基于物聯網的智能

家居系統設計方案2013.5.15基于物聯網的智能

家居系統設計方案2013.5.15主目錄選題意義和研究現狀1物聯網智能家居系統的總體構想2主要模塊組成3總結與展望4致謝5主目錄選題意義和研究現狀1物聯網智能家居系統21課題的選題意義和研究現狀1.1意義

物聯網說到底是為人類服務的，而人類的家居生活已經形成了幾千年并在可預見的未來人類將繼續并長時間生活在居所中，僅從這一點來看，一個離開了智能家居的物聯網將成為無源之水，無本之木。智能家居是所有物聯網應用中的基礎應用之一。1課題的選題意義和研究現狀1.1意義31課題的選題意義和研究現狀1.2課題的研究現狀國外起步早、投入大、應用先進的信息與通信技術、成果顯著、技術成熟國內起步晚、市場需求大、政府支持、發展快、有很大的發展前景1課題的選題意義和研究現狀1.2課題的研究現狀國外起步早42物聯網智能家居系統的總體設計系統總體框架設計系統主要模塊設計2物聯網智能家居系統的總體設計系統系統52物聯網智能家居系統的總體構想2.1

系統功能需求

通過ZigBee傳感器檢測室內情況，當出現異常情況的時候即時發出報警信號并通過GPRS移動通信網絡給用戶手機發送消息，用戶也可以通過手機對家中設備進行相應的操作。

智能家居系統照明控制防盜系統2物聯網智能家居系統的總體構想2.1系統功能需求62物聯網智能家居系統的總體設計2.2

系統總體框架設計GPRS數據模塊主控制器手持設備Zigbee無線網絡室內設備監控傳感子節點報警傳感子節點2物聯網智能家居系統的總體設計2.2系統總體框架設計GP73

主要模塊組成3.1系統的主要模塊介紹模塊分類主控模塊照明控制子系統防盜子系統網絡控制模塊3主要模塊組成3.1系統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，負責子系統的信息集中、存儲、分析和決策。嵌入式芯片發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、計算機互聯與外部相連接，根據設置在內部的軟件程序執行控制命令，并向單元控制模塊傳達命令，對連接的各種家電進行控制。3主要模塊組成1）主控模塊主控模塊，負責子系統的93

主要模塊組成2）安全控制子系統

安全控制子系統，針對引起安全問題的諸多因素，起到防范和報警的作用，可視對講系統預防陌生人的干擾；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）安全控制子系統安全控制子系統103

主要模塊組成3）網絡控制模塊

使用了GPRS遠程報警本部分設計的關鍵點在于：1）實現短信的收發功能；2）對現場采集終端采集到的異常信息進行合理分析處理，并及時通知用戶。電子設備中嵌入ZigBee芯片用以獲取物體信息進而實現交互，聯網后實現家電等設備的無線互連和家庭自動化。利用ZigBee技術可較容易實現相機或者攝像機的自拍、窗戶遠距離開關、室內照明系統的遙控以及窗簾的自動調整等功能。可以在手機或者手持設備中加入ZigBee芯片后就可以被用來控制電視開關。基于ZigBee技術個人身份卡能夠代替家居和辦公室的門禁卡，可以記錄所有進出大門的個人的信息。3主要模塊組成3）網絡控制模塊使用了GPRS遠113

主要模塊組成3.2智能家居需解決的問題

(1)它的對象是結構和特性完全相異的各種家用電器，相互之間兼容性比較差，電器之間的數據共享比較困難。(2)家電的信息量小但對實時性要求較高，必須針對當時的家庭環境進行實時的調整。(3)家電運行時所處環境有很大差異，對系統的抗干擾性和穩定性要求較高。(4)從用戶的角度來說，用戶需要簡化家電的操作過程，統一家電的操作方法(比如說用統一的遙控器實現所有電器的控制)。因此，組建智能家庭網絡時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

系統的硬件和軟件實現3.3星狀網絡

在本智能家居系統設計中，采用星型網絡，這種星型結構的特點是對中心節點(這里是無線數字家居服務器或網關)的依賴性很大，中心節點出現問題可能造成整個網絡的癱瘓。家庭內部無線網絡連接距離較短，一般在l00米以內，家用電器位置容易改變，家庭電器等的數量也容易變化。根據家庭網絡的這些特點以及以上介紹的無線網絡拓撲結構，本文以家庭網關為中心節點組建一個星型家庭網絡完全滿足家庭網絡需要。3系統的硬件和軟件實現3.3星狀網絡在本智能家居系統13

4

總結與展望

本文通過對智能家居系統的研究與開發，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系統的特點學習了解后，提出了適合本系統的總體方案。(2)系統將ZigBee局域網絡與GPRS網絡結合，實現了信號的傳輸，提供了一個數據低速率傳輸的遠程控制平臺。(3)分析了本系統應具有的功能，采用模塊化的設計思想劃分了系統的功能模塊。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，實現了對家居的開關控制，智能化處理。

4總結與展望

本文通過對智能家居系統的研究與開14

4

總結與展望

由于時間和經驗及學習水平的限制，我的論文中的設計方案會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現。還需要從以下幾個方面加強研究：(1)ZigBee網絡采用星狀網絡，系統自愈性較弱，維護困難這樣會因為個別節點失效而影響到整個系統的安全，特別是協調器的損壞，將導致的整個系統癱瘓，因此考慮用網狀網絡代替星狀網絡。(2)處理器采用內存較大的設備，這樣不但可以對程序進行功能上的擴展，增加系統運行的可靠性。(3)系統的可擴展性需增強。在設計中做到對傳感器信號的采集分析，只預留了對燈和門窗的控制，對其他家電尚未提供接口，下一步的開發中應對系統的擴展性作進一步研究，使系統的適用范圍更廣。

4總結與展望

由于時間和經驗及學習水155

致謝ThankYou!謝謝各位老師！5致謝ThankYou!謝謝各位老師！16基于物聯網的智能

家居系統設計方案2013.5.15基于物聯網的智能

家居系統設計方案2013.5.15主目錄選題意義和研究現狀1物聯網智能家居系統的總體構想2主要模塊組成3總結與展望4致謝5主目錄選題意義和研究現狀1物聯網智能家居系統181課題的選題意義和研究現狀1.1意義

物聯網說到底是為人類服務的，而人類的家居生活已經形成了幾千年并在可預見的未來人類將繼續并長時間生活在居所中，僅從這一點來看，一個離開了智能家居的物聯網將成為無源之水，無本之木。智能家居是所有物聯網應用中的基礎應用之一。1課題的選題意義和研究現狀1.1意義191課題的選題意義和研究現狀1.2課題的研究現狀國外起步早、投入大、應用先進的信息與通信技術、成果顯著、技術成熟國內起步晚、市場需求大、政府支持、發展快、有很大的發展前景1課題的選題意義和研究現狀1.2課題的研究現狀國外起步早202物聯網智能家居系統的總體設計系統總體框架設計系統主要模塊設計2物聯網智能家居系統的總體設計系統系統212物聯網智能家居系統的總體構想2.1

系統功能需求

通過ZigBee傳感器檢測室內情況，當出現異常情況的時候即時發出報警信號并通過GPRS移動通信網絡給用戶手機發送消息，用戶也可以通過手機對家中設備進行相應的操作。

智能家居系統照明控制防盜系統2物聯網智能家居系統的總體構想2.1系統功能需求222物聯網智能家居系統的總體設計2.2

系統總體框架設計GPRS數據模塊主控制器手持設備Zigbee無線網絡室內設備監控傳感子節點報警傳感子節點2物聯網智能家居系統的總體設計2.2系統總體框架設計GP233

主要模塊組成3.1系統的主要模塊介紹模塊分類主控模塊照明控制子系統防盜子系統網絡控制模塊3主要模塊組成3.1系統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，負責子系統的信息集中、存儲、分析和決策。嵌入式芯片發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、計算機互聯與外部相連接，根據設置在內部的軟件程序執行控制命令，并向單元控制模塊傳達命令，對連接的各種家電進行控制。3主要模塊組成1）主控模塊主控模塊，負責子系統的253

主要模塊組成2）安全控制子系統

安全控制子系統，針對引起安全問題的諸多因素，起到防范和報警的作用，可視對講系統預防陌生人的干擾；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）安全控制子系統安全控制子系統263

主要模塊組成3）網絡控制模塊

使用了GPRS遠程報警本部分設計的關鍵點在于：1）實現短信的收發功能；2）對現場采集終端采集到的異常信息進行合理分析處理，并及時通知用戶。電子設備中嵌入ZigBee芯片用以獲取物體信息進而實現交互，聯網后實現家電等設備的無線互連和家庭自動化。利用ZigBee技術可較容易實現相機或者攝像機的自拍、窗戶遠距離開關、室內照明系統的遙控以及窗簾的自動調整等功能。可以在手機或者手持設備中加入ZigBee芯片后就可以被用來控制電視開關。基于ZigBee技術個人身份卡能夠代替家居和辦公室的門禁卡，可以記錄所有進出大門的個人的信息。3主要模塊組成3）網絡控制模塊使用了GPRS遠273

主要模塊組成3.2智能家居需解決的問題

(1)它的對象是結構和特性完全相異的各種家用電器，相互之間兼容性比較差，電器之間的數據共享比較困難。(2)家電的信息量小但對實時性要求較高，必須針對當時的家庭環境進行實時的調整。(3)家電運行時所處環境有很大差異，對系統的抗干擾性和穩定性要求較高。(4)從用戶的角度來說，用戶需要簡化家電的操作過程，統一家電的操作方法(比如說用統一的遙控器實現所有電器的控制)。因此，組建智能家庭網絡時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

系統的硬件和軟件實現3.3星狀網絡

在本智能家居系統設計中，采用星型網絡，這種星型結構的特點是對中心節點(這里是無線數字家居服務器或網關)的依賴性很大，中心節點出現問題可能造成整個網絡的癱瘓。家庭內部無線網絡連接距離較短，一般在l00米以內，家用電器位置容易改變，家庭電器等的數量也容易變化。根據家庭網絡的這些特點以及以上介紹的無線網絡拓撲結構，本文以家庭網關為中心節點組建一個星型家庭網絡完全滿足家庭網絡需要。3系統的硬件和軟件實現3.3星狀網絡在本智能家居系統29

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總結與展望

本文通過對智能家居系統的研究與開發，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系統的特點學習了解后，提出了適合本系統的總體方案。(2)系統將ZigBee局域網絡與GPRS網絡結合，實現了信號的傳輸，提供了一個數據低速率傳輸的遠程控制平臺。(3)分析了本系統應具有的功能，采用模塊化的設計思想劃分了系統的功能模塊。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，實現了對家居的開關控制，智能化處理。

4總結與展望

本文通過對智能家居系統的研究與開30

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總結與展望

由于時間和經驗及學習水平的限制，我的論文中的設計方案會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現。還需要從以下幾個方面加強研究：(1)ZigBee網絡采用星狀網絡，系統自愈性較弱，維護困難這樣會因為個別節點失效而影