一种基于ZigBee和LoRa的物联网智能家居系统

张 琦

（福建信息职业技术学院，福建 福州 350003）

0 引 言

随着经济的快速发展，人们的生活质量有了显著改善，智能家居逐渐进入人们的日常生活中。智能家居依靠现代物联网技术中的自动控制技术与互联网进行联通，并接收用户所给信息以进行处理。最开始的智能家居系统，仅仅是借助嵌入式技术来建立相应的智能家居体系网络。由于发展尚未完善，该系统仍然存在许多问题，使用起来也不够方便。此时，可以借助基于ZigBee和LoRa的物联网智能家居系统来对当前的智能家居体系网络进行改进与完善，促使智能家居系统转型升级，提高其运行效率。

1 ZigBee技术与LoRa技术概述

1.1 ZigBee技术

Zigbee技术主要用于短距离信号传输，传输速率极高，在无线通信领域具有重要的应用意义[1]。此外，ZigBee技术还可用于各种电子设备之间的数据处理与传输、网络连接等，能够较好地处理周期性数据或各类间歇性数据，在使用该技术时只需要几秒即可传输大量的数据信息。目前ZigBee已经逐渐应用在物联网技术为主的智能家居中，可以明显提高智能家具的使用效果，受到用户的一致好评。

1.2 LoRa技术

LoRa技术是一种功耗较低且借助广域网进行通信的技术，使用该技术所制造出的芯片具有集成度高、体积较小以及高灵敏性的特点，进而为后期智能家居系统升级提供便利[2]。通常采用芯片质量更好、灵敏度更高、更深层次集成的SX1301型芯片来建立LoRa网关，能够与众多LoRa模块进行有机结合，从而打造出功能众多的LoRa网络体系[3]。当前LoRa网络已经在世界上许多国家进行部署，这能够在很大程度上提高通信速率、促进经济发展。目前公开发表LoRa建网计划和进行试点的国家或地区已经达到数百个，而许多发达国家与地区已经在全国乃至全球开始部署LoRa通信网络，以把握该新兴商业机会[4]。LoRa网络凭借其高灵敏度的特点，能够大大降低设备使用功耗，提高其信息传递与接收的效率[5]。

2 基于ZigBee和LoRa建立物联网智能家居系统

对于LoRa网关的开启而言，应当先对设备结构单链表的运行情况进行检测。当检测结果达到相应标准要求后，需要将设备信息及具体结构等其他信息按照存储顺序输入上述单链表。如果该单链表已经被定义且正常运行，便可以从中对设备的运行情况等信息进行读取。基于该单链表中所获取的设备基本属性与运行情况，对LoRa网关覆盖下的物联网智能家居系统进行设备初始化，从而使其能够接收命令。

在单链表创建完毕后，为了使信息更好地被设备识别，应当将对应的ZigBee协议数据格式的信息表示通过预置程序来实现转换，以实现自动化处理。依据处理完毕所得的新数据建立新的单链表或二维数组，从而使机器能够快速对其进行读取，使信息得到高效处理和广泛应用。

而当LoRa网关的物联网智能家居系统严格按照上述步骤完成初始化工作后，此时相关工作人员需要对初始化的智能家居系统进行高效设备管理工作，即对与LoRa网关进行交互的智能设备的信息与单链表中的信息相对照，并针对检测结果来判断是否存在问题以及是否与所属专业化功能有所差错等[6]。

依据上述针对智能家居系统的管理方案，如果数据显示网关中存在新设备插入，则应在原有的单链表中对新设备的信息进行检测与存备。如果检测结果显示某设备退出LoRa网关，则应在以上单链表中借助指针位置转换来使LoRa网关中该设备能够及时准确退出并释放相应的内存区间，同时释放该信息存储[7]。

基于ZigBee和LoRa的物联网智能家居系统在具体使用过程中，能够实现单元分工，从而提高整体的工作效率。对于智能家居系统中的设备信息监测单元而言，通过将网关中现有设备的信息与所存在的信息进行对比，并对信息单链表的存在性进行检测，从而保证网关中设备信息的真实有效性。信息获取单元在上述存储信息的单链表存在的基础上对LoRa网关中的物体信息进行读取与利用，从而获取其具体属性。

对于上述链表信息数据，可以将其分组件处理。通过数值进制转换组件将扫描得到的设备数据通过数值进制转换变成计算机能够识别的语言，并通过计算机批处理对其进行译码，从而将其翻译为LoRa网关中可识别的数值。数值属性转换组件可以将ZigBee协议中的相关数值进行转换处理，进一步构造出可视化的属性数值，使得计算机能够及时更新智能家居系统并显示相应的数据内容[8]。获取属性数值并通过扫描来转化成其他组件可以处理的数据，借助信息初值组件来及时处理并得出相应的结果。

通过设计相应的智能家居程序并结合功能齐全的智能主机，可以保证智能家居系统的顺利运行。建立良好的网关系统与主控系统，用户只需要通过借助不同的传输方式来操控智能手机中相应的App，及时将所传递的控制信号通过物联网输入仪器转换为控制信号，对设备进行监控来实现对设备数值的实时调整与处理，进一步保证智能家居的运行安全与稳定。在当前的智能家居系统中，除了报警功能外，还可以对室内环境温度、湿度等进行操控。此外，还可以实时检测家庭中电能等能源的使用情况和消耗量，及时将相应的能源数据信息及时告知用户，从而使系统得到快速维护。

智能家居系统的适用性较强，融合了多种科学技术，能够有效满足用户在日常生活中的实际需求。与此同时，该智能家居系统的运行不受相关设备的影响，可以独立运行。通过融合一些先进的科学技术产品，能够减少新设备连接的复杂性，还可以加快系统的普及速度。此外，该产品可以实现自动化工作与数据处理，需要进行人工操作的步骤较少，操作方便快捷，可以迅速完成，用户只需通过语言或触摸进行简单的指令输入就可以实现复杂的功能[9,10]。

3 结 论

综上所述，随着科学技术的不断发展与进步，物联网技术和互联网的联系也日益紧密，在此基础上加入ZigBee与LoRa技术所打造的智能家居系统能够满足用户在生活中的相关需求，通过智能检测功能来保护用户的生命财产安全。除此之外，该产品以独立网关的建立为基础，用户可以根据自己的实际情况选择使用，适用性较强，可以进一步推广。