(完整word版)智能家居開題報告(word文檔良心出品)

1、煙臺大學(xué)文經(jīng)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計開題報告學(xué)生姓名：王明昌 學(xué)號: 201090513106專 業(yè):通信工程智能家居控制系統(tǒng)班級文通104-1指導(dǎo)教師:2014年3 月1 日1. 本課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢1.1研究意義目前智能家居系統(tǒng)有了一定的發(fā)展，并且市場上也開始出現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品，但從總 體的發(fā)展來看，不容樂觀，特別是統(tǒng)一標準和權(quán)威產(chǎn)品的缺乏嚴重影響了家居智能化 的發(fā)展。隨著科技的提高，經(jīng)濟的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活水平的提高，對家居環(huán)境的智能家居控制系統(tǒng)也越發(fā)顯得重要。要求也越來越高，作為家居智能化的核心部分智能家居控制器可家居智能化控制的開發(fā)和建設(shè)是未來國家、經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢。

2、以為系統(tǒng)提供智能控制方案，使住戶的控制更便捷，更高效，更能為家庭的日?；顒?節(jié)約不必要的能耗。而且在現(xiàn)在這個注重綠色環(huán)保的世界里，智能的為住戶控制好空 氣的濕度、溫度等，檢查分析空氣成分，讓住戶安心入住。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于 智能家居領(lǐng)域，其原因是隨著高科技產(chǎn)品在現(xiàn)代及未來家庭生活中的應(yīng)用，同時在使 用過程中存在一定的問題，如煤氣管道、熱水器以及其他大容量的家用電器的使用， 會因為操作不當產(chǎn)生危險或者因為工作時間緊湊，為了舒適安全的環(huán)境，所以家庭智 能系統(tǒng)的研究具有相當重要的意義。其二是市場前景廣闊，因為安全和智能對在未來生活中的是每一個家庭都有重要 意義，所以該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍是相當廣泛的。

3、其三是其典型性和可移植性，如果在智能家居中實現(xiàn)了，那么該技術(shù)可以移植到 其他很多系統(tǒng)之中，比如說智能大樓，智能醫(yī)療系統(tǒng)，而只需做部分應(yīng)用方面的修改。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1984年，世界上第一座智能建筑在美國出現(xiàn)。美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東 南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達的國家先后提出了各種智能家居的方案。30個社區(qū)近國外智能家居的發(fā)展起步較早，由于國外的住宅多以分散型為主，智能家居系統(tǒng)多 數(shù)直接與市政系統(tǒng)相連，導(dǎo)致國外的智能家居系統(tǒng)多數(shù)是獨立安裝，個性化比較強。智能家居在美國、德國、新加坡等國都有廣泛的應(yīng)用。目前在新加坡已有5000戶的家庭、在美國近四萬戶家庭安裝采用了家庭智能化系統(tǒng)。新加坡模式的家

4、庭智能化系統(tǒng)包括三表抄送功能、安防報警功能、可視對講功能、監(jiān)控中心功能、家電 控制功能、有線電視接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板等。目前我國的家庭智能化系統(tǒng)還處于從無到有的初級發(fā)展階段，家庭智能化系統(tǒng)構(gòu) 成形式和手段還沒有統(tǒng)一的標準。盡管智能家居在我國起步較晚，但發(fā)展非常迅速。 各大廠家已經(jīng)推出了具備各自特點的智能家居系統(tǒng)，由于國內(nèi)的住宅多以住宅小區(qū)為 主要方式，因此，目前常常會從一個小區(qū)的智能化角度來看待家庭的智能化，這也就 是目前國內(nèi)比較流行的“智能小區(qū)”。隨著智能家居系統(tǒng)在國內(nèi)的逐步發(fā)展，越來越的 家庭認識到，目前的這種智能小區(qū)系統(tǒng)，不能很好地體現(xiàn)出個體的需求，對于有些家 庭來說

5、，監(jiān)控系統(tǒng)顯得比較重要，而另外的家庭會更加注重家電設(shè)備的智能化，這樣 的問題就使得智能家居的發(fā)展逐步邁向個性化和人性化的方向。1.3發(fā)展趨勢目前國內(nèi)智能家居控制仍多采用傳統(tǒng)控制方式，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)一般是通過有線的1.布線復(fù)雜，安裝方式來組建的，功能需求越多安裝越復(fù)雜，它具有以下幾個弊端: 空間大；2.電纜用量大，浪費材料；3.系統(tǒng)功能固定，擴展性差；4.運行維護成本高, 損耗能量；5.移動性能差，且影響美觀?？偪傇?，總線制智能家居在現(xiàn)在不符合潮 流，已經(jīng)趨于被市場淘汰?！盁o線”和“環(huán)?！睂⒊蔀橹悄芗揖有袠I(yè)的倆大趨勢。Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE 802.15。但IEEE僅處理低級MAC層和物理

6、層協(xié)議，因此Zigbee聯(lián)盟擴展了 IEEE，對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進行了標準化。Zigbee是一種新興的 近程、低速率、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線連接。具有低復(fù)雜度、 低功耗、低速率、低成本、自組網(wǎng)、高可靠、超視距的特點。主要適合應(yīng)用于自動控制和遠程控制等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的、低功耗、自組網(wǎng)的近程無線通訊技術(shù)，引領(lǐng)智能家居主流產(chǎn)品走向商業(yè)化。目前智能家居系統(tǒng)還缺乏統(tǒng)一明確的國際標準，許多公司開發(fā)出的產(chǎn)品都是基于 自己組的網(wǎng)絡(luò)和信息交換協(xié)議，很多產(chǎn)品是針對特定的組網(wǎng)環(huán)境開發(fā)的，部分核心技 術(shù)沒有對外公布，技術(shù)復(fù)雜，直接導(dǎo)致了使用范圍的局限性

7、。再者，缺乏對應(yīng)的第三 方產(chǎn)品，各個接入設(shè)備之間不能兼容，互操作性差，不利于產(chǎn)品的擴充，因而進一步 局限了產(chǎn)品的發(fā)展。再加上，有的系統(tǒng)成本過高，嚴重影響了產(chǎn)品的普及。因此設(shè)計 一個符合國家國情和規(guī)范的集遠程控制和本地控制為一體的智能家居控制系統(tǒng)是非常 具有現(xiàn)實意義的，且勢在必行。作為智能家居的核心系統(tǒng)的智能家居的控制系統(tǒng)，它 的設(shè)計功能的完善必將推動住宅智能化的發(fā)展。而系統(tǒng)功能的集成化、用戶使用的傻 瓜化以及市場的平民化將是智能家居控制器的發(fā)展趨勢，系統(tǒng)也將逐步邁向綠色化。2、本課題的基本內(nèi)容，預(yù)計可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施2.1基本內(nèi)容：本課題主要研究無線傳感器及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

8、平臺在智能化家居系統(tǒng)中的應(yīng)用。2.2預(yù)計可能遇到的困難：1網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信問題。家庭內(nèi)部設(shè)備眾多，因此要選擇好解決方案使家庭內(nèi)部的各種設(shè)備間可互相通信，使家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)和外部網(wǎng)絡(luò)能相互聯(lián)通。2:系統(tǒng)能量供應(yīng)問題。3:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件設(shè)計問題 2.3解決問題的方法和措施：1家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)有眾多的種解決方案，主要是有線，無線方式以及有線與無線混合。智能家居系統(tǒng)的組成框架2:目前主要的解決方案有：使用高能電池；降低傳感功率；此外還有傳感器網(wǎng)絡(luò)能量收集技術(shù)和電池無線充電技術(shù)。3:選用ZigBee無線傳輸技術(shù)，在選用過程中介紹其各種內(nèi)容并與其它技術(shù)相比較。系統(tǒng)名稱IrDABluetoothHomeRFZi

9、gBee終端設(shè)備費用低低一般低電池使用（天）長1-7100-2000100-1000通信范圍1M1-10CM10m10-75m傳輸速度1-4Mb ps1Mb ps最咼1Gb ps20-250kbps網(wǎng)絡(luò)節(jié)點272255/65535優(yōu)點短距離低成本，易操作定位精確可靠低功耗，低 成本復(fù)雜性復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜簡單3本課題擬采用的研究手段(途徑)和可行性分析 研究手段：1. 通過查閱資料了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)組成和功能：智能家居系統(tǒng)的組成：智能家居控制器主機，家庭通信網(wǎng)主機單元，家庭設(shè)備自動 化單元，家庭安全防范單元智能家居控制器功能：通過總線與各種類型的模塊相連接，通過電話線路。計算機 互聯(lián)網(wǎng)

10、、CATV線路與外部相連接。通過利用個人電腦或網(wǎng)絡(luò)電視，主用戶設(shè)置控制命 令(開關(guān)控制、時間表控制或聯(lián)動控制)。根據(jù)設(shè)置在內(nèi)部的時鐘功能，和內(nèi)部的軟件 程序，執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達命令，對聯(lián)接的各種家電進行控制。2. 對其內(nèi)部的線路進行設(shè)計與分析： 家庭內(nèi)部組網(wǎng)主要是解決各種信息設(shè)互相通信，并把外部網(wǎng)絡(luò)傳入的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的設(shè)備上去，同時可以把家庭內(nèi)部數(shù) 據(jù)傳輸?shù)酵獠烤W(wǎng)絡(luò)。目前關(guān)于家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)有許多種解決方案，主要是有線，無線方 式以及有線與無線混合傳統(tǒng)的有線方式包括電力線載波X. 10和CEBus電話線的HiperLAN 以HomePNA以太網(wǎng)IEEE8023以及專用總線Lonw

11、brks和IEEEI394等。隨著技術(shù)的進步， 出現(xiàn)了很多無線傳輸方式，例如紅外通訊技術(shù)、藍牙技術(shù)、wi Fi技術(shù)，及近年興起的ZigBee技術(shù)等。_3. ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)拓撲的介紹：在論文中ZigBee網(wǎng)絡(luò)包括以下三種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：星型網(wǎng)絡(luò)、樹型網(wǎng)絡(luò)、散射型網(wǎng)絡(luò)。 將會對這三者進行介紹。4. 能家居系統(tǒng)內(nèi)部功能節(jié)點的設(shè)計：才能實現(xiàn)家ZigBee技術(shù)只是應(yīng)用的載體，只有當它與家庭中的具體應(yīng)用相結(jié)合時，居網(wǎng)絡(luò)的各種監(jiān)控和管理功能。家庭網(wǎng)絡(luò)中的各種終端設(shè)備實現(xiàn)具體的功能應(yīng)用，其 結(jié)構(gòu)構(gòu)成除了包括協(xié)調(diào)器電路的無線通訊模塊、微處理器模塊、串口收發(fā)模塊和電源 模塊等四個部分外，還包括傳感器模塊。傳感器模塊是實現(xiàn)家庭內(nèi)部各種監(jiān)控等應(yīng)用 功能的核心部件，主要負責信息的采集，并將家庭內(nèi)部采集到的信息如光信號、電信 號、化學(xué)信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號送給微處理器。在論文中將會介紹智能家居中典型節(jié)點 的應(yīng)用功能實現(xiàn)。5. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)中節(jié)點的設(shè)計要滿足的要求： 網(wǎng)絡(luò)性：節(jié)點必須能夠自組織地形成采集處理和收發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這就要求節(jié)點必須要有足夠的存儲空間和數(shù)據(jù)采集處理速度等。(2)小型化：較小的節(jié)點不僅可以更方便地安裝，而且可以部署在更多的地點，從而可以 應(yīng)用于更多的場合。 低成本：低成本是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的基本要求，也是大規(guī)模無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣 泛應(yīng)用的前提。I低功