本较低。

3 ZigBee技术在智能家居行业的发展前景

随着无线传感器网络技术的广泛应用，使得智能家居行业得到了快速的发展，并且在全球开启了计算机、互联网之后的世界信息产业的第三次浪潮。很多的发达国家都在物联网技术研究方面投入了较多的精力，在这种形势下我国也跟随设计发展趋势，制定了感知中国发展战略，有效的推动了我国物联网技术的快速发展。就实际情况来说，物联网能够快速发展的主要动力就是ZigBee技术在无线传感器网络中的应用，其实质是将传感器与互联网充分融合在一起，从而能够完成对物体的感知和远距离控制，这样就可以高效的完成物品之间的信息传递。现如今，ZigBee技术是整个物联网系统中最为重要的传感性能基础，其可以十分高效地利用较少的能量来完成接力式的信息数据的传递。ZigBee技术所具有的最为突出的特征就是能耗低，抗干扰能力强，扩容性强，后期维护效率高等等，当下，ZigBee技術因为具有突出的特点，所以被人们大范围地运用到了公共安防、智慧城市、智能家居系统等多个领域之中。

4 系统整体架构

系统主要包括三部分内容：主控制器、传感器、执行器。其中传感器的主要作用就是针对系统运行中所涉及的各项信息数据进行收集、处理和传递，并且对执行装置进行有效的控制，并完成指定的工作。主控制器选用ARM芯片S3C2440A作为处理器，主控制器系统选用Linux系统，软件程序选用Qt开发，拥有实时采集、显示各项传感器参数的功能，现场无线传感器将获得的信息数据传递到主控器设备之中，由主控制设备针对各项参数数据加以统一的处理和反应，通过执行器反馈动作。[1]

5 系统硬件设计

5.1 传感节点设计

（1）防区传感器的选择及布局。经过统计分析我们发现，传感器设备的整体水平往往与整个系统的运行情况会存在直接的关联，所以挑选利用是当的传感器设备在保证系统稳定运行能够起到积极的影响作用。通常来说，家居中极易造成危险事故，诸如：火灾、煤气泄漏或者是非法入侵等等，所以在室内各个空间都安设温度传感器设备，能够实现对室内空间的实时监控的作用，例如：在卧室、书房以及厨房等空间安设光感烟探测器能够有效地对火灾情况进行预判。在厨房内安设可燃气体探测器可以完成对天然气的监测，这样就可以在出现天然气泄漏情况的时候进行报警。在门窗结构上安设热释电传感器能够实时监测到系统异常启动的情况，在遇到异常情况的时候可以利用远程控制系统来进行报警，从而尽可能地规避危险事故的发生。

（2）射频模块的设计。无线射频模块中安设的是ISM频段的NRF905模块，其运行效率为50kbps，设置了有125频道，在系统内设置了CRC，能够对点对点通信地址进行控制，具备良好的GFSK调控作用，所以其抗干扰的能力较强，可以为多点通信和调频通信给予良好的辅助。

5.2 主控制器设计

主控制器包括以下几个单元：信息处理模块、输入输出模块、电源模块及报警模块，具有远程通信、近距离通信、报警及显示等多种功能。其所使用的微处理器S3C2440A基于ARMv9系列核心，其突出特点是其处理器核心包含16/32位精简指令集（RISC）微型处理器。该主控器提供了一种低功耗、高性能微型控制器的解决方案。通过采用市电+蓄电池两种供电模式，系统稳定性、可靠性得以提高。当市电正常供电时，蓄电池模块处于充电状态，当市电被切断时，蓄电池提供备用供电，同时主控制器发出报警信号，提示使用者状态异常。[2]

6 系统软件

6.1 传感器节点软件

因为此类系统通常都是针对的普通家庭用户，所以检测覆盖的范围通常不大，经过测试NRF905模块在最低功率的时候，通信距离可以满足实际的需要，所以选择利用的是星形网络。整个网络中底部阶段所运用的是一个完整的程序系统，系统通电之后会结合传感器恶运行情况来对程序模块是不是开启进行判断，如果重新安设专门的传感器，那么系统可以自行完成模块的调节，从而有效地提升软件设计的整体水平，并且还可以提升系统的扩展性。

6.2 主控制器软件

因为主控制器的作用是维持多个系统的通信，并且还需要进行各种复杂的计算方法，以及实施数据的解析，所以在针对主控器程序进行设计工作的时候，务必要对其实时性加以侧重关注。[3]

7 结语

在最近的几年时间里，在多方面利好因素的影响下，使得我国物联网技术整体水平得到了显著的提升，从而使得物联网热度不断提高，民众生活水平的不断提高有效地推动了人们对高品质生活的追求，从而為智能家居系统的发展带来了良好的基础。

本文设计的基于ZigBee技术的物联网安防系统，不但克服了常规安防系统误报率较高、功能简单、不能实时远程报警等缺点，而且在低功耗、稳定性上具有较大的优势，本系统能够在居室内达到防控报警的作用，从而保护人民群众的生命和财产安全，具有一定的市场应用前景。

参考文献：

[1]钟玮琦，武瑞佳，徐东英.基于区块链技术与ZigBee技术的建筑消防系统[J].物联网技术，2020，10（09）：92-95.

[2]张雅娟.智能家居的物联网技术及其应用分析[J].计算机产品与流通，2020（10）：33+35.

[3]刘勇.基于ZigBee的无线传感器网络定位技术[J].计算机产品与流通，2020（10）：104.

[4]李梅芳.物联网在智能建筑安防系统中的应用[J].中国科技信息，2020（16）：56+58.

作者简介：张天伦（1986— ），男，汉族，北京人，硕士，工程师，研究方向：建筑智能化。