物聯(lián)網(wǎng)報(bào)告模板參考模板

1、燕山大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用結(jié)課報(bào)告學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 17級(jí)控制工程 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 張宏升 0 / 14基于機(jī)智云的智能家居系統(tǒng)1、 應(yīng)用背景與意義1.1應(yīng)用背景20世紀(jì)60年代初到80年代初，國(guó)外住宅電子化開始出現(xiàn)；80年代中期，形成了住宅自動(dòng)化概念；國(guó)內(nèi)90年代初，出現(xiàn)了通過總線技術(shù)對(duì)住宅中各種通信/家電/安防設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與管理的商用系統(tǒng)，這在美國(guó)被稱為Smart Home，也就是現(xiàn)在智能家居的原型?；跈C(jī)智云的智能家居系統(tǒng)依托河北省自動(dòng)化研究所現(xiàn)有的“國(guó)家中小企業(yè)公共服務(wù)示范平臺(tái)”、“河北省中小企業(yè)公共服務(wù)示范平臺(tái)”、“河北省中小企業(yè)產(chǎn)

2、業(yè)集群技術(shù)服務(wù)中心”、“河北省中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新公共服務(wù)示范機(jī)構(gòu)”先后承擔(dān)科研課題140余項(xiàng)，其中獲省廳級(jí)以上各種獎(jiǎng)勵(lì)70多項(xiàng)，成果轉(zhuǎn)化率達(dá)90以上，為本項(xiàng)目的成果轉(zhuǎn)化提供了有力的保障。1.2應(yīng)用意義從目前的發(fā)展趨勢(shì)來看，在未來幾年里，家庭安防、智能家居行業(yè)將成為中國(guó)的主流行業(yè)之一，其市場(chǎng)的發(fā)展前景是非常廣闊的。預(yù)計(jì)今后幾年內(nèi)全世界將有近億的家庭構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)。二、設(shè)計(jì)方案基于機(jī)智云的智能家居系統(tǒng)最終要實(shí)現(xiàn)可以在手機(jī)應(yīng)用程序上遠(yuǎn)程控制家里的電燈、插座、紅外遙控電器的開關(guān)以及他們的定時(shí)時(shí)間，也可以在住宅內(nèi)的智能網(wǎng)關(guān)控制系統(tǒng)上，通過網(wǎng)關(guān)攜帶的圖形化人機(jī)交互界面設(shè)置電燈控制模塊、插座控制模塊、紅外電器遙

3、控模塊、門窗開合警報(bào)模塊、語音模塊的所有功能以及監(jiān)控來自云端的實(shí)時(shí)遙控命令。因?yàn)椴捎昧恕皺C(jī)智云”的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案，使手機(jī)應(yīng)用程序端能與智能網(wǎng)關(guān)保持快速數(shù)據(jù)通信。智能網(wǎng)關(guān)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，能起到承上啟下的作用，所以設(shè)計(jì)了STM32主控芯片、高清彩色觸控屏、WIFI模塊加雙發(fā)無線通信模塊這一方案。STM32主控芯片負(fù)責(zé)處理來自WIFI模塊、觸控屏和無線通信模塊的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)重新打包分發(fā)出去，觸控屏獨(dú)立負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面，WiFi模塊負(fù)責(zé)與路由器通信，兩個(gè)無線通信模塊負(fù)責(zé)與下屬的子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。電燈控制模塊負(fù)責(zé)實(shí)際開關(guān)電燈，插座控制模塊負(fù)責(zé)實(shí)際通斷插座電源，紅外電器遙控模塊負(fù)責(zé)操控紅外遙控的電器

4、，門窗開合警報(bào)模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)門窗的狀態(tài)，語音模塊負(fù)責(zé)提供語音警報(bào)和播放歌曲，所有的子模塊均與智能網(wǎng)關(guān)保持無線通信，除門窗開合警報(bào)模塊外均由220伏市電提供電源 。所以整個(gè)系統(tǒng)分為手機(jī)控制端、智能網(wǎng)關(guān)控制器、電燈控制模塊、插座控制模塊、紅外電器遙控模塊、門窗開合警報(bào)模塊、語音模塊七部分。三、產(chǎn)品與技術(shù)3.1 實(shí)施方案基于機(jī)智云的智能家居系統(tǒng)最終要實(shí)現(xiàn)可以在手機(jī)應(yīng)用程序上遠(yuǎn)程控制家里的電燈、插座、紅外遙控電器的開關(guān)以及他們的定時(shí)時(shí)間，也可以在住宅內(nèi)的智能網(wǎng)關(guān)控制系統(tǒng)上，通過網(wǎng)關(guān)攜帶的圖形化人機(jī)交互界面設(shè)置電燈控制模塊、插座控制模塊、紅外電器遙控模塊、門窗開合警報(bào)模塊、語音模塊的所有功能以及監(jiān)控來自云

5、端的實(shí)時(shí)遙控命令。因?yàn)椴捎昧恕皺C(jī)智云”的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方案，使手機(jī)應(yīng)用程序端能與智能網(wǎng)關(guān)保持快速數(shù)據(jù)通信。智能網(wǎng)關(guān)是整個(gè)設(shè)計(jì)的核心，能起到承上啟下的作用，所以設(shè)計(jì)了STM32主控芯片、高清彩色觸控屏、WIFI模塊加雙發(fā)無線通信模塊這一方案。STM32主控芯片負(fù)責(zé)處理來自WIFI模塊、觸控屏和無線通信模塊的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)重新打包分發(fā)出去，觸控屏獨(dú)立負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面，WiFi模塊負(fù)責(zé)與路由器通信，兩個(gè)無線通信模塊負(fù)責(zé)與下屬的子模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。電燈控制模塊負(fù)責(zé)實(shí)際開關(guān)電燈，插座控制模塊負(fù)責(zé)實(shí)際通斷插座電源，紅外電器遙控模塊負(fù)責(zé)操控紅外遙控的電器，門窗開合警報(bào)模塊負(fù)責(zé)檢測(cè)門窗的狀態(tài)，語音模塊負(fù)責(zé)提供語音

6、警報(bào)和播放歌曲，所有的子模塊均與智能網(wǎng)關(guān)保持無線通信，除門窗開合警報(bào)模塊外均由220伏市電提供電源 。所以整個(gè)系統(tǒng)分為手機(jī)控制端、智能網(wǎng)關(guān)控制器、電燈控制模塊、插座控制模塊、紅外電器遙控模塊、門窗開合警報(bào)模塊、語音模塊七部分。3.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)系統(tǒng)總體示意圖見圖3.1。圖3.1 系統(tǒng)總體示意圖基于機(jī)智云的智能家居控制系統(tǒng)由七個(gè)獨(dú)立的小系統(tǒng)組成，他們之間通過無線通信的方式組成一個(gè)大系統(tǒng)。把七個(gè)小系統(tǒng)的電源接通后，小系統(tǒng)之間的通信模塊就會(huì)自動(dòng)握手連通，智能家居云控制系統(tǒng)正式進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。智能網(wǎng)關(guān)上電后就與WiFi模塊保持心跳通信，STM32每隔一段時(shí)間都把自己的狀態(tài)通過WiFi模塊上傳到云端上，然后

7、從云端把手機(jī)控制端的數(shù)據(jù)點(diǎn)下載下來保存到STM32的數(shù)據(jù)庫(kù)中。STM32還要與串口HMI保持通信，每個(gè)程序周期內(nèi)要都把STM32的數(shù)據(jù)庫(kù)通過串口的方式更新到HMI中，用以保持人界界面數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。同時(shí)還要檢測(cè)用戶有沒有操控人機(jī)界面，一旦檢測(cè)到數(shù)據(jù)變化就把人機(jī)界面的數(shù)據(jù)更新到STM32的數(shù)據(jù)庫(kù)。STM32 還要讀取DS1302時(shí)鐘模塊中的時(shí)間。STM32通過以上通信把數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中后就將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，判斷是否有開關(guān)燈、播放音樂、定時(shí)的控制指令。運(yùn)算結(jié)束后就會(huì)把這些控制指令從新打包放到發(fā)送數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過發(fā)射模式的無線通信模塊廣播出去。插座、紅外、電燈等模塊接收到來自智能網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)包后就

8、會(huì)根據(jù)通信協(xié)議提取出自己那部分的數(shù)據(jù)，然后保存到各自的數(shù)據(jù)庫(kù)中。子模塊會(huì)一直檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的控制指令參數(shù)是否改變，一旦有數(shù)據(jù)改變，就會(huì)執(zhí)行動(dòng)作，控制電燈點(diǎn)亮、空調(diào)調(diào)溫、切換歌曲等。而門窗開合警報(bào)模塊會(huì)一直向智能網(wǎng)關(guān)發(fā)送門窗的狀態(tài)。本系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：1、遠(yuǎn)程控制在上班途中，突然想起忘了關(guān)家里的燈或電器，通過手機(jī)APP就可以把家里想要關(guān)的燈和電器全部關(guān)掉。下班途中，通過手機(jī)APP先把家里的電飯煲和熱水器啟動(dòng)，讓電飯煲先煮飯，熱水器先預(yù)熱。等回到家馬上就可以洗個(gè)熱水澡，并可立即享用香噴噴的飯菜。若是在炎熱的夏天，可以手機(jī)APP把家里的空調(diào)先開啟，回家后就能享受絲絲涼意。在家里，同

9、樣可以通過手機(jī)APP控制家里所有的燈和電器。2. 家電控制通過用智能電器插座、紅外遙控電器開關(guān)、定時(shí)控制器、手機(jī)APP等智能產(chǎn)品的隨意組合，無需對(duì)現(xiàn)有普通家用電器進(jìn)行改造，就能輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的定時(shí)控制、無線遙控、集中控制、電話遠(yuǎn)程控制、場(chǎng)景控制、電腦控制等多種智能控制。3. 智能安防室內(nèi)防盜、防劫、防火、防燃?xì)庑孤┮约熬o急救助等功能，全面集成聲光報(bào)警，可以起到一定的安防作用。4、協(xié)議加密要想將智能家居推向未來市場(chǎng)，智能家居控制系統(tǒng)的安全性是一個(gè)不容忽視的問題，本系統(tǒng)我們針對(duì)無線信號(hào)發(fā)送端和接收端進(jìn)行定制傳輸協(xié)議，并給予DES（AES）256進(jìn)行自加密自解密設(shè)計(jì)。并且進(jìn)行了抗干擾性、數(shù)據(jù)完整

10、性、可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)，并根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问剑粩鄡?yōu)化傳輸效率。5、使用的起的智能家居控制系統(tǒng)智能家居可以說是未來發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，目前很多企業(yè)紛紛涉足智能家居的研發(fā)設(shè)計(jì)制造，但是這些企業(yè)的產(chǎn)品價(jià)格昂貴，定位的消費(fèi)人群都是社會(huì)中上層；而我們這這款產(chǎn)品定位的消費(fèi)人群是中下層人們。3.3 項(xiàng)目的創(chuàng)新性智能家居云控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在手機(jī)應(yīng)用程序上遠(yuǎn)程控制家里的電燈、插座、紅外遙控電器的開關(guān)以及他們的定時(shí)時(shí)間，也可以在住宅內(nèi)的智能網(wǎng)關(guān)控制系統(tǒng)上，通過網(wǎng)關(guān)攜帶的圖形化人機(jī)交互界面設(shè)置電燈控制模塊、插座控制模塊、紅外電器遙控模塊、門窗開合警報(bào)模塊、語音模塊的所有功能以及監(jiān)控來自云端的實(shí)時(shí)遙控命令。本系統(tǒng)的

11、創(chuàng)新點(diǎn)主要分為以下幾個(gè)方面：1、智能網(wǎng)關(guān)控制器智能網(wǎng)關(guān)控制器它在本設(shè)計(jì)中起到數(shù)據(jù)匯集、承上啟下的作用。他可以通過WIFI模組接收來自云端的控制命令，然后發(fā)送到MCU上，MCU更新數(shù)據(jù)庫(kù)和做出相應(yīng)的處理后再根據(jù)不同的協(xié)議把控制指令通過無線通信模塊發(fā)送到子模塊上。智能網(wǎng)關(guān)同時(shí)還要接收子模塊、觸控屏數(shù)據(jù)，MCU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的邏輯處理后再發(fā)送到云端或臨時(shí)保存起來。2、電燈控制模塊電燈控制模塊的功能是通過無線通信模塊接收來自智能網(wǎng)關(guān)的電燈控制指令，通過MCU對(duì)控制指令進(jìn)行處理分析，MCU根據(jù)得到的結(jié)果再去控制繼電器的通斷來控制電燈，MCU還要根據(jù)接收控制信號(hào)指示燈的狀態(tài)。最后還要防止繼電器的電壓對(duì)MC

12、U產(chǎn)生干擾。3、紅外電器遙控模塊紅外電器遙控模塊的主要功能是通過無線通信模塊接收來自智能網(wǎng)關(guān)的遙控指令，MCU把收到的遙控指令進(jìn)行解釋重組后通過紅外發(fā)射模塊把遙控指令轉(zhuǎn)發(fā)出去，進(jìn)而控制空調(diào)、電視等。MCU還要控制通信狀態(tài)控制信號(hào)指示燈。4、插座控制模塊智能網(wǎng)關(guān)把插座信息的控制指令發(fā)出后，插座的無線通信模塊就會(huì)接收到數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)發(fā)到MCU上進(jìn)行處理分析。MCU根據(jù)得到的結(jié)果再去控制繼電器的通斷來控制插座電源，MCU還要控制信號(hào)指示燈的狀態(tài)。最后還要對(duì)繼電器的信號(hào)進(jìn)行光電隔離。在考慮插座模塊的具體應(yīng)用場(chǎng)景后，還要為模塊設(shè)定獨(dú)立的電源開關(guān)，使用戶在插座模塊上也能控制電源通斷。5、語音模塊語音模塊的主

13、要功能是用無線通信模塊接收來自智能網(wǎng)關(guān)的語音控制指令，MCU把收到的遙控指令進(jìn)行解釋重組后控制警報(bào)發(fā)生器做出反應(yīng)。使警報(bào)發(fā)生器發(fā)出聲音，起到阻嚇賊人的作用。6、門窗開合警報(bào)模塊門窗開合警報(bào)模塊的主要功能是用模塊上的干簧管檢測(cè)門窗的開合狀態(tài)，然后用無線通信模塊把信號(hào)發(fā)送給智能網(wǎng)關(guān)進(jìn)行處理。還要根據(jù)門的狀態(tài)用MCU控制信號(hào)指示燈的顏色。最后要為粘貼在門窗上的警報(bào)模塊選擇合適的供電方案。四、總結(jié)與展望創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心，以用戶體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新2.0是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。物聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)泛在技術(shù)的發(fā)展，使得技術(shù)創(chuàng)新形態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變，以用戶為中心、以社會(huì)實(shí)踐為舞臺(tái)、以人為本的創(chuàng)新2.0形態(tài)正在顯現(xiàn)，實(shí)際生活場(chǎng)

14、景下的用戶體驗(yàn)也被稱為創(chuàng)新2.0模式的精髓。其中，政府是創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施的重要引導(dǎo)和推動(dòng)者，比如歐盟通過政府搭臺(tái)、PPP公私合作伙伴關(guān)系構(gòu)建創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施來服務(wù)用戶，激發(fā)市場(chǎng)及社會(huì)的活力。用戶是創(chuàng)新2.0模式的關(guān)鍵，也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵，而用戶的參與需要強(qiáng)大的創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施來支撐。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅將推動(dòng)創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建，也將受益于創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施的全面支撐。作為創(chuàng)新2.0時(shí)代的重要產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展必須實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)學(xué)研向政產(chǎn)學(xué)研用，再向政用產(chǎn)學(xué)研協(xié)同發(fā)展轉(zhuǎn)變。參考文獻(xiàn)1 李源 . 基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)控溯源體系的構(gòu)建與應(yīng)用J. 今日中國(guó)論壇, 2013(12):25-26.2 黃葉玨 . 基

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