【正文】 主要控制水表、電表、天然氣表的數(shù)據(jù)測量等基本家居數(shù)據(jù)。樓宇對講系統(tǒng)、攝像頭、家用電器等的安全納入控制范圍 ,但是這些原始控制手段 ,布線麻煩 ,成本較高 ,未能有效的推廣。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展 ,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、有線電視、數(shù)字電視、移動(dòng)電話等逐步普及 ,人們的家居結(jié)構(gòu)也發(fā)生了變化 ,與之相對應(yīng)的智能化家居控制系統(tǒng)開始起步 ,但是只是控制內(nèi)容的豐富 ,而控制手段并未有較大的創(chuàng)新性提高。 目前業(yè)界人士對智能家居的定義更加有層次性 ,整個(gè)智能家居系統(tǒng)可參考人體生理特征進(jìn)行模塊化分層 ,首先是智能控制系統(tǒng) ,類似于人體大腦 ,這部分系統(tǒng)主要控制人們家庭內(nèi)部的各類硬件設(shè)備 ,如微波爐、冰箱、空調(diào)等家用電器，水管、天然氣、暖氣等管道系統(tǒng) ,有線電視、計(jì)算機(jī)、電話等數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。 其次就是家居的安防系統(tǒng) ,他類 似于人體的眼睛等 ,通過攝像頭、樓宇對講機(jī)、無線通訊網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) ,將家庭內(nèi)部與外部實(shí)時(shí)聯(lián)系在一起 ,保證整套家居系統(tǒng)的安全性。 現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)根據(jù)硬件的分布 ,大體可分為以下幾個(gè)部分： 家居智能安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 監(jiān)測系統(tǒng) :小區(qū)基本上都裝備了攝像頭等監(jiān)控設(shè)備 ,特別是別墅更是裝備了視頻采集設(shè)備 ,樓宇對講門不是傳統(tǒng)的按鍵與電話掛機(jī) ,而是在樓宇門口設(shè)置了隱形攝像頭 ,主人可以通過攝像頭 ,在室內(nèi)的 LED 顯示屏上 ,一目了然的看到來訪客人的情況 ,極大的提高了樓宇安防性。防盜系統(tǒng) :早期人們主要是在 門窗加裝防盜窗 ,后期逐漸的在門窗安裝報(bào)警器 ,現(xiàn)在人們逐漸將門窗安防設(shè)計(jì)的更隱蔽更精準(zhǔn) ,采用攝像頭與自動(dòng)報(bào)警組合方式 ,能夠同時(shí)將防盜信息儲存并傳遞給保安人員。室內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng) :過去人們的家庭電氣 ,除了燈光照明 ,幾乎就沒什么東西了。而如今各類家居設(shè)備幾乎都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 ,隨之帶來的是大量的控制要求 ,如天然氣泄露報(bào)警裝置。太陽能自動(dòng)上水裝置。空調(diào)自動(dòng)預(yù)熱裝置等等 ,還有有線電視、數(shù)字電視、家庭互聯(lián)網(wǎng)等通訊設(shè)備人們在享受科技發(fā)展帶來的便捷與舒適的同時(shí) ,也埋下了無數(shù)的安全隱患 ,如何對這些繁多的家庭室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行安全控制 ,是家居 安全智能系統(tǒng)的最大目標(biāo)科技發(fā)展是社會(huì)發(fā)展的大勢所趨 ,而享受科技發(fā)展帶來的優(yōu)越性和舒適性 ,更是普通大眾的內(nèi)在追求。家居的安全性關(guān)系到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全 ,特別是隨著人們安全意思的加強(qiáng) ,人們對家居的安全要求更高而我國社會(huì)發(fā)展逐漸進(jìn)入老齡化 ,人們的生活節(jié)奏又在不斷加快 ,智能家居安全系統(tǒng)具有巨大的市場前景。 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程 物聯(lián)網(wǎng)的概念是在 1999 年提出的。當(dāng)時(shí)基于互聯(lián)網(wǎng)、 RFID 技術(shù)、EPC 標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造了一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)“ Inter of things”（簡稱物聯(lián)網(wǎng)），這也是在 2020 年掀起第一輪華夏物聯(lián)網(wǎng)熱潮的基礎(chǔ)。 傳感網(wǎng)是基于感知技術(shù)建立起來的網(wǎng)絡(luò)。中科院早在 1999 年就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些適用的傳感網(wǎng)。 1999 年，在美國召開的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國際會(huì)議提出了，“傳感網(wǎng)是下一個(gè)世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇”。 2020 年，美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。 2020 年 11 月 17 日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（ WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ ITU）發(fā)布 了《 ITU 互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告 2020：物聯(lián)網(wǎng)》，引用了 家居智能安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 “物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識別技術(shù)（ RFID）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用。 根據(jù) ITU 的描述，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動(dòng)收發(fā)器，人類在信息與通信世界里將獲得一個(gè)新的溝通維度，從任何時(shí)間任何地點(diǎn)的人與人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物和物與物之間的溝通連接。物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，很大程度上得益于國際電信聯(lián)盟 (ITU)2020 年以物聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)題的年度互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告。然而， ITU 的報(bào)告對物聯(lián)網(wǎng)缺乏一個(gè)清晰的定義。 雖然目前國內(nèi)對物聯(lián)網(wǎng)也還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)定義，但從物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上看，物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用，使人與物智慧對話，創(chuàng)造一個(gè)智慧的世界。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展幾乎涉及到了信息技術(shù)的方方面面，是一種聚合性、系統(tǒng)性的創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展，也因此才被稱為是信息技術(shù)的第三次革命性創(chuàng)新。 物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)概括起來主要體現(xiàn) 在三個(gè)方面：一是互聯(lián)網(wǎng)特征，即對需要聯(lián)網(wǎng)的物一定要能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；二是識別與通信特征，即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動(dòng)識別與物物通信（ M2M）的功能；三是智能化特征，即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自動(dòng)化、自我反饋與智能控制的特點(diǎn)。 2020 年１月２８日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會(huì)議”，作為僅有的兩名代表之一，ＩＢＭ首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。 2020年 2月 24日消息， IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群在 2020IBM論壇上公 布了名為“智慧的地球”的最新策略。此概念一經(jīng)提出，即得到美國各界的高度關(guān)注，甚至有分析認(rèn)為ＩＢＭ公司的這一構(gòu)想極有可能上升至美國的國家戰(zhàn)略，并在世界范圍內(nèi)引起轟動(dòng)。ＩＢＭ認(rèn)為，ＩＴ產(chǎn)業(yè)下一階段的任務(wù)是把新一代ＩＴ技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、 家居智能安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4 建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。 針對中國經(jīng)濟(jì)的狀況，錢大群表示，中國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)空間廣闊，而且中國政府正在以巨大的控制能力、實(shí)施決心、和配套資金對必要的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行 大規(guī)模建設(shè)，“智慧的地球”這一戰(zhàn)略將會(huì)產(chǎn)生更大的價(jià)值。 在策略發(fā)布會(huì)上， IBM 還提出，如果在基礎(chǔ)建設(shè)的執(zhí)行中，植入“智慧”的理念，不僅僅能夠在短期內(nèi)有力的刺激經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)就業(yè)，而且能夠在短時(shí)間內(nèi)為中國打造一個(gè)成熟的智慧基礎(chǔ)設(shè)施平臺。 錢大群表示，當(dāng)今世界許多重大的問題如金融危機(jī)、能源危機(jī)和環(huán)境惡化等，實(shí)際上都能夠以更加“智慧”的方式解決。在全球經(jīng)濟(jì)形勢低迷的同時(shí)，也孕育著未來的發(fā)展機(jī)遇，中國不僅能夠籍此機(jī)遇開創(chuàng)新樂觀產(chǎn)業(yè)和新的市場，加速發(fā)展，擺脫經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響。 IBM 希望“智慧的地球”策略能掀起了“互聯(lián)網(wǎng)” 浪潮之后的又一次科技革命。 IBM 前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個(gè)重要的觀點(diǎn)，認(rèn)為計(jì)算模式每隔 15 年發(fā)生一次變革。這一判斷像摩爾定律一樣準(zhǔn)確，人們把它稱為“十五年周期定律”。 1965 年前后發(fā)生的變革以大型機(jī)為標(biāo)志，1980 年前后以個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及為標(biāo)志，而 1995 年前后則發(fā)生了互聯(lián)網(wǎng)革命。每一次這樣的技術(shù)變革都引起企業(yè)間、產(chǎn)業(yè)間甚至國家間競爭格局的重大動(dòng)蕩和變化。而互聯(lián)網(wǎng)革命一定程度上是由美國“信息高速公路”戰(zhàn)略所催熟。 20 世紀(jì) 90 年代，美國克林頓政府計(jì)劃用 20 年時(shí)間 ,耗資 2020 億 4000 億美元 ,建設(shè)美國國家 信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。 而今天，“智慧的地球”戰(zhàn)略被不少美國人認(rèn)為與當(dāng)年的“信息高速公路”有許多相似之處，同樣被他們認(rèn)為是振興經(jīng)濟(jì)、確立競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略能否掀起如當(dāng)年互聯(lián)網(wǎng)革命一樣的科技和經(jīng)濟(jì)浪潮，不僅為美國關(guān)注，更為世界所關(guān)注。 “物聯(lián)網(wǎng)前景非常廣闊，它將極大地改變我們目前的生活方式?！蹦暇┖娇蘸教齑髮W(xué)國家電工電子示范中心主任趙國安說。業(yè)內(nèi)專家表示，物聯(lián)網(wǎng)把我們的生活擬人化了，萬物成了人的同類。在這個(gè)物物相聯(lián)的世界中，物品（商品）能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人的干預(yù)。物聯(lián)網(wǎng)利 用射頻自動(dòng)識別（ＲＦＩＤ）技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品（商品）的自動(dòng)識別和信息的互聯(lián)與共享?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智 家居智能安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 能化的世界。在物聯(lián)網(wǎng)的世界里，物物相連、天羅地網(wǎng)。 2020 年 11 月在北京大學(xué)舉行的第二屆中國移動(dòng)政務(wù)研討會(huì)“知識社會(huì)與創(chuàng)新 ”上，專家們提出移動(dòng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，推動(dòng)了面向知識社會(huì)的以用戶體驗(yàn)為核心的下一代創(chuàng)新（創(chuàng)新 ）形態(tài)的形成，創(chuàng)新與發(fā)展更加關(guān)注用戶、注重以人為本。 有研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì) 10 年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及，這一技術(shù)將會(huì)發(fā) 展成為一個(gè)上萬億元規(guī)模的高科技市場，其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大幾十倍。 研究內(nèi)容 有毒有害氣體檢測 :現(xiàn)在天然氣供給是十分普遍的設(shè)施，帶給用戶方便的同時(shí)也存在著很多隱患，如果發(fā)泄露，后果可能是災(zāi)難性的，所以氣體檢測是十分必要的防范措施。所以這方面的檢測是本系統(tǒng)的一部分。 家居智能安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 本課題要求設(shè)計(jì)一款煤氣控制器，監(jiān)控煤氣爐附近是否有煤氣泄漏現(xiàn)象，如有異?？勺詣?dòng)關(guān)閉氣源并進(jìn)行通風(fēng)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 (1)選用合適的煤氣傳感器，對液化氣，天然氣，人工煤氣有較好的靈敏度，探測范圍可達(dá) 300~10000PPM，要求響應(yīng)時(shí)間不大于 10S。 (2)選用合適安裝的煤氣電磁閥，氣體濃度達(dá)到設(shè)定報(bào)警值，就聯(lián)動(dòng)關(guān)閉氣閥； (3)當(dāng)氣體濃度達(dá)到設(shè)定報(bào)警值，能驅(qū)動(dòng)排風(fēng)扇通風(fēng)； (4)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警。 家居智能安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 3方案論證與比較 煤氣控制器由 MCU 模塊，數(shù)據(jù)采集模塊， AD 轉(zhuǎn)換模塊，操作模塊，顯示模塊和控制模塊組成。 系統(tǒng)構(gòu)成方案 （ 1）方案一 采用 NE555 時(shí)基電路設(shè)計(jì)，本報(bào)警電路由氣敏元件 QMN5 和電位器 RP 組成氣體檢測電路，時(shí)基電路 NE555 和其他外圍元件組成多諧振蕩器，它適 用于對可燃性氣體檢測監(jiān)控，適用范圍：可燃性氣體，如天然氣煤氣液化石油氣等氣體。因此用 QMN5 可做煤氣，可燃?xì)獾鹊臋z測探頭。 （ 2）方案二 系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，由 MCU 模塊，數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，操作模塊，聲光報(bào)警模塊和控制模塊。采用氣敏元件 MQ5 采集煤氣數(shù)據(jù)。當(dāng)可燃?xì)怏w濃度超過控制電路設(shè)定值時(shí)，控制器通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出報(bào)警信號并關(guān)閉閥門，進(jìn)行通風(fēng)。此系統(tǒng)方案簡單，具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短等特點(diǎn)。 總結(jié) 比較以上兩種方案，方案一電路結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、成本低和易實(shí)現(xiàn)。但該系統(tǒng)功能單一， 不能確保在無人的情況下自動(dòng)切斷氣源，避免災(zāi)難發(fā)生。方案二硬件資源間接，價(jià)格低廉，系統(tǒng)能將復(fù)雜的硬件功能全部采用軟件實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)控制靈活，易于拓展?？梢詮母旧辖鉀Q可燃?xì)怏w使用的安全問題，有效避免燃?xì)庑孤┰斐傻臑?zāi)害、爆炸、窒息、死亡等惡性事故發(fā)生。 家居智能安保系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8 控制器系統(tǒng)方案 （ 1） 方案一 采用 FPGA，其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行濕度快，內(nèi)部程序并行運(yùn)行，有處理更復(fù)雜更能的能力，但成本相對較高。 （ 2） 方案二 采用 AT89S52 單片機(jī)， AT89S52 是一個(gè)低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，其成本相對較低，在設(shè)計(jì)過程中，只需要對其 IO 口 進(jìn)行操作即可。 總結(jié) 比較以上