智能家居需求分析報告

.......................................智能家居需求分析說明書目錄1引言1.1編寫目的1.2背景1.3定義1.4參考資料2任務(wù)概述2.1目標2.2用戶的特點2.3假設(shè)和依賴3需求規(guī)定3.1整體布局1.1詳細布局3.2系統(tǒng)設(shè)計詳細分析3.3技術(shù)方案設(shè)計3.3.1常用遠程無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.3.2Zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及節(jié)點3.4精度要求3.5故障處理要求3.6安全性要求4運行環(huán)境規(guī)定4.1接口4.2控制4.3局限性

1引言1.1編寫目的該研究報告的目的是讓用戶能夠了解單元樓用戶智能家居的實施的可行性條件、費用以及局限性等等，可以使用戶很清楚的了解整個智能家居系統(tǒng)的功能用途，而且還可以讓用戶根據(jù)自己的需求去修改設(shè)計智能家居系統(tǒng)，以滿足不同用戶對智能家居化的不同要求。1.2背景伴隨城市人口的增加和人們生活節(jié)奏的加快，單元樓用戶智能家居系統(tǒng)越來越受到了人們的重視，隨著技術(shù)的日益成熟，智能家居系統(tǒng)必將普及到每一個用戶家中；本項目的任務(wù)提出者、開發(fā)者：華江鋒；用戶：主要適用于單元樓用戶；該軟件系統(tǒng)使用的是zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，zigbee網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)分為三種：星型、樹型和網(wǎng)絡(luò)型。在單元樓智能家居系統(tǒng)里，我選擇星型結(jié)構(gòu)，此智能家居系統(tǒng)我們選用基于CC2530的Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計。1.3定義智能家居：是利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、依照人體工程學(xué)原理，融合個性需求，將與家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯(lián)動、地板采暖等有機地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗。Zigbee網(wǎng)絡(luò)：是基于無線傳感品網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，它用于網(wǎng)點多、體積小、數(shù)據(jù)量小、傳輸可靠、低功耗等場合。網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局，就是用什么方式把網(wǎng)絡(luò)中的計算機等設(shè)備連接起來。拓撲圖給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和相互間的連接，它的結(jié)構(gòu)主要有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)等。1.4參考資料[1]GB/T-8567-2006計算機軟件文檔編寫規(guī)范[2]ZigBeeE技術(shù)及應(yīng)用.瞿雷、劉盛德、胡咸斌著.北京航空航天大學(xué)出版社,2008.92任務(wù)概述2.1目標概述隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷革新與應(yīng)用以及社會經(jīng)濟的發(fā)展、生活質(zhì)量的日益改善和生活節(jié)奏的不斷加快，人們的生活日益信息化、智能化，人們對于家居的要求已經(jīng)不僅僅是物理意義上的生存空間，更為關(guān)注的是一個高度安全性、方便、舒適的生活環(huán)境、先進的通訊設(shè)備、完備的信息終端、自動化的智能化的家用電器、信息資源使用的網(wǎng)絡(luò)化需求等等，根據(jù)用戶的這些要求，在科學(xué)技術(shù)的推動下，智能家居系統(tǒng)已經(jīng)越來越得到人們的重視。智能家居是人類住宅的一場新革命，在我國，高科技和信息技術(shù)正在由智能大廈走向智能住宅小區(qū)，進而走進家庭?，F(xiàn)代社會的家庭正在以家庭智能化帶來的多元化信息和安全、舒適、便利的生活環(huán)境，作為一個理想的目標來追求。而智能家居主要是通過網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的，智能家居網(wǎng)絡(luò)通常分為家庭數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和家庭控制網(wǎng)絡(luò)兩種，它是住宅系統(tǒng)的重要組成部分。本智能家居系統(tǒng)，主要是基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的智能家居系統(tǒng)，它成本低，可擴展性強，靈活性強，開放高效，安全可靠而且可以實現(xiàn)遠程終端控制，真正滿足了用戶智能家居化的需求。2.2用戶的特點該系統(tǒng)的用戶主要是單元樓智能家居系統(tǒng)的使用者，他們往往工作時間長，生活節(jié)奏快，因此所用軟件的操作一定要設(shè)計簡單、易于使用、快捷高效，而且對家居系統(tǒng)的設(shè)計還要盡量做到美觀，由于單元樓內(nèi)部的設(shè)計規(guī)劃可能不盡相同，所以設(shè)計時可選定一個設(shè)計方案為模型，不同的戶型可以在此基礎(chǔ)上進行功能模塊擴充。采用本系統(tǒng)后不僅可以讓使用者擁有智能舒適的居住環(huán)境，更重要的是可以為他們節(jié)省寶貴的時間，實現(xiàn)對家居的遠程控制，緩解生活快速的節(jié)奏。而且造價相對上班族來說在可承受范圍之內(nèi)，因此具有可行性。2.3假設(shè)和依賴本系統(tǒng)設(shè)計要求能實時監(jiān)控，所以要求較高的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。.....................................3需求規(guī)定3.1整體布局單元樓用戶可選擇的戶型有多種，但無論哪種戶型，其內(nèi)部總體布局基本如下圖所示：3.1.1詳細布局本智能家居的詳細布局以及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，如下圖所示：2.5米3.5米3米....3.2系統(tǒng)設(shè)計詳細分析上圖智能家居設(shè)計是一個90平方米的普通單元樓家庭智能家居設(shè)計，它主要采用Zigbee的星型拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計的，共有一個網(wǎng)關(guān)，5個路由節(jié)點，11個傳感器，在每個設(shè)有傳感器的屋子里都裝有路由節(jié)點，這樣可以使傳輸信號更好，但是造價高。在臥室、書櫥和客廳都設(shè)有溫度傳感器，采用測試距離在4—5米的即可，這樣可以一年四季適時調(diào)控室內(nèi)溫度，滿足用戶需求。在要求采光的臥室、客廳和書櫥陽臺要設(shè)有光照傳感器，采用測試距離在3—4米的即可。廚房中要有煙霧傳感器，起到監(jiān)控預(yù)警作用。最后在客廳要設(shè)有報警傳感器，其輻射范圍應(yīng)該能夠涵蓋整個單元屋。按照上圖所示智能家居系統(tǒng)，價格估計在3000-6000元左右，具體價格根據(jù)所用4.5米4.5米5.5米2.5米3米9米路由及傳感器好壞而定以及用戶實際應(yīng)用為準。3.3技術(shù)方案設(shè)計3.3.1常用遠程無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能家居系統(tǒng)的遠程控制需要遠程無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，經(jīng)常用到的遠程無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是GPRS。GPRS網(wǎng)絡(luò)向用戶提供了一種低成本、高效的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于家庭控制這種間斷的頻繁的、突發(fā)性的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶發(fā)的大數(shù)據(jù)量傳輸，就本系統(tǒng)面言，GPRS通信方式從成本、可靠性、性能等方面都可以滿足應(yīng)用的要求，而且GPRS通信方式可以和Internet進行無縫連接，用戶在智能手機等移動終端上進行簡單的配置即可接入到Internet與家庭網(wǎng)關(guān)進行通信，這將大大方便對智能家居系統(tǒng)的遠程管理。本系統(tǒng)選用的是GPRS無線傳輸技術(shù)，其具有實時在線、高速傳輸?shù)葍?yōu)點，符合本系統(tǒng)傳輸模塊的功能要求。3.3.2Zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及節(jié)點Zigbee技術(shù)可以支持三種網(wǎng)絡(luò)拓撲，它們分別是星型，樹型，網(wǎng)狀型，三種拓撲結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中各有優(yōu)缺點，用戶可根據(jù)自己的需要來選擇相應(yīng)的拓撲結(jié)構(gòu)，本智能家居系統(tǒng)中采用星型結(jié)構(gòu)。Zigbee標準了Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的三種設(shè)備：協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。根據(jù)Zigbee網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，選擇各設(shè)備的位置等。.......................................3.4精度要求根據(jù)HomeAutomationPublicapplicationProfile規(guī)定：節(jié)點自發(fā)數(shù)據(jù)或輪詢的頻繁度不能超過7.5s，緊急情況除外。所以節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率不能低于7.5s，我們可以在實際情況有變化發(fā)生后，通過傳感器將數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸給用戶。可以通過中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)例程來處理緊急情況。溫度采集3秒一次精確到0.1攝氏度，溫度控制精確到2-3攝氏度。當出現(xiàn)緊急事故時要求報警系統(tǒng)能夠迅速放松短信到用戶終端，并且自動報警。3.5故障處理要求當系統(tǒng)中某個終端節(jié)點掉電后，要及時供電，否則可能采集不到數(shù)據(jù)或不能將采集到數(shù)據(jù)傳輸?shù)铰酚晒?jié)點，即不能實現(xiàn)實時監(jiān)控。當路由節(jié)點不能接收終端節(jié)點的數(shù)據(jù)或不能將終端節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸給協(xié)調(diào)器節(jié)點時會導(dǎo)致通信不正常。此時維修人員應(yīng)向該路由節(jié)點重新燒寫程序，使該路由節(jié)點加入原來的網(wǎng)絡(luò)中，且通信正常。要實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控，必須保證終端在使用時供電和功能正常。3.6安全性要求本系統(tǒng)的連接是通過特殊的協(xié)議進行通信的，協(xié)議不公開，連接需要密碼。4運行環(huán)境規(guī)定4.1接口節(jié)點主板微控制器適用的是CC2530，Zigbee新一代SOC芯片CC2530是真正的片上系統(tǒng)解決方案，支持IEEE802.15.4標準，CC2530是理想Zigbee專業(yè)應(yīng)用，支持新RemoTi的ZigbeeRF4CE，這是專業(yè)界首款符合ZigbeeRF4CE兼容的協(xié)議棧，和更大內(nèi)存大小將允許芯片無線下載，支持系統(tǒng)編程，此外CC2530結(jié)合了一個完全集成的，高情能的RF收