基于XMPP协议的智能家居环境监测系统的设计与实现

摘要

现代社会环境污染日益加剧，人们对健康问题非常重视，如何利用最新技术来监测家居环境状况，成为智能家居发展领域的一个重要分支，也是研究的热点之一。目前的研究多集中在传感网络端的设计，而数据通信端则缺乏统一的标准，数据通信方式多样，各种产品难以兼容，缺乏可扩展性。
　　受XMPP协议在即时通信领域的启示，本文将传感技术、XMPP通信技术和ZigBee网络技术结合，设计实现了一个智能家居环境监测系统。传感器采集到的环境数据，通过ZigBee无线网络汇集到协调器，再经由路由器上传到服务器，客户端通过XMPP协议与服务器通信，获取并显示家居环境的信息。该系统还可以通过红外信号控制设备的打开和关闭。
　　本文主要研究内容如下：
　　（1）设计了环境监测系统的总体架构和拓扑结构，详细分析了各组成部分的功能和拟采用的技术，明确了软硬件设计的要求，并对文中环境监测系统的特点进行总结。
　　（2）设计和实现了基于ZigBee协议的环境监测网络。在监测网络中包括感知层的三种节点：传感器节点、中继器节点和协调器节点，论文从硬件设计和软件设计两个方面对这三种节点进行说明。
　　（3）研究了基于XMPP协议的服务器和客户端，选择开源的Openfire作为服务器，便于开发和扩展。以Android平台和ASmack类库为基础，设计开发基于XMPP协议的客户端。客户端具有用户注册、登录、环境数据采集和设备控制功能。
　　（4）以热舒适模型为理论依据，建立智能家居舒适度模型，通过温度和湿度两个参数计算出舒适度指数，为监测到的家中环境状况提供评价指标，具有一定的现实意义。
　　本文在设计实现的智能家居环境监测系统中，引入XMPP协议作为客户端和服务器之间的通信标准，为智能家居系统之间的通信提供了新的思路。建立的智能家居舒适度模型，为评价家居环境状况提供了重要参考。