物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能

家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2013.5.15基于物聯(lián)網(wǎng)的智能

家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2013.5.15主目錄選題意義和研究現(xiàn)狀1物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體構(gòu)想2主要模塊組成3總結(jié)與展望4致謝5主目錄選題意義和研究現(xiàn)狀1物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)21課題的選題意義和研究現(xiàn)狀1.1意義

物聯(lián)網(wǎng)說到底是為人類服務(wù)的，而人類的家居生活已經(jīng)形成了幾千年并在可預(yù)見的未來人類將繼續(xù)并長時(shí)間生活在居所中，僅從這一點(diǎn)來看，一個(gè)離開了智能家居的物聯(lián)網(wǎng)將成為無源之水，無本之木。智能家居是所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的基礎(chǔ)應(yīng)用之一。1課題的選題意義和研究現(xiàn)狀1.1意義31課題的選題意義和研究現(xiàn)狀1.2課題的研究現(xiàn)狀國外起步早、投入大、應(yīng)用先進(jìn)的信息與通信技術(shù)、成果顯著、技術(shù)成熟國內(nèi)起步晚、市場需求大、政府支持、發(fā)展快、有很大的發(fā)展前景1課題的選題意義和研究現(xiàn)狀1.2課題的研究現(xiàn)狀國外起步早42物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要模塊設(shè)計(jì)2物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)系統(tǒng)52物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體構(gòu)想2.1

系統(tǒng)功能需求

通過ZigBee傳感器檢測室內(nèi)情況，當(dāng)出現(xiàn)異常情況的時(shí)候即時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并通過GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)給用戶手機(jī)發(fā)送消息，用戶也可以通過手機(jī)對(duì)家中設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。

智能家居系統(tǒng)照明控制防盜系統(tǒng)2物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體構(gòu)想2.1系統(tǒng)功能需求62物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.2

系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)GPRS數(shù)據(jù)模塊主控制器手持設(shè)備Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)設(shè)備監(jiān)控傳感子節(jié)點(diǎn)報(bào)警傳感子節(jié)點(diǎn)2物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.2系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)GP73

主要模塊組成3.1系統(tǒng)的主要模塊介紹模塊分類主控模塊照明控制子系統(tǒng)防盜子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制模塊3主要模塊組成3.1系統(tǒng)的主要模塊介紹模主控模塊照明控制子83

主要模塊組成1）主控模塊

主控模塊，負(fù)責(zé)子系統(tǒng)的信息集中、存儲(chǔ)、分析和決策。嵌入式芯片發(fā)展使主控模塊越來越精巧，功能日益豐富。智能家居控制器的功能是通過總線與各種類型的模塊相連接，通過電話線路、計(jì)算機(jī)互聯(lián)與外部相連接，根據(jù)設(shè)置在內(nèi)部的軟件程序執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達(dá)命令，對(duì)連接的各種家電進(jìn)行控制。3主要模塊組成1）主控模塊主控模塊，負(fù)責(zé)子系統(tǒng)的93

主要模塊組成2）安全控制子系統(tǒng)

安全控制子系統(tǒng)，針對(duì)引起安全問題的諸多因素，起到防范和報(bào)警的作用，可視對(duì)講系統(tǒng)預(yù)防陌生人的干擾；門磁傳感器和窗磁傳感器起到防盜作用。3主要模塊組成2）安全控制子系統(tǒng)安全控制子系統(tǒng)103

主要模塊組成3）網(wǎng)絡(luò)控制模塊

使用了GPRS遠(yuǎn)程報(bào)警本部分設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于：1）實(shí)現(xiàn)短信的收發(fā)功能；2）對(duì)現(xiàn)場采集終端采集到的異常信息進(jìn)行合理分析處理，并及時(shí)通知用戶。電子設(shè)備中嵌入ZigBee芯片用以獲取物體信息進(jìn)而實(shí)現(xiàn)交互，聯(lián)網(wǎng)后實(shí)現(xiàn)家電等設(shè)備的無線互連和家庭自動(dòng)化。利用ZigBee技術(shù)可較容易實(shí)現(xiàn)相機(jī)或者攝像機(jī)的自拍、窗戶遠(yuǎn)距離開關(guān)、室內(nèi)照明系統(tǒng)的遙控以及窗簾的自動(dòng)調(diào)整等功能。可以在手機(jī)或者手持設(shè)備中加入ZigBee芯片后就可以被用來控制電視開關(guān)?；赯igBee技術(shù)個(gè)人身份卡能夠代替家居和辦公室的門禁卡，可以記錄所有進(jìn)出大門的個(gè)人的信息。3主要模塊組成3）網(wǎng)絡(luò)控制模塊使用了GPRS遠(yuǎn)113

主要模塊組成3.2智能家居需解決的問題

(1)它的對(duì)象是結(jié)構(gòu)和特性完全相異的各種家用電器，相互之間兼容性比較差，電器之間的數(shù)據(jù)共享比較困難。(2)家電的信息量小但對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，必須針對(duì)當(dāng)時(shí)的家庭環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。(3)家電運(yùn)行時(shí)所處環(huán)境有很大差異，對(duì)系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性要求較高。(4)從用戶的角度來說，用戶需要簡化家電的操作過程，統(tǒng)一家電的操作方法(比如說用統(tǒng)一的遙控器實(shí)現(xiàn)所有電器的控制)。因此，組建智能家庭網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要考慮的問題有很多。3主要模塊組成3.2智能家居需解決的問題(1)它123

系統(tǒng)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)3.3星狀網(wǎng)絡(luò)

在本智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用星型網(wǎng)絡(luò)，這種星型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是對(duì)中心節(jié)點(diǎn)(這里是無線數(shù)字家居服務(wù)器或網(wǎng)關(guān))的依賴性很大，中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題可能造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。家庭內(nèi)部無線網(wǎng)絡(luò)連接距離較短，一般在l00米以內(nèi)，家用電器位置容易改變，家庭電器等的數(shù)量也容易變化。根據(jù)家庭網(wǎng)絡(luò)的這些特點(diǎn)以及以上介紹的無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本文以家庭網(wǎng)關(guān)為中心節(jié)點(diǎn)組建一個(gè)星型家庭網(wǎng)絡(luò)完全滿足家庭網(wǎng)絡(luò)需要。3系統(tǒng)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)3.3星狀網(wǎng)絡(luò)在本智能家居系統(tǒng)13

4

總結(jié)與展望

本文通過對(duì)智能家居系統(tǒng)的研究與開發(fā)，主要取得了以下成果：(1)在目前智能家居的需求研究以及對(duì)系統(tǒng)的特點(diǎn)學(xué)習(xí)了解后，提出了適合本系統(tǒng)的總體方案。(2)系統(tǒng)將ZigBee局域網(wǎng)絡(luò)與GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的傳輸，提供了一個(gè)數(shù)據(jù)低速率傳輸?shù)倪h(yuǎn)程控制平臺(tái)。(3)分析了本系統(tǒng)應(yīng)具有的功能，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想劃分了系統(tǒng)的功能模塊。分成無線短信接收部分，主控中心部分，分控制部分。各部分之間通過無線的方式鏈接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)家居的開關(guān)控制，智能化處理。

4總結(jié)與展望

本文通過對(duì)智能家居系統(tǒng)的研究與開14

4

總結(jié)與展望

由于時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)及學(xué)習(xí)水平的限制，我的論文中的設(shè)計(jì)方案會(huì)有很多不夠成熟和完善的地方。許多功能尚不能很好很人性化的實(shí)現(xiàn)。還需要從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)研究：(1)ZigBee網(wǎng)絡(luò)采用星狀網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)自愈性較弱，維護(hù)困難這樣會(huì)因?yàn)閭€(gè)別節(jié)點(diǎn)失效而影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全，特別是協(xié)調(diào)器的損壞，將導(dǎo)致的整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，因此考慮用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)代替星狀網(wǎng)絡(luò)。(2)處理器采用內(nèi)存較大的設(shè)備，這樣不但可以對(duì)程序進(jìn)行功能上的擴(kuò)展，增加系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。(3)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性需增強(qiáng)。在設(shè)計(jì)中做到對(duì)傳感器信號(hào)的采集分析，只預(yù)留了對(duì)燈和門窗的控制，對(duì)其他家電尚未提供接口，下一步的開發(fā)中應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展性作進(jìn)一步研究，使系統(tǒng)的適用范圍更廣。

4總結(jié)與展望

由于時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)及學(xué)習(xí)水155

致謝ThankYou!謝謝各位老師！5致謝ThankYou!謝謝各位老師！16基于物聯(lián)網(wǎng)的智能

家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2013.5.15基于物聯(lián)網(wǎng)的智能

家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2013.5.15主目錄選題意義和研究現(xiàn)狀1物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體構(gòu)想2主要模塊組成3總結(jié)與展望4致謝5主目錄選題意義和研究現(xiàn)狀1物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)181課題的選題意義和研究現(xiàn)狀1.1意義

物聯(lián)網(wǎng)說到底是為人類服務(wù)的，而人類的家居生活已經(jīng)形成了幾千年并在可預(yù)見的未來人類將繼續(xù)并長時(shí)間生活在居所中，僅從這一點(diǎn)來看，一個(gè)離開了智能家居的物聯(lián)網(wǎng)將成為無源之水，無本之木。智能家居是所有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的基礎(chǔ)應(yīng)用之一。1課題的選題意義和研究現(xiàn)狀1.1意義191課題的選題意義和研究現(xiàn)狀1.2課題的研究現(xiàn)狀國外起步早、投入大、應(yīng)用先進(jìn)的信息與通信技術(shù)、成果顯著、技術(shù)成熟國內(nèi)起步晚、市場需求大、政府支持、發(fā)展快、有很大的發(fā)展前景1課題的選題意義和研究現(xiàn)狀1.2課題的研究現(xiàn)狀國外起步早202物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要模塊設(shè)計(jì)2物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)系統(tǒng)212物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體構(gòu)想2.1

系統(tǒng)功能需求

通過ZigBee傳感器檢測室內(nèi)情況，當(dāng)出現(xiàn)異常情況的時(shí)候即時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并通過GPRS移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)給用戶手機(jī)發(fā)送消息，用戶也可以通過手機(jī)對(duì)家中設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作。

智能家居系統(tǒng)照明控制防盜系統(tǒng)2物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體構(gòu)想2.1系統(tǒng)功能需求222物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.2

系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)GPRS數(shù)據(jù)模塊主控制器手持設(shè)備Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)設(shè)備監(jiān)控傳感子節(jié)點(diǎn)報(bào)警傳感子節(jié)點(diǎn)2物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.2系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)GP233

主要模塊組成3.1系統(tǒng)的主要模塊介紹模塊分類主控模塊照明控制子系統(tǒng)防盜子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制模塊3主要模塊組成3.1系統(tǒng)的主要模塊介紹模主控模塊照明控制子243

主要模塊組成1）主控模塊

主控模塊，負(fù)責(zé)子系統(tǒng)的信息集中、存儲(chǔ)、分析和決策。嵌入式芯片發(fā)展使主控模塊越來越精巧，功能日益豐富。智能家居控制器的功能是通過總線與各種類型的模塊相連接，通過電話線路、計(jì)算機(jī)互聯(lián)與外部相連接，根據(jù)設(shè)置在內(nèi)部的軟件程序執(zhí)行控制命令，并向單元控制模塊傳達(dá)命令，對(duì)連接的各種家電進(jìn)行控制。3主要模塊組成1）主控模塊主控模塊，負(fù)責(zé)子系統(tǒng)的253

主要模塊組成2）安全控制子系統(tǒng)

安全控制子系統(tǒng)，針對(duì)引起安全問題的諸多因素，起到防范和報(bào)警的作用，可視對(duì)講系統(tǒng)預(yù)防陌生人的干擾；門磁傳感器和窗磁傳感器起到防盜作用。3主要模塊組成2）安全控制子系統(tǒng)安全控制子系統(tǒng)263

主要模塊組成3）網(wǎng)絡(luò)控制模塊

使用了GPRS遠(yuǎn)程報(bào)警本部分設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于：1）實(shí)現(xiàn)短信的收發(fā)功能；2）對(duì)現(xiàn)場采集終端采集到的異常信息進(jìn)行合理分析處理，并及時(shí)通知用戶。電子設(shè)備中嵌入ZigBee芯片用以獲取物體信息進(jìn)而實(shí)現(xiàn)交互，聯(lián)網(wǎng)后實(shí)現(xiàn)家電等設(shè)備的無線互連和家庭自動(dòng)化。利用ZigBee技術(shù)可較容易實(shí)現(xiàn)相機(jī)或者攝像機(jī)的自拍、窗戶遠(yuǎn)距離開關(guān)、室內(nèi)照明系統(tǒng)的遙控以及窗簾的自動(dòng)調(diào)整等功能?？梢栽谑謾C(jī)或者手持設(shè)備中加入ZigBee芯片后就可以被用來控制電視開關(guān)。基于ZigBee技術(shù)個(gè)人身份卡能夠代替家居和辦公室的門禁卡，可以記錄所有進(jìn)出大門的個(gè)人的信息。3主要模塊組成3）網(wǎng)絡(luò)控制模塊使用了GPRS遠(yuǎn)273

主要模塊組成3.2智能家居需解決的問題

(1)它的對(duì)象是結(jié)構(gòu)和特性完全相異的各種家用電器，相互之間兼容性比較差，電器之間的數(shù)據(jù)共享比較困難。(2)家電的信息量小但對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，必須針對(duì)當(dāng)時(shí)的家庭環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)整。(3)家電運(yùn)行時(shí)所處環(huán)境有很大差異，對(duì)系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性要求較高。(4)從用戶的角度來說，用戶需要簡化家電的操作過程，統(tǒng)一家電的操作方法(比如說用統(tǒng)一的遙控器實(shí)現(xiàn)所有電器的控制)。因此，組建智能家庭網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要考慮的問題有很多。3主要模塊組成3.2智能家居需解決的問題(1)它283

系統(tǒng)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)3.3星狀網(wǎng)絡(luò)

在本智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用星型網(wǎng)絡(luò)，這種星型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是對(duì)中心節(jié)點(diǎn)(這里是無線數(shù)字家居服務(wù)器或網(wǎng)關(guān))的依賴性很大，中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題可能造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。家庭內(nèi)部無線網(wǎng)絡(luò)連接距離較短，一般在l00米以內(nèi)，家用電器位置容易改變，家庭電器等的數(shù)量也容易變化。根據(jù)家庭網(wǎng)絡(luò)的這些特點(diǎn)以及以上介紹的無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本文以家庭網(wǎng)關(guān)為中心節(jié)點(diǎn)組建一個(gè)星型家庭網(wǎng)絡(luò)完全滿足家庭網(wǎng)絡(luò)需要。3系統(tǒng)的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)3.3星狀網(wǎng)絡(luò)在本智能家居系統(tǒng)29

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總結(jié)與展望

本文通過對(duì)智能家居系統(tǒng)的研究與開發(fā)，主要取得了以下成果：(1)在目前智能家居的需求研究以及對(duì)系統(tǒng)的特點(diǎn)學(xué)習(xí)了解后，提出了適合本系統(tǒng)的總體方案。(2)系統(tǒng)將ZigBee局域網(wǎng)絡(luò)與GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的傳輸，提供了一個(gè)數(shù)據(jù)低速率傳輸?shù)倪h(yuǎn)程控制平臺(tái)。(3)分析了本系統(tǒng)應(yīng)具有的功能，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想劃分了系統(tǒng)的功能模塊。分成無線短信接收部分，主控中心部分，分控制部分。各部分之間通過無線的方式鏈接，實(shí)現(xiàn)了對(duì)家居的開關(guān)控制，智能化處理。

4總結(jié)與展望

本文通過對(duì)智能家居系統(tǒng)的研究與開30

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總結(jié)與展望

由于時(shí)間和經(jīng)驗(yàn)及學(xué)習(xí)水平的限制，我的論文中的設(shè)計(jì)方案會(huì)有很多不夠成熟和完善的地方。許多功能尚不能很好很人性化的實(shí)現(xiàn)。還需要從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)研究：(1)ZigBee網(wǎng)絡(luò)采用星狀網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)自愈性較弱，維護(hù)困難這樣會(huì)因?yàn)閭€(gè)別節(jié)點(diǎn)失效而影