智能家居作为物联网的一个分支,是物联网领域最贴近生活的研究方向。智能家居是以家庭住宅为平台,以家居生活为应用背景,通过结合嵌入式、互联网、智能硬件、控制自动化等技术,实现家居设备的智能化管理。在智能家居领域的相关产品中,网关设备是智能家居领域的重点研究对象。智能家居网关的主要功能包括三部分:组建内部网络,进行协议转换,与外部网络通信。作为智能家居系统的核心部分,通过网关设备对家居终端设备进行网络化控制,可以使现阶段智能家居系统智能化程度和实用性不足的问题得到改善。目前市场上的智能家居产品功能较单一,通信方式种类繁多,且产品与客户端多采用一对一的控制模式,产品间数据不能互通。这些问题的存在大大降低了用户的体验性及家居系统的智能化程度。为了解决这些问题,本文开发了一种新类型的网关设备。本文对大量的智能家居领域的文献资料进行分析,介绍国内外的智能家居发展现状,并分析智能家居的发展历史,阐述智能家居未来的发展趋势。同时对当下市面上的主流智能家居产品进行了调查,对家居网关设备存在的缺点进行说明,并结合WiFi、ZigBee、蓝牙以及嵌入式技术设计新类型的家居网关设备。本文的研究包括以下几方面:(1)分析智能家居系统的体系架构以及现阶段的发展形势,针对现阶段的智能家居产品通信方式种类多,产品兼容性差,网关设备冗余,家居产品互联不便的问题提出一种解决方案,即开发一种新类型的智能家居网关设备。(2)以家庭住宅为应用背景,重点对蓝牙及ZigBee技术的网络建立和数据传输过程进行分析和设计,结合WiFi技术,组建了智能家居系统的内网环境。家居智能产品通过连接网关就可以实现设备之间的数据交互。(3)对智能家居网关设备的硬件部分进行设计。主要对使用的蓝牙模块、ZigBee模块及WiFi模块进行详细介绍,结合Arduino串口扩展板和Raspberry Pi嵌入式单元完成网关设备的硬件设计。(4)对智能家居网关设备的软件部分进行设计。通过对网关设备需要实现的功能进行分析,结合OpenWrt操作系统,通过多线程模块化的方式设计本地服务器以及远程通讯等应用程序。最终实现客户端对家居设备的近程以及远程管理,以及家居环境信息的感知采集,完成智能家居网关设备的软件系统的设计。本文设计开发的智能家居网关设备创新性的使用多种无线接入方式,同时具备近程和远程两种连接方法,解决多通信方式的智能家居终端设备引起的通信不兼容问题,使不同通信类型的设备之间的数据可以进行交互,在大大节约网关设备成本的同时提高了智能家居系统的扩展性和智能性。