最新基于物联网的智能家居系统设计

最新基于物联网的智能家居系统设计内容摘要：

...................... 34 7 结束语 .................................................................................................................................. 35 参 考文献 .................................................................................................................................. 36 致谢 .......................................................................................................................................... 37 附录 Ⅰ ...................................................................................................................................... 38 附录 Ⅱ .................................................................................................................................... 39 基于物联网的智能家居系统设计 1 1 绪论 智能家居的发展及应用前景 近几年，在各大公司和媒体的强大概念宣传攻势下，智能家居行业逐渐形成，可用的、接近现实需求的产品不断增加，集成商、开发商以及装修公司已经积累了很多经验。 如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当前社会一个热点问题。 而国家政府机构及各 大信息家电生产厂商不失时机地开展了中国智能家庭网络的标准化制定工作，为中国智能家居的发展提供了一个开放的标准化平台，指明了智能家居研究领域正确的发展方向。 但是，此行业仍存在几个问题。 首先，定位偏高，目前智能家居的用户是中上档次的人群，而这类人群毕竟是少数，因此降低定位，让智能家居进入寻常百姓家，可扩大市场范围；其次，切实分析用户需求，否则就只是房地产开发商售楼时一个宣传卖点。 智能家居系统可以理解为利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种通讯设备、家用电器和家庭保安装置经由 家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上，从而形成一个有机的整体（数字家庭网络系统），进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。 而无线网络技术的应用已经成了智能家居系统一个新选择。 无线网络一般家庭网络通讯有以下几个特点： 传输的数据量比较小 ,因而无需太大的传输速度； 信息的实时性要好，时延要短，尤其在安防信息上； 网络的容量要大，因家庭中各种设备、电器很多； 无论采用何种方式建立家庭网络，都必须保证数据传送过程中的安全性和可靠性，不易被人窃取和破坏。 在智能 家居系统中，无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势，这不仅仅因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，省去了花在综合布线上的费用和精力，而且更符合家庭网络的通讯特点，同时随着无线网络技术的进一步发展，也必将大大促进家庭智能化、网络化的进程。 目前，无线网络技术主要可分为射频（ RF）技术、红外线技术、 和 协议技术、 Home RF 协议、 ZigBee 技术、蓝牙技术。 其中射频 (RF)技术已很成熟，它的成本低廉，穿透性较好，但抗干扰能力差，安全性差，最致命的缺陷是它没有统一的标准，各公司的通信协议都不一样；红外技术也比较成熟，但必须直线视距连接，限制太大，并不适合我们通常意义上的家庭网络； 是 IEEE 最初制定的一个无线局域网标准，主要用于办公室局域网和校园网，由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要， IEEE 小组又相继推出了 和 两个新标准，但无论是 还是 都是一种高速率传输协议，用在家居系统上有些大材小用，而且价格昂贵，它更适于办公室的无线网络； HomeRF 无线标准 是由HomeRF 工作组开发的，旨在使计算机与其他电子设备之间实现无线通信的开放性工业陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 2 标准，由于 Home RF 网络没有密码因而它的安全性较差，且它的抗干扰能力很差；而ZigBee 技术和蓝牙技术都属于 协议，在一定的范围内有重叠，但其各自的技术特点决定了其应用的侧重点仍有很大的不同。 ZigBee 作为一种低功耗、低数据速率、低成本的技术，更适合于家庭自动化、安全保障系统及进行低数据率传输的低成本设备之间，而蓝牙更适合于语音业务及需要更高数据量的业务，如移动电话、耳机等。 课题的目的和意义 现代社会，商品经济竞争日益激烈，工作节奏不断加快。 对于全身心投入竞争的人们，家务工作方面必然力不从心，家务管理因此就显得尤为重要。 智能家居控制器可以提供智能控制方案，使家庭主人在处理家务方面，即快捷又省力。 还提供舒适健康的环境，可以监视室内的温度、湿度，进而控制空调机的运行，达到人工模拟大自然的气息。 使人们将来足不出户就能体验和享受到身临大自然的美好境地。 加大了处理紧急情况的力度、增强了住户无人在家时的安全感，使人们能够全身心地投入工作，从而提高生活质量。 住宅智能化控制的开发与建设是 21 世纪发展的必然趋势。 由于信息技术的大力普及和应用，极大推动住宅小区智能化建设的进程，更为住宅小区智能化提供了可靠的技术保障，实施起来更加容易和简捷。 智能信息家电及智能家居系统具有安网作为主干网，实现交互式数字视频业务。 系统硬件要求 1 小区物业管理智能化系统的硬件有信息网络、计算机、公用设备、计量仪表和电子器材等。 系统硬件应具有先进性，避免短期内因技术陈旧造成整个系统性能不高和过早淘汰。 2 在充分考虑先进性的同时，硬件系统应立足于用户对整个系统的具体需求。 应优先选择先进、适用、技术成熟，最大限度地发挥投资效益。 3 无论是系统设备还是网络拓扑结构，都应具有良好的开放性。 网络化的目的是实现设备资源和信息资源的共享。 因此，计算机网络本身应具有开放性，并应提供标准接口。 用户可根据需求，对系统进行拓展或升级。 4 计算机网络选择和相关产品的选择要以先进性和适用性为基础，同时考虑兼容性 .系统设备应优先选择根据己有国际标准设计、生产的标准化设备，避免因兼容性差造成系统难以升级或拓展。 5 随着社会的不断发展和进步，住宅小区物业管理智能化系统的规模、自动化程度会不断扩大和提高，用户的需求会不断变化。 因此，系统的硬 件应充分考虑未来可升级性。 系统软件要求及通讯技术 （ 1）系统软件要求 基于物联网的智能家居系统设计 3 系统软件是小区物业管理智能化系统的核心，它的功能好坏直接关系到整个系统的水平。 系统软件包括 :计算机及网络操作系统、应用软件及实时监控软件等。 1 系统软件应具有很高的可靠性和安全性。 2 系统软件操作方便，采用中文图形界面，采用多媒体技术，使系统具有处理声音及图像的能力。 用户操作界面要适应不同层次住户及物业公司人员的素质。 3 系统软件应符合国家、行业标准以及国际标准，便于多次升级和支持新硬件产品。 4 系统软件应具有功能上的可扩 充性。 使用的元件的耐压要求比较高，在安全问题上有一定的隐患。 目前国际上采用电力线作为联网介质推出的解决方案有 xOI， CEBUS等。 （ 2）智能家居系统的通讯技术 家庭网络的通讯主要是以物理媒体层的实际电磁信号为主要传输载体，所以物理媒体层传输介质是整个家居网络的物质基础。 因而家庭网络的通讯媒体的选用是很重要的。 目前，家庭网络的通讯媒体主要有以太网 (双绞线 )、电话线、电力线、无线射频、红外线、电缆和光纤等几种，但当前主要以双绞线、电话线和电力线为主，家庭无线网络主要采用红外、无线方式等，将以其灵活方便和可 移动计算的特点而成为未来发展的方向。 根据接入设备的类型及实际需要，家庭局域网可以用有线或无线方式实现，也可以用混合型网络实现。 以下我们分别对这几种方案进行比较 : 有线通讯技术 有线通讯方式主要利用家庭中的电话线、有线电视线、交流电力线等己经存在的配线进行通讯。 (1)电话线网络 计算机厂商与消费电子厂商成立了一个名为 HomePNA(家庭电话线网络联盟 )的组织来推广利用电话线建立家庭网络。 它是通过在电话线加载高频载波信号来实现信息的传递，可以同时满足电话业务、家庭内部数据传输，互相不干扰。 可以达到 1Mbit/s 的传输速率。 该方案采用 标准，支持即 S 机制， HomePNA 在撇 C 层制订了八种优先级，改进了冲突解决技术，保证音频类实时数据延迟控制在 10 一 2h(as。 电话线网络利用住宅内现有电话线路的家庭网络具有较好的发展前景，因为电话应用已经普及，施工和安装比较方便，通过频分多角技术可以使一根电话线利用不同频率同时传输数据、Inert 信息和声音。 相对其它技术而言，基于电话线路的连网产品价格较低，数据传输不容易受到干扰。 利用电话按键可实现简单、方便、廉价的远程控制。 (2)电力线网络 采用电力线作为传输介 质一般使用窄带通讯方式和扩频通讯方式，在家庭网络中适合采用扩频通讯方式。 使用电力线的最大优点在于不用改动家庭布线，利用现有的插座就可以实现家用电器的方便联网，因此施工和安装更为方便。 但对于家庭中所使用的手陕西科。