智能家居网关与信息推送的分析与研究

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物联网是将物与物的信息连接起来,快速的让人们感知以便了解客观世界的信息,并能够做出相应的决策。智能家居(smart home,home automation)信息的快速感知能够帮助人们快速了解家居信息,便于做出积极的响应。它以住宅为平台,利用网络通信技术、安防技术、控制技术和信息管理技术等将家居生活有关的信息集成,形成高效的住宅设施信息和事务管理系统,提升家庭安全与便利性,达到环保节能居住环境。智能家居使用物联网技术将家居设备连接,进行各种设备的信息采集与控制,达到远处遥控、防盗、环境监测等目的。提高智能建筑的居住功能,提供详细的信息交换功能。信息推送是通过相应的技术,在外网上定期或不定期传送必要的信息来减少用户访问过载的新技术。它可自动传送信息给用户来节省网络流量和搜索时间,可以根据用户的需求过滤信息,定期推给各类用户,帮助发掘有用户价值的信息。智能家居信息的推送就是使用这种技术,采集家居设备信息和过滤分析,并将有用的信息传递给用户。本文分析和研究了智能家居信息推送系统存在的主要问题和使用的关键技术,在分析现有推送系统的功能基础上,针对智能家居的信息推送,提出了适应现代智能建筑需求的家居设备状态推送策略算法及信息传输和存储方法,主要解决了以下几个问题:家居设备数据采集;数据过滤和融合;家居网关数据的并发传输;推送数据的存储方法;家居设备监控数据推送策略等问题。监测数据采集方面利用Zigbee无线传感网络架构,完成智能家居监测数据采集控制器设计,主要包括终端节点,路由器节点,协调器,家居网关等设计。建立通用传感器接口,主要设计环境监测类节点,安防类节点,家电类节点。主要采集两大类信号:红外热释电、门磁、窗磁等单位数字信息和温度、湿度、有毒气体浓度等多位数字信息,采集数据接口设计可以根据外接传感器进行配置。数据传输利用Zigbee无线网络架构的节点设计无线通信节点及其接口,路由器节点具备无线路由功能,各节点使用无线安全通信协议,设计握手协议、设备节点识别协议、信息加密、通信信息规则。协调器与网关采用串口连接传输数据。数据在家居网关进行数据过滤,采用传统的数据筛选方式,对重复设备数据和各传感器密集采集的大量数据进行过滤,筛选适合智能家居监控系统的有效数据,然后再上传到上端服务器,减少大量的家居网关到上端服务器的信息流量,减轻并发传输过程中的服务器的负载处理。家居监控数据的存储问题是众多系统中都面临的问题,大量的实时的数据采集必然造成大量数据的存储,而这些数据有随时造成过期监控数据,怎样有效存储这些数据,既能反映过去的设备状态,又能及时反映现在的实时状态数据,并且不能由于不断采集的大量监控数据造成数据库的急剧膨胀而大量消耗计算机的存储资源,提出使用动态数据库的方式存储监控数据,系统阈值设定,定时清理或转储过期的数据,避免出现数据库的数据量急剧膨胀的情况,无限制的消耗存储资源。无线数据传感网络与上端服务器采用TCP/IP并发传输方式。由于大量家居网关需要上传到推送服务器,推送服务器要及时处理和存储各类监控数据,并及时推送,减少推送时延,特别是对安防节点的数据推送尤为重要。因此在服务器端利用并发技术提出一种并发接收家居网关数据的传输接收方法,大大提高了监控数据传输效率,为即时推送消息奠定了基础。家居设备监控数据推送策略采用手动推送和自动推送方法。每类算法都包括按用户名字推送,别名推送,标签推送,广播推送方式。手动推送只要是单一设备信息推送,可以人为筛选匹配数据库中某些重要或紧急数据推送给需要的一个或一部分用户,可按用户名,别名,标签和广播方式推送。自动推送是按照时间,设备类型,设备地址,优先程度等筛选数据库监控数据进行定时或不定时推送,当系统标记有紧急数据时,如安防监控设备发出的信息,立即推送给用户。系统监测数据管理设计方案,能够存储和显示监测数据,并通过AndroidPN开源项目设计实时推送系统推送家居设备信息至手机等智能设备平台上分享信息,并且在移动设备和推送平台之间采用socket长连接使得服务器能够在发生异常状况的时候自动向用户推送警告信息。最后为测试系统搭建了仿真平台,对服务器、网关、客户端等进行了功能测试,并实现基于AndriodPN的家居设备信息推送系统,实验结果表明该设计系统能够满足应用期望要求,具备一定的实用性和借鉴意义。
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