【文章內(nèi)容簡介】 ...................... 34 7 結(jié)束語 .................................................................................................................................. 35 參 考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 36 致謝 .......................................................................................................................................... 37 附錄 Ⅰ ...................................................................................................................................... 38 附錄 Ⅱ .................................................................................................................................... 39 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計 1 1 緒論 智能家居的發(fā)展及應(yīng)用前景 近幾年，在各大公司和媒體的強大概念宣傳攻勢下，智能家居行業(yè)逐漸形成，可用的、接近現(xiàn)實需求的產(chǎn)品不斷增加，集成商、開發(fā)商以及裝修公司已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗。如何建立一個高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)前社會一個熱點問題。而國家政府機構(gòu)及各 大信息家電生產(chǎn)廠商不失時機地開展了中國智能家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化制定工作，為中國智能家居的發(fā)展提供了一個開放的標(biāo)準(zhǔn)化平臺，指明了智能家居研究領(lǐng)域正確的發(fā)展方向。 但是，此行業(yè)仍存在幾個問題。首先，定位偏高，目前智能家居的用戶是中上檔次的人群，而這類人群畢竟是少數(shù)，因此降低定位，讓智能家居進(jìn)入尋常百姓家，可擴大市場范圍；其次，切實分析用戶需求，否則就只是房地產(chǎn)開發(fā)商售樓時一個宣傳賣點。 智能家居系統(tǒng)可以理解為利用電腦、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理平臺將與家居生活有關(guān)的各種通訊設(shè)備、家用電器和家庭保安裝置經(jīng)由 家庭總線技術(shù)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上，從而形成一個有機的整體（數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)），進(jìn)行集中的或異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。而無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成了智能家居系統(tǒng)一個新選擇。無線網(wǎng)絡(luò)一般家庭網(wǎng)絡(luò)通訊有以下幾個特點： 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較小 ,因而無需太大的傳輸速度； 信息的實時性要好，時延要短，尤其在安防信息上； 網(wǎng)絡(luò)的容量要大，因家庭中各種設(shè)備、電器很多； 無論采用何種方式建立家庭網(wǎng)絡(luò)，都必須保證數(shù)據(jù)傳送過程中的安全性和可靠性，不易被人竊取和破壞。在智能 家居系統(tǒng)中，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)已成為勢不可擋的趨勢，這不僅僅因為無線網(wǎng)絡(luò)可以提供更大的靈活性、流動性，省去了花在綜合布線上的費用和精力，而且更符合家庭網(wǎng)絡(luò)的通訊特點，同時隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，也必將大大促進(jìn)家庭智能化、網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程。 目前，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要可分為射頻（ RF）技術(shù)、紅外線技術(shù)、 和 協(xié)議技術(shù)、 Home RF 協(xié)議、 ZigBee 技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)。其中射頻 (RF)技術(shù)已很成熟，它的成本低廉，穿透性較好，但抗干擾能力差，安全性差，最致命的缺陷是它沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各公司的通信協(xié)議都不一樣；紅外技術(shù)也比較成熟，但必須直線視距連接，限制太大，并不適合我們通常意義上的家庭網(wǎng)絡(luò)； 是 IEEE 最初制定的一個無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)，由于它在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要， IEEE 小組又相繼推出了 和 兩個新標(biāo)準(zhǔn)，但無論是 還是 都是一種高速率傳輸協(xié)議，用在家居系統(tǒng)上有些大材小用，而且價格昂貴，它更適于辦公室的無線網(wǎng)絡(luò)； HomeRF 無線標(biāo)準(zhǔn) 是由HomeRF 工作組開發(fā)的，旨在使計算機與其他電子設(shè)備之間實現(xiàn)無線通信的開放性工業(yè)陜西科技大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計說明書） 2 標(biāo)準(zhǔn)，由于 Home RF 網(wǎng)絡(luò)沒有密碼因而它的安全性較差，且它的抗干擾能力很差；而ZigBee 技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)都屬于 協(xié)議，在一定的范圍內(nèi)有重疊，但其各自的技術(shù)特點決定了其應(yīng)用的側(cè)重點仍有很大的不同。 ZigBee 作為一種低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的技術(shù)，更適合于家庭自動化、安全保障系統(tǒng)及進(jìn)行低數(shù)據(jù)率傳輸?shù)牡统杀驹O(shè)備之間，而藍(lán)牙更適合于語音業(yè)務(wù)及需要更高數(shù)據(jù)量的業(yè)務(wù)，如移動電話、耳機等。 課題的目的和意義 現(xiàn)代社會，商品經(jīng)濟競爭日益激烈，工作節(jié)奏不斷加快。對于全身心投入競爭的人們，家務(wù)工作方面必然力不從心，家務(wù)管理因此就顯得尤為重要。智能家居控制器可以提供智能控制方案，使家庭主人在處理家務(wù)方面，即快捷又省力。還提供舒適健康的環(huán)境，可以監(jiān)視室內(nèi)的溫度、濕度，進(jìn)而控制空調(diào)機的運行，達(dá)到人工模擬大自然的氣息。使人們將來足不出戶就能體驗和享受到身臨大自然的美好境地。加大了處理緊急情況的力度、增強了住戶無人在家時的安全感，使人們能夠全身心地投入工作，從而提高生活質(zhì)量。住宅智能化控制的開發(fā)與建設(shè)是 21 世紀(jì)發(fā)展的必然趨勢 。由于信息技術(shù)的大力普及和應(yīng)用，極大推動住宅小區(qū)智能化建設(shè)的進(jìn)程，更為住宅小區(qū)智能化提供了可靠的技術(shù)保障，實施起來更加容易和簡捷。智能信息家電及智能家居系統(tǒng)具有安網(wǎng)作為主干網(wǎng)，實現(xiàn)交互式數(shù)字視頻業(yè)務(wù)。 系統(tǒng)硬件要求 1 小區(qū)物業(yè)管理智能化系統(tǒng)的硬件有信息網(wǎng)絡(luò)、計算機、公用設(shè)備、計量儀表和電子器材等。系統(tǒng)硬件應(yīng)具有先進(jìn)性，避免短期內(nèi)因技術(shù)陳舊造成整個系統(tǒng)性能不高和過早淘汰。 2 在充分考慮先進(jìn)性的同時，硬件系統(tǒng)應(yīng)立足于用戶對整個系統(tǒng)的具體需求。應(yīng)優(yōu)先選擇先進(jìn)、適用、技術(shù)成熟，最大限度地發(fā)揮投資效益 。 3 無論是系統(tǒng)設(shè)備還是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，都應(yīng)具有良好的開放性。網(wǎng)絡(luò)化的目的是實現(xiàn)設(shè)備資源和信息資源的共享。因此，計算機網(wǎng)絡(luò)本身應(yīng)具有開放性，并應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)接口。用戶可根據(jù)需求，對系統(tǒng)進(jìn)行拓展或升級。 4 計算機網(wǎng)絡(luò)選擇和相關(guān)產(chǎn)品的選擇要以先進(jìn)性和適用性為基礎(chǔ)，同時考慮兼容性 .系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)優(yōu)先選擇根據(jù)己有國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，避免因兼容性差造成系統(tǒng)難以升級或拓展。 5 隨著社會的不斷發(fā)展和進(jìn)步，住宅小區(qū)物業(yè)管理智能化系統(tǒng)的規(guī)模、自動化程度會不斷擴大和提高，用戶的需求會不斷變化。因此，系統(tǒng)的硬 件應(yīng)充分考慮未來可升級性。 系統(tǒng)軟件要求及通訊技術(shù) （ 1）系統(tǒng)軟件要求 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計 3 系統(tǒng)軟件是小區(qū)物業(yè)管理智能化系統(tǒng)的核心，它的功能好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的水平。系統(tǒng)軟件包括 :計算機及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件及實時監(jiān)控軟件等。 1 系統(tǒng)軟件應(yīng)具有很高的可靠性和安全性。 2 系統(tǒng)軟件操作方便，采用中文圖形界面，采用多媒體技術(shù)，使系統(tǒng)具有處理聲音及圖像的能力。用戶操作界面要適應(yīng)不同層次住戶及物業(yè)公司人員的素質(zhì)。 3 系統(tǒng)軟件應(yīng)符合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及國際標(biāo)準(zhǔn)，便于多次升級和支持新硬件產(chǎn)品。 4 系統(tǒng)軟件應(yīng)具有功能上的可擴 充性。使用的元件的耐壓要求比較高，在安全問題上有一定的隱患。目前國際上采用電力線作為聯(lián)網(wǎng)介質(zhì)推出的解決方案有 xOI， CEBUS等。 （ 2）智能家居系統(tǒng)的通訊技術(shù) 家庭網(wǎng)絡(luò)的通訊主要是以物理媒體層的實際電磁信號為主要傳輸載體，所以物理媒體層傳輸介質(zhì)是整個家居網(wǎng)絡(luò)的物質(zhì)基礎(chǔ)。因而家庭網(wǎng)絡(luò)的通訊媒體的選用是很重要的。目前，家庭網(wǎng)絡(luò)的通訊媒體主要有以太網(wǎng) (雙絞線 )、電話線、電力線、無線射頻、紅外線、電纜和光纖等幾種，但當(dāng)前主要以雙絞線、電話線和電力線為主，家庭無線網(wǎng)絡(luò)主要采用紅外、無線方式等，將以其靈活方便和可 移動計算的特點而成為未來發(fā)展的方向。 根據(jù)接入設(shè)備的類型及實際需要，家庭局域網(wǎng)可以用有線或無線方式實現(xiàn)，也可以用混合型網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。以下我們分別對這幾種方案進(jìn)行比較 : 有線通訊技術(shù) 有線通訊方式主要利用家庭中的電話線、有線電視線、交流電力線等己經(jīng)存在的配線進(jìn)行通訊。 (1)電話線網(wǎng)絡(luò) 計算機廠商與消費電子廠商成立了一個名為 HomePNA(家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟 )的組織來推廣利用電話線建立家庭網(wǎng)絡(luò)。它是通過在電話線加載高頻載波信號來實現(xiàn)信息的傳遞，可以同時滿足電話業(yè)務(wù)、家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸，互相不干擾?？梢赃_(dá)到 1Mbit/s 的傳輸速率。該方案采用 標(biāo)準(zhǔn)，支持即 S 機制， HomePNA 在撇 C 層制訂了八種優(yōu)先級，改進(jìn)了沖突解決技術(shù)，保證音頻類實時數(shù)據(jù)延遲控制在 10 一 2h(as。電話線網(wǎng)絡(luò)利用住宅內(nèi)現(xiàn)有電話線路的家庭網(wǎng)絡(luò)具有較好的發(fā)展前景，因為電話應(yīng)用已經(jīng)普及，施工和安裝比較方便，通過頻分多角技術(shù)可以使一根電話線利用不同頻率同時傳輸數(shù)據(jù)、Inert 信息和聲音。相對其它技術(shù)而言，基于電話線路的連網(wǎng)產(chǎn)品價格較低，數(shù)據(jù)傳輸不容易受到干擾。利用電話按鍵可實現(xiàn)簡單、方便、廉價的遠(yuǎn)程控制。 (2)電力線網(wǎng)絡(luò) 采用電力線作為傳輸介 質(zhì)一般使用窄帶通訊方式和擴頻通訊方式，在家庭網(wǎng)絡(luò)中適合采用擴頻通訊方式。使用電力線的最大優(yōu)點在于不用改動家庭布線，利用現(xiàn)有的插座就可以實現(xiàn)家用電器的方便聯(lián)網(wǎng)，因此施工和安裝更為方便。但對于家庭中所使用的手陜西科