基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)初稿

1、 xx大學碩士學位論文 VI學校代碼 分類號 學號 密級 公開 xx大學碩士學位論文基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)作者姓名：一級學科：軟件工程二級學科：軟件工程學位類別：工學碩士指導教師姓名、職稱： 學院：軟件學院提交日期：2017年9月Designandimplementationofintelligent homemonitoringsystembasedonInternet of thingsBySupervisor: Title: Professor學位論文獨創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明秉承學校嚴謹?shù)膶W風和優(yōu)良的科學道德，本人聲明所呈交的論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的

2、研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝中所羅列的內(nèi)容以外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果；也不包含為獲得xx科技大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同事對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文若有不實之處，本人承擔一切法律責任。本人簽名： 日 期： xx大學關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解xx大學有關(guān)保留和使用學位論文的規(guī)定，即：研究生在校攻讀學位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于xx大學。學校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許查閱、借閱論文；學?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，允許采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。同時本人保

3、證，結(jié)合學位論文研究成果完成的論文、發(fā)明專利等成果，署名單位為xx大學。保密的學位論文在 年解密后適用本授權(quán)書。本人簽名： 導師簽名： 日 期： 日 期： 摘要所有頁眉全部是雙實線，羅馬數(shù)字頁碼需重新排序 隨著物聯(lián)網(wǎng)(Internet Of Things)（簡稱IOT）、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless SensorNetworks)（簡稱WSN）、嵌入式單片機、移動通信等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，智能家居將以專業(yè)化、整體化、低成本的特點迎來高速發(fā)展的機會。當智能家居走進我們的生活時，安全會成為人們對智能家居的必然要求，并促使安防系統(tǒng)成為智能家居的關(guān)鍵部份。 為解決傳統(tǒng)智能家居安防系統(tǒng)中存在的功

4、能單一、誤報率高、不能實現(xiàn)實時遠程網(wǎng)絡(luò)報警、不能記錄現(xiàn)場情況和犯罪證據(jù)等不足，以及滿足人們對現(xiàn)代家居的智能化新需要，本文基于成熟的嵌入式單片機技術(shù)基礎(chǔ)，結(jié)合目前現(xiàn)有的IOT、第三代移動通信(Third-Generation Mobile System)（簡稱3G）、全球定位系統(tǒng)(Global PositioningSystem)（簡稱GPS）以及位置服務(wù)(Location Based Services)（簡稱LBS）等新技術(shù)，提出了一套智能家居安防系統(tǒng)解決方案。該解決方案依據(jù)現(xiàn)代人的個性化需求，將與家居生活有關(guān)的各個安防子系統(tǒng)如智能門禁、WSN環(huán)境監(jiān)控、移動物體定位和遠程監(jiān)控等有機的結(jié)合在一起

5、，通過無線網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活安防體驗，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一整套基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居服務(wù)系統(tǒng)的解決方案，并完成了該客戶端的設(shè)計、實現(xiàn)以及測試工作。主要工作包括：（1）本文首先簡要介紹了整個項目的背景是為了改變?nèi)藗兊纳詈蛫蕵贩绞?，為人們的起居生活提供便利，并且論述了該課題研究的意義和目的，以及國內(nèi)外現(xiàn)狀。（2）其次重點介紹了WSN 環(huán)境監(jiān)控模塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與路由算法設(shè)計與實現(xiàn)。該模塊主要是為家居環(huán)境提供實時環(huán)境監(jiān)控與報警處理。通過燃氣、火焰、煙霧、人體感應(yīng)紅外、溫度、濕度、光等傳感器以及中央控制器構(gòu)建了 WSN 環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)；同時為提高系統(tǒng)實時性，在LEACH

6、協(xié)議基礎(chǔ)上設(shè)計和實現(xiàn)了一種實時閾值路由算法(Real-time Threshold Routing Algorithm)(簡稱 RTTRA)。 （3）介紹了智能門禁模塊系統(tǒng)控制策略及身份識別設(shè)計與實現(xiàn)。該模塊主要是為了保證用戶進入家居的安全性，通過監(jiān)控模式設(shè)計了智能門禁控制策略；通過特定人圖像身份識別和特定用戶聲音身份識別設(shè)計了用戶身份識別方法。（4）然后詳細描述了整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。對智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的模塊設(shè)計實現(xiàn)進行了分析總結(jié)。（4）最后闡述了智能家居系統(tǒng)具體的實施，經(jīng)過測試，達到需求分析的要求。作者依據(jù)測試得出的錯誤信息進行了系統(tǒng)優(yōu)化。實現(xiàn)了智能家居服務(wù)系統(tǒng)的遠程控制功能，整個系統(tǒng)性能基

7、本符合預(yù)期目標，具有較高的實用價值;同時，對將來的工作做了探討和展望。關(guān) 鍵 詞：物聯(lián)網(wǎng)， 智能家居， 監(jiān)控系統(tǒng)，軟件設(shè)計xx大學碩士學位論文xx大學碩士學位論文ABSTRACT所有奇數(shù)頁頁眉為章節(jié)名偶數(shù)頁 為xx大學碩士學位論文With IOT (Internet Of Things (IOT), Wireless sensor network (Wireless SensorNetworks) (WSN), the embedded microcontroller, mobile communications, such as the development Of modern netwo

8、rk information technology, intelligent household will with the characteristics Of specialization, integration and low cost in the high-speed development opportunities. When smart home comes into our life, security will become the necessary requirement for smart home, and promote the security system

9、to become a key part of smart home. To solve the problem existing in the traditional intelligent household security System of single function, high rate of false positives, cannot alarm, real-time remote network cannot record the site condition and criminal evidence is insufficient, and meet the nee

10、ds of modern household intelligent, in this paper, Based on the embedded microcontroller technology base, combining the existing IOT, the Third Generation Mobile System (Third Generation) Mobile communication (3 g), Global positioning System (Global PositioningSystem) (GPS), and Location service (Lo

11、cation) -based Services (LBS), and other new technology, puts forward a set of intelligent household security System solutions. The solution based on the personalized needs of modern people, will be related with the household life of the various security subsystems such as intelligent entrance guard

12、, WSN environment monitor, the moving object localization and the remote monitoring and other organic unifies in together, through the wireless network integrated intelligent control and management, implement people-oriented new household life security experience, this paper designs and realizes a s

13、et of smart home service system based on iot solutions, and completes the clients design, implementation and testing work. The main tasks include:(1) this article first briefly introduces the background of the whole project is to change peoples life and entertainment, provide convenience for Peoples

14、 Daily life, and discusses the meaning and purpose of the research, as well as the status quo at home and abroad.(2) secondly, the design and implementation of WSN environmental monitoring module system structure and routing algorithm are introduced. This module mainly provides real-time environment

15、 monitoring and alarm processing for the home environment. The WSN environmental monitoring subsystem is constructed by gas, flame, smoke, human induction infrared, temperature, humidity, light and other sensors and central controller. At the same time, a real-time Threshold Routing Algorithm (RTTRA

16、) is designed and implemented on the basis of LEACH protocol to improve the real-time performance of the system.(3) introduced the control strategy and identification design and realization of intelligent access control module. The main purpose of this module is to ensure the security of users to en

17、ter the home and design the intelligent access control strategy through monitoring mode. The user identification method is designed through the identification of the identity of the special person and the identification of specific user voice. (4) then detailed the structural design of the whole sys

18、tem. The realization of the module design of smart home monitoring system is summarized.(4) finally, the implementation of the smart home system is introduced, and the requirements of demand analysis are met. The author systematically optimizes the error information obtained from the test. Realizing

19、 the remote control function of the intelligent home service system, the whole system performance is basically in line with the expected goal, and has high practical value. At the same time, the future work is discussed and prospected.Key words: Internet of things, smart home, monitoring system, sof

20、tware design表格索引表格索引未顯示頁碼TOC f t 題注,1 h HYPERLINK l _Toc29812 表 3.1 智能家具功能性需求表 HYPERLINK l _Toc4227 表3.2 系統(tǒng)非功能性需求表格 HYPERLINK l _Toc2880 表 5.1 家居控制模塊測試表 HYPERLINK l _Toc14978 表5.2 通信性能測試表符號對照表 XI XVIII符號對照表符號 符號名稱ppm 濃度單位 II縮略語對照表 XIII縮略語對照表縮略語 英文全稱 中文對照CCA Common Communication Adapter 公用通信適配器UDP Us

21、er Datagram Protocol 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議IM Instant Messaging 即時通訊USB Universal Serial Bus 通用串行總線GPS Global Positioning System 全球定位系統(tǒng)SDK Software Development Kit 軟件開發(fā)工具包SAP Satellite Automation System 衛(wèi)星自動控制系統(tǒng) HYPERLINK /link?url=bKd5Zf81zZ-HMYMJRvxmcO5dowog6_ph6MP8la2dVWE-mJ93Fvo3IAmi52NZokUUbHDUYRLLI6dBmX8FhHi

22、4mq t /_blank UI User Interface 用戶界面 HYPERLINK /link?url=-MHenrg3JJF17GVMdtNOS7U1x797kz8V-QgP7KYG43kh-sJTAoUJ4sdbbSQTnVdrXAIofzbTmQaIxq2QMMF2Da t /_blank CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor 互補金屬氧化物半導體 HYPERLINK /link?url=jg_eqobXIh8M-pWgkPElyRor9w-Wp7a8VlXdHQtY4cWFXDCRYk7bVOCHPKI32kCvInRzd4

23、b_ydl6eLmTsCw0BqtowcSTwEwkmWCPOErMeom t /_blank E-R圖 Entity Relationship Diagram 實體-聯(lián)系圖 II目錄 XIXxx大學碩士學位論文目錄頁碼需更新TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16971 摘要 PAGEREF _Toc16971 IV HYPERLINK l _Toc13318 ABSTRACT PAGEREF _Toc13318 V HYPERLINK l _Toc29471 表格索引 PAGEREF _Toc29471 IX HYPERLINK l _Toc10381 符號對照表

24、PAGEREF _Toc10381 XI HYPERLINK l _Toc16026 縮略語對照表 PAGEREF _Toc16026 XIII HYPERLINK l _Toc5527 目錄 PAGEREF _Toc5527 XVI HYPERLINK l _Toc17124 第一章 緒論 PAGEREF _Toc17124 1 HYPERLINK l _Toc27423 1.1 研究背景 PAGEREF _Toc27423 1 HYPERLINK l _Toc19770 1.2 課題研究意義及目的 PAGEREF _Toc19770 2 HYPERLINK l _Toc5362 1.3 國

25、內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc5362 2 HYPERLINK l _Toc14431 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc14431 2 HYPERLINK l _Toc20558 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc20558 4 HYPERLINK l _Toc27666 1.4 課題研究內(nèi)容及技術(shù)路線 PAGEREF _Toc27666 5 HYPERLINK l _Toc28544 第二章 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) PAGEREF _Toc28544 7 HYPERLINK l _Toc7348 2.1 系統(tǒng)設(shè)計目標 PAGEREF _Toc7348 7 H

26、YPERLINK l _Toc31631 2.1.1 智能家居安防系統(tǒng)功能需求分析 PAGEREF _Toc31631 7 HYPERLINK l _Toc17615 2.1.2 系統(tǒng)組成及模塊設(shè)計方法 PAGEREF _Toc17615 7 HYPERLINK l _Toc11270 2.2 系統(tǒng)體系架構(gòu) PAGEREF _Toc11270 8 HYPERLINK l _Toc4135 2.2.1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc4135 9 HYPERLINK l _Toc11877 2.2.2系統(tǒng)硬件與軟件架構(gòu) PAGEREF _Toc11877 12 HYPERLINK l _To

27、c27642 第三章 智能家居系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc27642 14 HYPERLINK l _Toc16831 3.1 智能家居系統(tǒng)總體框圖設(shè)想 PAGEREF _Toc16831 14 HYPERLINK l _Toc20120 3.2 CC2430核心電路設(shè)計 PAGEREF _Toc20120 16 HYPERLINK l _Toc4229 3.3 電源電路設(shè)計 PAGEREF _Toc4229 19 HYPERLINK l _Toc6276 3.4 窗簾控制節(jié)點硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc6276 21 HYPERLINK l _Toc16800 3.5 溫濕度

28、傳感器電路設(shè)計 PAGEREF _Toc16800 22 HYPERLINK l _Toc17330 3.6 GSM模塊電路設(shè)計 PAGEREF _Toc17330 23 HYPERLINK l _Toc17209 3.7 萬能遙控器控制節(jié)點硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc17209 24 HYPERLINK l _Toc31138 3.8 LCD液晶屏接口電路 PAGEREF _Toc31138 24 HYPERLINK l _Toc9440 3.9 本章小結(jié) PAGEREF _Toc9440 26 HYPERLINK l _Toc12134 第四章 智能家居系統(tǒng)軟件設(shè)計 PAGEREF

29、_Toc12134 27 HYPERLINK l _Toc17410 4.1 智能家居系統(tǒng)軟件開發(fā) PAGEREF _Toc17410 27 HYPERLINK l _Toc7899 4.1.1 系統(tǒng)軟件簡介 PAGEREF _Toc7899 27 HYPERLINK l _Toc25784 4.1.2 系統(tǒng)軟件架構(gòu) PAGEREF _Toc25784 27 HYPERLINK l _Toc28311 4.1.3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議算法介紹 PAGEREF _Toc28311 28 HYPERLINK l _Toc25217 4.2 ZigBee協(xié)調(diào)器模塊 PAGEREF _Toc25217 28 HY

30、PERLINK l _Toc9822 4.2.1 協(xié)調(diào)器 PAGEREF _Toc9822 28 HYPERLINK l _Toc16232 4.2.2 協(xié)調(diào)器節(jié)點組網(wǎng) PAGEREF _Toc16232 29 HYPERLINK l _Toc15383 4.3 系統(tǒng)應(yīng)用子功能模塊 PAGEREF _Toc15383 30 HYPERLINK l _Toc19863 4.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc19863 31 HYPERLINK l _Toc22214 5.3.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試 PAGEREF _Toc22214 39 HYPERLINK l _Toc21060 5.3.2

31、斷電恢復(fù)測試 PAGEREF _Toc21060 40 HYPERLINK l _Toc13049 第六章 總結(jié)和展望 PAGEREF _Toc13049 42 HYPERLINK l _Toc18301 6.2 本文后續(xù)工作的展望 PAGEREF _Toc18301 42 HYPERLINK l _Toc5491 參考文獻 PAGEREF _Toc5491 44 HYPERLINK l _Toc15040 致謝 PAGEREF _Toc15040 47 HYPERLINK l _Toc18495 作者簡介 PAGEREF _Toc18495 49第一章 緒論 第一章 緒論正文的一級標題居中排

32、列，字體為黑體， 字號為三號，行距為固定值 20 磅，段落間距為段前 24 磅，段后 18 磅在二十一世紀中，全世界的科技日新月異，經(jīng)濟快速發(fā)展，財富逐年增長。越來越多的人已經(jīng)把生命定義為生存，他們更多的是享受生活，希望獲得更好的生活水平，追求人類的生活。智能家居嚴格說來，它是一個以計算機為基礎(chǔ)、多學科的體系，主要用于住宅和農(nóng)村的住宅，為用戶提供多方位的生活服務(wù)體系。在智能家居系統(tǒng)中，每個節(jié)點需要使用智能綜合布線技術(shù)連接各節(jié)點，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與對方溝通，所有的防治技術(shù)、技術(shù)支持、自動控制技術(shù)、使用功能完善，將在家居生活中的集中管理，操縱生活設(shè)施的各個方面，提高用戶的整體安全性和舒適性。有了智

33、慧的城市，智慧的社區(qū)，這些理念繼續(xù)扎根在人們的心中，社區(qū)居民逐漸對自己的居住環(huán)境有了更高、更好的要求。因此，智能家居 1 作為一種新生事物，逐漸被廣大市民所接受。 1.1 研究背景二級標題不 縮進，字體為宋體加粗，字號為小三號，行距為固定值 20 磅，段落間距為段前 18 磅，段后 12 磅上世紀90年代中期，智能建筑的新概念是由美國人提出的，理解是環(huán)保、節(jié)能。二十人在第二十世紀開始，有關(guān)學者和專家表示，智慧在智能家居上的“家”可以定義的定義：智能家居不僅可以用在房子里，而且在酒店領(lǐng)域，在其系統(tǒng)中，大量的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的相互滲透、相互聯(lián)系的統(tǒng)一的必然結(jié)果。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)二千零

34、一十是美國政府兩年來制定的新學科、新產(chǎn)業(yè)支持。這是另一部具有劃時代意義的新節(jié)目。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將本地傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，對感知對象進行智能監(jiān)控的理論，為家庭的實現(xiàn)提供了新的方法和理論支持。智能家居也慢慢地以“三網(wǎng)融合”政策向用戶呈現(xiàn)綜合方式。在目前的發(fā)展趨勢下，2012-2017年，世界上80%的家庭將安裝智能家居系統(tǒng)。因此，智能家居市場得到了一致樂觀的認可。整個智能家居產(chǎn)業(yè)鏈的上下游也在整合創(chuàng)新，發(fā)展智能家居產(chǎn)品。 目前，智能家居的控制系統(tǒng)主要采取以下幾種方案：一是通過觸摸板直接通過WiFi發(fā)送指令，紅外遙控到433通信協(xié)議的傳遞命令控制整個家庭系統(tǒng)平臺。但在整個系統(tǒng)中，這些控制終端相對來

35、說成本比較高，用戶設(shè)置比較復(fù)雜，但也需要提供相應(yīng)的支持控制器的缺點。二是通用個人計算機使用因特網(wǎng)以網(wǎng)頁的形式訪問整個家用電器。當大多數(shù)智能家居采用這種控制方式時，控制終端存在體積大、成本高、攜帶不便等缺點。 三是使用手機控制家庭系統(tǒng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)手機的普及，智能手機用戶提供了WiFi、藍牙等方式對家庭系統(tǒng)的控制，這種控制方式打破通過控制系統(tǒng)具有較強的可操作性、經(jīng)濟、實用的優(yōu)點，方便、快捷，以物聯(lián)網(wǎng)手機作為智能家居系統(tǒng)操作終端，具有較好的市場前景。1.2 課題研究意義及目的近年來，通信技術(shù)飛速發(fā)展，信息技術(shù)逐漸融入人們生活的方方面面，智能家居以其安全、人性化、舒適化的特點，迅速發(fā)展起來。在未來的智

36、能家居中，主機可以遠程打開家里的空調(diào)在回家的路上，以確保他能得到舒適的他回家時，合適的溫度；也可以遠程控制熱水器、電飯煲等，你可以回家，也可以遠程監(jiān)控家庭環(huán)境后立即享受美味食品，并保持家庭內(nèi)外的安全形勢。 本文所開發(fā)、設(shè)計和測試的智能家居系統(tǒng)是基于目前的手機操作系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)將以手機為載體實現(xiàn)的。大大避免了由用戶安裝節(jié)點的困難，不僅不需要破壞原有的建筑，而且還需要在原有裝修的基礎(chǔ)上加以擴展。安裝方便，操作方便。同時，考慮到系統(tǒng)的后續(xù)維護和擴充，軟件功能在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中也得到了補充，而不需要重新設(shè)計、開發(fā)和保存軟件的軟件成本。此外，物聯(lián)網(wǎng)界面簡潔大方，而且擁有龐大的用戶基礎(chǔ)，用戶體驗有效果

37、。物聯(lián)網(wǎng)的智能家居服務(wù)系統(tǒng)實現(xiàn)了對家庭的實時監(jiān)控，實現(xiàn)了“走出去，圍繞在家”的境界。 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我們國家對智能家居的研究相對西方國家較晚，主要開始與20世紀九十年代，在早期的應(yīng)用研究發(fā)展緩慢，而到了九十年代后期迅速發(fā)展 REF _Ref478913790 r h * MERGEFORMAT 16。我國為了規(guī)范智能化住宅小區(qū)的建設(shè)，針對智能家居領(lǐng)域頒布了智能建筑設(shè)計標準 REF _Ref479281393 r h * MERGEFORMAT 17，這個規(guī)范的頒布為智能家居在我國的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。在2004年，長城、海爾、清華同方等集團合作組建了我國的家庭網(wǎng)絡(luò)標準產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟e-Ho

38、me，聯(lián)盟為家庭網(wǎng)絡(luò)指定相關(guān)行業(yè)標準 REF _Ref478913793 r h * MERGEFORMAT 18，同時根據(jù)家庭網(wǎng)絡(luò)特點，將其分為低速控制信息傳輸網(wǎng)絡(luò)和高速媒體信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。我國的家居環(huán)境與國外并不相同，國外家居多以別墅式和獨體式的房屋建筑為主，所以國外在家居領(lǐng)域的發(fā)展更傾向于信息網(wǎng)絡(luò)的通信和家居多媒體的應(yīng)用，而我國的居住環(huán)境多以社區(qū)式的樓房建筑為主，所以我國發(fā)展的中心主要是家庭安防系統(tǒng)，這就切實體現(xiàn)出本課題研究的意義所在。我國的智能安防產(chǎn)業(yè)發(fā)展的較晚，70%的智能安防產(chǎn)品主要來自于美國、日本和韓國，這些國家的智能安防技術(shù)很成熟、性能穩(wěn)定可靠，但是在平安城市、城市報警與監(jiān)控系統(tǒng)

39、(3111工程”)以及奧運會、世博會等大型安防項目等的推動下，我國的智能安防產(chǎn)業(yè)發(fā)展進入了前所未有的高峰期，現(xiàn)在市場的規(guī)模己經(jīng)超過了1500億元 REF _Ref480035924 r h * MERGEFORMAT 3。普通家庭的智能安防領(lǐng)域在我國是一個巨大的市場，漸漸成為了我國智能安防行業(yè)的發(fā)展方向，其中最主要的產(chǎn)品還是在家用門禁和家庭實時圖像監(jiān)控以及智能防盜報警系統(tǒng)方面。我國智能安防行業(yè)的牽頭企業(yè)是廈門青年網(wǎng)絡(luò)，該企業(yè)推出的小門瞳安防解決方案顛覆了傳統(tǒng)安防的設(shè)計理念，將傳統(tǒng)的以電話報警為主流的家居安防系統(tǒng)引向了一個全新的領(lǐng)域，那就是進入了全無線安裝、實時圖像報警為核心的智能安防新模式。小

40、門瞳智能安防方案把安防報警系統(tǒng)、家用電器的遠程監(jiān)控以及家居內(nèi)的各種信息的采集和處理等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用結(jié)合起來，并且還把老人關(guān)懷和小孩看護等人性化服務(wù)理念集于系統(tǒng)中，憑借著該智能安防系統(tǒng)的全天候無線實時在線、電腦集中控制和GPRS實時圖像監(jiān)控等先進技術(shù)，該系統(tǒng)方案大量應(yīng)用于我國的普通家居中并遠銷全球各地。在中國2010年國際物聯(lián)網(wǎng)(傳感網(wǎng))博覽會上，神州數(shù)碼思特奇智能家居解決方案亮相江蘇有線展臺，該系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)和三網(wǎng)聯(lián)合等戰(zhàn)略趨勢的基礎(chǔ)上，通過家居網(wǎng)關(guān)來連接紅外感應(yīng)、門磁、溫感、煙感、視頻攝像機等方式，實現(xiàn)了對家居7*24小時的智能防護，該設(shè)計采用了物聯(lián)網(wǎng)的理念滿足高檔樓盤開發(fā)商的細分營銷需求。在我國

41、三網(wǎng)融合的趨勢下，我國的安防企業(yè)充分利用電腦、網(wǎng)絡(luò)、電信三方面的綜合布線技術(shù)，通過家庭監(jiān)控平臺將安防相關(guān)的各子系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)了安防系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化，人們的家居將會更加地安全和舒適，但是我國安防企業(yè)要充分開拓智能家居安防市場則需要對產(chǎn)品做出根本性革命性的改變。在2013年1月1日，國家住建部與國家發(fā)展改革委員會聯(lián)合頒布綠色建筑行動方案，對城鎮(zhèn)的新建建筑提出嚴格的強制節(jié)能標準，而根據(jù)大量應(yīng)用實踐證明采用智能家居對實現(xiàn)建筑節(jié)能效果顯著，對節(jié)能減排的實現(xiàn)具有重要作用。于此同時，在2013年9月緊接著頒布了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項行動計劃，將“推動智能家居應(yīng)用”作為國家發(fā)展的重點任務(wù) REF _Ref4789

42、13798 r h * MERGEFORMAT 19，根據(jù)計劃，在各大中型城市中選取超過1萬個家庭作為智能家居應(yīng)用和推廣的試點，這些政策的頒布并實施使得智能家居在我國具有非常大的發(fā)展?jié)摿?。雖然我國的家居安防產(chǎn)品10年前就開始進入市場，而且安防報警主機的價格己經(jīng)低至幾百元，但是還是無法打開這個潛力巨大的市場，究其原因主要有四點:一是系統(tǒng)的誤報警，這是安防系統(tǒng)無法進入普通家庭的最主要因素，一般的用戶都無法接受在3個月內(nèi)出現(xiàn)一次誤報警，但是作為電子產(chǎn)品來說要達到完全無誤報警難度確實很高，這就需要安防技術(shù)的革新;二是安防系統(tǒng)撤防不方便，家居內(nèi)如果有人在的時候就不需要某些安防系統(tǒng)開啟，防止誤報警，所以需

43、要選擇性地撤防，一般都采用的是輸入密碼的方式來撤防，一旦密碼輸入錯誤又會造成系統(tǒng)誤報警;三是我國大部分的普通家庭都沒有安裝門禁系統(tǒng)，而使用萬能鑰匙打開普通機械鎖并非難事，所以盜賊可以侵入家居破壞報警主機，整個系統(tǒng)就無法正常工作;四是為了彌補誤報警的缺陷就需要安裝視頻監(jiān)控和圖像采集遠傳系統(tǒng)，但是成本較高而且圖片的傳輸速度較慢。如果我國的安防企業(yè)想在家居安防領(lǐng)域占得一席之地，需要對產(chǎn)品做出根本性的改變，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)就為產(chǎn)品的發(fā)展開辟了一片新天地。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)己成為國際新一輪信息技術(shù)競爭的關(guān)鍵點和制高點，使用該技術(shù)構(gòu)建的智能家居安防系統(tǒng)價格更低、更穩(wěn)定可靠、實現(xiàn)更簡單。物聯(lián)網(wǎng)基于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，

44、通過給予被監(jiān)控物體的自動識別屬性構(gòu)建出一個使物與物之間可以進行主動信息互聯(lián)和共享的大網(wǎng)絡(luò)，其中互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了虛擬的網(wǎng)絡(luò)信息共享平臺，而物聯(lián)網(wǎng)則延伸到了實際的物理世界，感知物理世界的信息，兩者的結(jié)合則實現(xiàn)了世界上包括人在內(nèi)的“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。本文即采用低功耗、低成本、高可靠性的Zigbee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)和GSM無線通訊網(wǎng)相結(jié)合的家居網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計了智能家居安防系統(tǒng)，該系統(tǒng)集智能門禁系統(tǒng)、智能門窗防盜、煤氣泄漏監(jiān)測、居室內(nèi)人員定位和遠程視頻監(jiān)控以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)于一體，以低成本、低功耗、高可靠性的家居安防系統(tǒng)為目標，滿足我國普通家庭的安防需要，為家居中的人員構(gòu)建一個安全、舒適、綠色的家居。在201

45、4年以后，由于相關(guān)的通信、計算機等技術(shù)的成熟，使得智能家居系統(tǒng)普及率增大，形成一個爆發(fā)性的發(fā)展期，在智能家居市場中，不僅有像長城、海爾、清華同方等老牌的企業(yè)繼續(xù)研究開發(fā)智能家居市場，同時還有像小米和美的等企業(yè)作為新血進入智能家居市場，在未來智能家居的發(fā)展也將成為一不衰的熱點。1.3.2 國外研究現(xiàn)狀智能家居這一家居概念較早就被提出，但是直到1984年美國聯(lián)合科技公司（United Technologies Building System）在其修建位于美國康涅狄格州（Connecticut)哈特佛市（Hartford）的城市廣場大廈（City Place Building）時應(yīng)用智能家居概念，使

46、這座建筑成為第一個應(yīng)用智能家居概念的建筑案例，建筑中采用計算機系統(tǒng)對建筑中的空調(diào)、電梯和照明等設(shè)備進行監(jiān)控，同時通過語音通信和E-mail等方面對用戶提供這座建筑的信息。世界上首座“智能型建筑”City Place Building的出現(xiàn)后，智能家居建筑得到大量的研究，在歐洲和澳洲等的發(fā)達國家和地區(qū)出現(xiàn)了一大批各色的智能家居方案，揭開了全世界范圍內(nèi)的智能家居建設(shè)狂潮的開端 REF _Ref478913772 r h * MERGEFORMAT 11。早先建成的智能家居案例中最為著名的成功案例為Bill Gates的豪華住宅，這個豪華住宅基于智能家居理念進行設(shè)計，住宅中使用的所用門窗、電器、照明

47、和監(jiān)控均采用智能系統(tǒng)進行控制，同時采用一個高性能的服務(wù)器對這些子系統(tǒng)構(gòu)成的整體智能家居系統(tǒng)進行管理。美國在2000年以后，由于基于X-10協(xié)議的智能家居系統(tǒng)技術(shù)的成熟，因其可以在實際應(yīng)用中根據(jù)不同用戶進行個性化設(shè)計部署而飛速發(fā)展，迅速的占據(jù)了美國智能家居市場，同時也成功的在其他國家得到很好的應(yīng)用 REF _Ref478913776 r h * MERGEFORMAT 12。新加坡智能家居系統(tǒng)應(yīng)用在“未來之家”計劃中，這個計劃主要面向居民住宅，計劃中采用的智能家居系統(tǒng)較為全面，其中還包括如電表抄送、留言和安防警報等諸多便捷功能 REF _Ref478913781 r h * MERGEFORMA

48、T 13。在日本的東京有一座應(yīng)用智能家居系統(tǒng)的現(xiàn)代化房屋，在房屋中安裝了大量的傳感器對房屋的環(huán)境情況進行監(jiān)測，通過通信技術(shù)將各個傳感器監(jiān)測到的環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C系統(tǒng)，通過系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)進行分析診斷，根據(jù)診斷結(jié)果對房屋中的門窗和家電進行控制 REF _Ref478913784 r h * MERGEFORMAT 14。智能家居技術(shù)在歐洲的應(yīng)用研究稍晚，但是其應(yīng)用智能家居在建筑能源綜合利用方面發(fā)展非常突出，比如西班牙由于其國內(nèi)建筑藝術(shù)氛圍非常濃厚，因此在對智能家居系統(tǒng)進行設(shè)計時充分反映這一特點，其設(shè)計的智能家居系統(tǒng)可以對自然資源進行充分利用，使用這一系統(tǒng)不僅可以引導室外光線進入室內(nèi)，還可以根據(jù)室

49、外光線情況自動調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光，達到節(jié)約電能的目的。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，近幾年智能家居領(lǐng)域以其巨大的發(fā)展?jié)摿ξ罅侩娦藕突ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)進入并迅速搶占市場，比如德國電信與EnBW、三星等企業(yè)共同合作設(shè)計一個主要為普通用戶提供終端服務(wù)及為企業(yè)用戶提供多方向集成應(yīng)用軟件開發(fā)服務(wù)的多功能智能家居業(yè)務(wù)平臺 REF _Ref478913786 r h * MERGEFORMAT 15。其中一直都處于家居自動化技術(shù)領(lǐng)先地位的是Honeywell公司，該公司采用先進的綜合布線技術(shù)把家居的數(shù)據(jù)、語音、控制等模塊結(jié)合到一起，實現(xiàn)了數(shù)字網(wǎng)絡(luò)家電、緊急呼叫、智能門禁系統(tǒng)、燈光控制模塊、火災(zāi)探測器、紅外探測器、電子門鎖等

50、終端的連接，把安防系統(tǒng)、信息家電控制、可視化對講以及遠程通信系統(tǒng)整合到一起，實現(xiàn)了真正的智能家居，但是該智能家居的安裝費用較高，適用于國外別墅式的高檔家庭，并不適合于我國社區(qū)式的普通家居。日本Sony公司不久前推出了用于安防監(jiān)控的第一款一體化變焦攝像機SSC-ET181P/ET180P，借助VISCA協(xié)議的命令集，SSC-ET181P/ET180P的所有功能可以通過RS -485接口實現(xiàn)遠程控制，并且Sony的新型監(jiān)控混合IP解決方案可以幫助用戶在原有系統(tǒng)上，建立IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)走向了網(wǎng)絡(luò)化和智能化，方便了用戶進行遠程的監(jiān)控。Sony的安防監(jiān)控方案雖然先進，但是其成本對于我國的普通的

51、家庭來說還是較高，對于家居高消費人群來說比較適合。雖然美國的智能家居系統(tǒng)的研究最早，但是普及程度最高的還是韓國，這同韓國先進的電子技術(shù)是分不開的，同時也要歸功于韓國政府對智能小區(qū)和智能家居安防系統(tǒng)的政策扶持，因為安防系統(tǒng)能有效地減少犯罪率，加強政府的管理，因此出現(xiàn)了三星、LG等知名的智能家居品牌，其實現(xiàn)的系統(tǒng)主要是通過機頂盒和寬帶網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)控整個智能家居，保證家居人員的生命財產(chǎn)的安全。由于歷史的原因，以色列在國防和安防工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域一直都處于世界上最先進的國家之一，其中EL公司是該國安防行業(yè)生產(chǎn)廠家中的佼佼者，該公司的智能報警探測器性能非?？煽浚`報率很低，而且針對不同的應(yīng)用場合推出了多種有線和無

52、線產(chǎn)品，還與GSM網(wǎng)絡(luò)通信實現(xiàn)了報警系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，既保證了安防的可靠性，而且還提供了與其它應(yīng)用領(lǐng)域相結(jié)合的可能性。安防市場發(fā)展迅速，帶動了安防技術(shù)的提升，智能家居安防系統(tǒng)將向著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、個性化、移動化的方向發(fā)展。1.3.1、研究意義隨著社會快速發(fā)展，人們在生活得到基本保障的同時，從安全性、舒適性、便捷性等方面對所處的家居環(huán)境提出更高的要求，這就要求家居產(chǎn)品在具備基本使用功能的同時不僅具有智能化，還要求整個智能家居系統(tǒng)滿足操作簡便、高安全性和高度智能化等要求 REF _Ref480036174 r h * MERGEFORMAT 1- REF _Ref480035924 r h * MER

53、GEFORMAT 3。隨著建筑、計算機、機械自動化、信息與通信等技術(shù)不斷發(fā)展，將智能技術(shù)應(yīng)用于家居逐漸增多，同時智能化程度越來越高，極大了改變了我們的生活方式 REF _Ref480037070 r h * MERGEFORMAT 4- REF _Ref480037072 r h * MERGEFORMAT 6。美國在2000年最先提出物聯(lián)網(wǎng) REF _Ref480037851 r h * MERGEFORMAT 7- REF _Ref480037853 r h * MERGEFORMAT 8的概念，在當時也稱之為傳感網(wǎng)，它是通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息

54、傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品通過物聯(lián)網(wǎng)域名相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于家居中就形成了智能家居，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家居環(huán)境中的的各種家居產(chǎn)品（如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、影音服務(wù)器、影柜系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)以及可編程定時控制等多種功能和手段，智能家居系統(tǒng)簡圖如圖1所示。圖1 智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖智能家居與普通家居相比，其在具備基本使用功能的同時還有通信、信息化及自動化功能，可以進行全面的信

55、息交互，不僅僅提高家居的應(yīng)用價值，還可以通過智能系統(tǒng)控制以節(jié)約資源。使用基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居，使得用戶可以在任何能夠接通網(wǎng)絡(luò)的位置掌握家中的動靜，如通過使用智能開關(guān)可以不必擔心忘記關(guān)燈、使用智能門窗系統(tǒng)可以不必擔心出門忘記關(guān)門及陌生人撬門而入和使用空氣探測器可以隨時掌握房間內(nèi)空氣情況而不必擔心空氣污染及煤氣泄露等，這不僅增加了我們對家居的體驗舒適度，還可以實現(xiàn)對能源的合理利用及提高家的安全系數(shù)，這一切基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居都可以為我們實現(xiàn) REF _Ref478913723 r h * MERGEFORMAT 9。目前社會中出現(xiàn)很多智能家居，這些智能家居除了實現(xiàn)基本功能外，主要用于對老年人和具有

56、身體障礙的殘障人士的監(jiān)測及保護，現(xiàn)在已經(jīng)被開發(fā)出來很多智能家居。其功能實現(xiàn)主要是在各種電器上安裝傳感器、執(zhí)行器和生物醫(yī)學監(jiān)視器，同時將這些儀器同時連接到同一個網(wǎng)絡(luò)或者遠程數(shù)據(jù)收集及處理中心，根據(jù)各類儀器得到的信息匯總分析進行診斷，根據(jù)診斷結(jié)果采取相應(yīng)的應(yīng)對措施 REF _Ref478913728 r h * MERGEFORMAT 10。隨著智能家居的普及，人民越來越多的選擇在家中安裝具有門禁、視頻監(jiān)控、煙霧探測和火災(zāi)預(yù)警等功能的安全防護智能家居設(shè)備，當出現(xiàn)非法入侵和火災(zāi)等情況時會觸發(fā)智能家居中相關(guān)探測器，并通過互聯(lián)網(wǎng)將警報信息發(fā)送至用戶，使用戶可以及時掌握家中安全情況，提高居家安全性。高科技

57、產(chǎn)品的應(yīng)用使我們的生活更加地便利，但是便利生活也給我們的家居帶來了不少安全的隱患，比如說各種電器的燃燒和爆炸、電線短路造成的觸電、煤氣管道的泄露等等，對人們的生命安全造成了很大的威脅。而且當今社會中仍然有很多的不法分子在活動，搶劫盜竊犯罪現(xiàn)象屢見不鮮，而且犯罪的手段也趨向于更職業(yè)化和高智能化，所以作為智能家居中最重要的安防系統(tǒng)的研究具有迫切的意義。網(wǎng)絡(luò)化的家居系統(tǒng)已經(jīng)漸漸走入我們的生活，通過家居網(wǎng)絡(luò)我們可以實現(xiàn)三表的網(wǎng)絡(luò)化管理、家居內(nèi)環(huán)境參數(shù)的遠程監(jiān)視、家用電器的遠程監(jiān)控、家居視頻監(jiān)控以及安全防盜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等等。網(wǎng)絡(luò)化的家居系統(tǒng)具有環(huán)保、安全、可靠、低成本、可擴展性強的特點，是未來家居發(fā)展的方向

58、。對于一個安防系統(tǒng)來說，最重要的就是系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性?？煽啃跃褪前卜老到y(tǒng)有警必報無警不會誤報，穩(wěn)定性就是系統(tǒng)可以長時間無故障地工作。本文采用低功耗、低成本、自組織、短距離的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來組建智能化家居網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)無須布線，靈活性和可擴展性都大大增加，節(jié)點大范圍地分布于家居內(nèi)并采用一系列的應(yīng)答機制和算法來處理安防數(shù)據(jù)以提高系統(tǒng)的可靠性，某一個節(jié)點的損壞并不會影響系統(tǒng)的整體性能保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居安防系統(tǒng)從功耗、成本、穩(wěn)定性和可靠性都擁有不可比擬的優(yōu)勢，對于更好地保障人們的生命財產(chǎn)安全具有重大的意義。為了提供用戶全面、可靠的環(huán)境信息，本文以智能家居安防監(jiān)測子系統(tǒng)為研究對象，實現(xiàn)

59、對家庭居住環(huán)境的安全進行實時監(jiān)測。從圖1可看出，家庭安防子系統(tǒng)是智能家居系統(tǒng)中其必不可少的一部分，通過該系統(tǒng)，用戶可以實時獲知居住環(huán)境的的安全信息，如：門窗開關(guān)信息、有害氣體濃度、火災(zāi)信息和非法入侵監(jiān)視等。同時，該系統(tǒng)還可將采集到的家庭信息作為其他家庭設(shè)備運行時的參數(shù)，實現(xiàn)對家庭安全的智能化控制，例如，當采集到外出時門窗處于未閉合狀態(tài)時，通過對門禁系統(tǒng)傳遞到智能家居系統(tǒng)控制管理中心（以下簡稱：管理中心）進行分析診斷后控制門禁系統(tǒng)自動將門窗封閉并及時告知戶主；又如，當房屋內(nèi)煙霧濃度大于警戒值時，管理中心控制通風設(shè)備進行工作，降低房屋內(nèi)煙霧濃度。因此，智能家居安防監(jiān)測子系統(tǒng)是實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)功能的

60、重要組成部分與基本條件，是提供用戶安全、舒適、便捷生活的重要手段。設(shè)計好安防監(jiān)測子系統(tǒng)對于構(gòu)建智能家居系統(tǒng)和提高用戶的生活環(huán)境質(zhì)量具有重要的意義。1.4 課題研究內(nèi)容及技術(shù)路線本文主要介紹了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，通過部門的系統(tǒng)可以實現(xiàn)監(jiān)測的外部環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境的家庭和控制家電設(shè)備的“出門在外，家在身邊”。 本文共七章，內(nèi)容組織如下: 第1章，緒論。本章簡要介紹了整個項目的背景，在此基礎(chǔ)上論述了該課題研究的意義和目的，同時詳細分析了目前該課題在國內(nèi)、國外有實力的學院、企業(yè)、研究機構(gòu)的研究現(xiàn)狀，為后繼研制開發(fā)提供參考資料。 第2章，相關(guān)技術(shù)介紹?？紤]到智能家居系統(tǒng)平臺是基于物