【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和。包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。說明并表示了謝意。以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢。獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的。法律后果由本人承擔(dān)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。定時(shí)插座可以彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)生?；钪衅胀ú遄δ艿牟蛔?，能夠通過外設(shè)按鍵設(shè)置兩組開關(guān)定時(shí)時(shí)段和6組倒計(jì)時(shí)定時(shí)，到智能控制的目的，又在很大程度上起到節(jié)能的作用。

　　

【正文】 的遙控器操作。當(dāng)你不得不同時(shí)處理許多遠(yuǎn)程控制網(wǎng)點(diǎn)時(shí)，是非常不方便來控制電源的。 ZigBee技術(shù)已被應(yīng)用于建筑家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無線接入監(jiān)控和控制應(yīng)用。 一些研究人員已經(jīng)提出了一種基于 ZigBee的通用遙控器控制單元和一個(gè) ZigBee紅外轉(zhuǎn)換模塊用于控制多種傳統(tǒng)的消費(fèi)類電子設(shè)備。 這是非常難以被與這么多的廠商從不同的 IR代碼兼容的。同時(shí)，由于成本和其他非技術(shù)原因，他也很難說服家電廠家集成這些模塊到他們的產(chǎn)品中。在大多數(shù)情況下，我們只 需要開啟 /關(guān)閉家用電器然后讓這些設(shè)備在那工作。因此，把無線傳輸控制功能集成到電源插座是一個(gè)好主意。一 個(gè) 基于藍(lán)牙的無線可控電源插座模塊已經(jīng)被提出了。由于藍(lán)牙的限制協(xié)議，那種模塊將低效的形成大型的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和雙向的數(shù)據(jù)通信。添加太多的其他通信接口到終端設(shè)備，也大大增加了系統(tǒng)的的復(fù)雜性和成本。而作為一個(gè)結(jié)果，它會(huì)阻止這種器件被廣泛部署在家庭環(huán)境中的。 本文提出了基于 ZigBee的無線控制家庭自動(dòng)化建設(shè)的電源插座架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。所提出的電源插座模塊集成了一個(gè) ZigBee無線電到它的體系結(jié)構(gòu)。它在家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制操作中 作為一個(gè)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計(jì)的無線電力插座模塊和演示實(shí)驗(yàn) 將 在第IIIV討論。 2. 系統(tǒng)概述 輕松控制各種家電是智能家居的一個(gè)特點(diǎn)。 為了實(shí)現(xiàn)這些遠(yuǎn)程控制功能，我們通常在一個(gè)新的房子施工過程中需要添加控制線，而且必須在室內(nèi)裝飾安裝之前完成。 電源插座的無線設(shè)備提供了一個(gè)更靈活的方式來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。有了這些設(shè)備，你不再需要破壞原有的室內(nèi)裝飾來進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)或維護(hù)。這些設(shè)備對(duì)于原來的那些沒有安裝家庭自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施的老房子更有用。 如圖 1 所示，家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的提出其實(shí)是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的無線傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)。 家 庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)是由幾個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，多個(gè)無線電源插座模塊和一個(gè)基站組成的。每個(gè)電源插座模塊被設(shè)計(jì)成執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)添加到家庭自動(dòng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 化網(wǎng)絡(luò)中。傳感器節(jié)點(diǎn)和執(zhí)行器節(jié) 點(diǎn)部署在家庭環(huán)境和他們自主地形成多跳網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。該基站可以提供多個(gè)接口網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的本地用戶交互和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理。 圖 1 在家庭環(huán)境中的無線電源插座系統(tǒng)。 提出的電源插座系統(tǒng)的核心部件是無線電源插座模塊。它在可靈活控制的家電產(chǎn)品中起著重要的作用。它被設(shè)計(jì)作為一個(gè)執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)來執(zhí)行遠(yuǎn)程控制的功能。圖 2顯示出提出的電源插座模塊結(jié)構(gòu)的分解圖。它是 由一個(gè)符合 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器，主板和電源變壓器組成，所有這些都安裝在一個(gè)塑料殼中。 RF收發(fā)器由一個(gè)擴(kuò)展連接器與主板連接。它工作在 GHz頻段并建立與其他的無線通信信道范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。主板使用的是低成本 MCU實(shí)現(xiàn)控制邏輯和一個(gè)特定的芯片來驅(qū)動(dòng)繼電器。所提出電源插座模塊的原型是如圖 3所示。 該原型 的尺寸是 196毫米 163毫米 60mm。有 6個(gè) 插口 ，其中每個(gè)單獨(dú)控制 。 圖 4顯示出了該電源插座模塊的軟件控制流程。 它首先需要在其上電后搜索 附近 其他工作節(jié)點(diǎn)。它通過收聽周圍的交通廣播，建立了 附近的信息 表。電 源插座模塊根據(jù)它們之間的通信能源成本從附近信息表中選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)，作為它的父級(jí)。 具有最低通信的能 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 源成本的鄰居節(jié)點(diǎn)將被選為父級(jí)。 路由信息也將定期在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中廣播告訴其他父節(jié)點(diǎn)的信息。 當(dāng) 這些動(dòng)作完 成 ，電源插座模塊將成功加入家庭網(wǎng)絡(luò)，并開始發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包。 當(dāng)一個(gè)消息被接收時(shí)，電源插座模塊首先通過分析數(shù)據(jù)包報(bào)頭判斷，它到底是命令消息還是路由信息。路由信息將被直接發(fā)送到發(fā)送緩沖區(qū)作為下一個(gè)目的地。該命令消息將被進(jìn)一步分析，以獲得特定的操作命令。 圖 2 提出的 電源插座模塊的結(jié)構(gòu)分解。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 圖 3 無線電源插座模塊的 原型。 開 始初 始 化線 路 更 新定 時(shí)接 收 到 信 息 ？信 息 類 型哪 一 個(gè) 插 座 ？發(fā) 送 緩 存 延 時(shí)A A開 / 關(guān)開 / 關(guān) 開 / 關(guān)開 / 關(guān)開 / 關(guān) 開 / 關(guān)AA否是線 路 信息命 令 信息其 他 信息1 23 4 5 6 圖 4 控制流電源插座模塊。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 圖 5 演示實(shí)驗(yàn)的測(cè)試平臺(tái)設(shè)置。 一個(gè)為了驗(yàn)證提出的電源插座的基本功能的簡單的家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)的模塊在我們的實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)被創(chuàng)建。 如圖 5 所示，測(cè)試平臺(tái)包括一個(gè)電源插座模塊，熱電紅外線傳感器模塊，基站，手持式終端，以及一些一般使用交流電源的家電。電源插座模塊， PIR 傳感器模塊和基站彼此之間的無線通信時(shí)通過 Zigbee 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。 手持式裝置，如掌上電腦和智能手機(jī)，可以用作 便攜式用戶終端來控制家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 該終端通過與基站建立藍(lán)牙連接來與家庭網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。用戶可以方便地使用這些移動(dòng)終端來控制家庭網(wǎng)絡(luò)里的每一個(gè)設(shè)備。 圖 6顯示了電源插座系統(tǒng)運(yùn)行在不同的移動(dòng)終端的圖形用戶界面。我們?cè)O(shè)計(jì)了掌上電腦和智能手機(jī)上的 GUI 來分別滿足各種終端用戶的需要。掌上電腦有一個(gè)更快的處理器和更大的觸摸屏。因此，我們可以 在它上面 更友好的實(shí)現(xiàn)用戶交互。該智能手機(jī)雖然沒有觸摸屏，但可以只用一只手按壓搖桿按鈕和鍵盤來靈活操作。該圖形用戶界面顯示每個(gè)電源插座和 PIR 傳感器模塊的實(shí)時(shí)狀態(tài)。如果我們要開啟 或關(guān)閉其中一個(gè)插座，從列表中選擇相應(yīng)的項(xiàng)目，并按下，該命令將被發(fā)送到電源插座模塊。 為了測(cè)試無線電源插座模塊的功能，一個(gè)主動(dòng)的照明實(shí)驗(yàn)已經(jīng)制定并在測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行。如圖 7 是實(shí)驗(yàn)的過程。 PIR 傳感器模塊被放置在桌子的邊緣，來監(jiān)控任何通過走廊的人。電源插座模塊和基站被放置在 桌子 的角落。當(dāng) PIR 傳感器模塊檢測(cè)人體的存在時(shí)，將向上面的基站立即發(fā)送狀態(tài)的變化信息。然后，該基站將像下屬的電源插座模塊 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 發(fā)送命令來打開燈和電扇在該人進(jìn)入下一個(gè)區(qū)域之前。這是一個(gè)全自動(dòng)過程并預(yù)定義的例程。我們也可以使用上述描述的移 動(dòng)終端手動(dòng)控制過程。它在日常家庭生活中是非常有用的，當(dāng)我們?cè)谕砩蠌囊粋€(gè)房間移動(dòng)到另一個(gè)房間。 如果有更多的 PIR 傳感器模塊和 更多的電源插座模塊，我們可以設(shè)計(jì)更多智能化的算法來預(yù)見人打算訪問的下一個(gè)目的地了 。 (a) (b) 圖 6 運(yùn)行在手持終端的圖形用戶界面。 （ a）在 智能手機(jī)。 （ b） 掌上電腦。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 (a) 0s (b) 1s (c) 2s (d)3s 圖 7 主動(dòng)照明實(shí)驗(yàn)。 我們已經(jīng)提出了一個(gè)無線電源插座系統(tǒng) 來 遠(yuǎn)程控制家電。所提出的插座模塊加入了ZigBee 無線電到它的架構(gòu)，所以具有了網(wǎng)狀組網(wǎng)能力。 傳感器和執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)的行程可以通過部署電源插座模塊連同其他傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入家庭環(huán)境。電源插座模塊的 基本功能 已經(jīng)在測(cè)試平臺(tái)上通過執(zhí)行照明的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，提出的電源插座模塊成功的 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制各種很少家電的基礎(chǔ)設(shè)施。 它提供了更快，更靈活的方式建設(shè)和部署家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 參考文獻(xiàn) [1] C. D. Nugent, D. D. Finlay, P. Fiorini, Y. Tsumaki 和 E. Prassler,“家庭自動(dòng)化作為獨(dú)立生活的一種方式，”碩士論文。 AUTOM。 SCI 收錄。 英，第一卷。 5，第1 號(hào)，第 18 頁， 20xx 年 1月。 [2] M. Chan, D. Esteve, C. Escriba 和 E. Campo,“對(duì)智能家居目前的狀態(tài)和未來的挑戰(zhàn)的審查”在生物醫(yī)學(xué)中計(jì)算機(jī)的方法和程序， 第二卷。 91， 第 1 號(hào) ， 20xx 年 7月，第 5581 頁。 [3] K. Romer 和 F. Mattern,“ 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)空間網(wǎng)絡(luò)， ” IEEE 無線通信，第一卷。 11， N 6，第 5461 頁， 12 月 20xx [4] . Jung and . Lee,“ ZigBee 設(shè)備的訪問控制和可靠的數(shù)據(jù)傳輸是基于 ZigBee的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， ”第十屆國際法律程序會(huì)議上先進(jìn)的通訊技術(shù)， ICACT20xx 年，鳳凰公園，韓國， 20xx 年 2月 17 日至 20 日，第 795797 頁。 [5] IlKyu Hwang and JinWook Baek,“基于數(shù)字門鎖的無線接入監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，” IEEE Trans Consum Electron, 第 53 卷， 第 4號(hào)，第 1724 年至 1730 年， 20xx 年。 [6] WanKi Park, Intark Han and KwangRoh Park,“ 基于 ZigBee 的動(dòng)態(tài)多個(gè)傳統(tǒng) IR控制的數(shù)字消費(fèi)控制方案 設(shè)備， ” IEEE Trans Consum Electron, 第 53卷，第一號(hào)，第 172177 頁， 20xx。 [7] ChiaHung Lien, YingWen Bai and MingBo Lin,“家用 電源管理的遠(yuǎn)程控制電源插座系統(tǒng)， ” IEEETrans Consum Electron,第 53 卷，第 4號(hào)， 16341641 頁， 20xx年。 宋光明， (S’04 M’05) ， 1974 年 12 月 14 日出生于中國宜春市，在 1997年和 20xx 年，在中國合肥科技大學(xué)獲得了 機(jī)械工程學(xué)位。在 20xx 年，他獲得了中國合肥科技大學(xué)控制 科學(xué)博士學(xué)位。 從 20xx 年到 20xx 年間，他是中國東南大學(xué)機(jī)器人傳感器和控制實(shí)驗(yàn)室的一名研究員。自 20xx 年，他一直在中國東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院。他目前是中國東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院的副教授。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 他目前的研究興趣包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，分布式測(cè)量和控制，網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人。 宋博士是中國傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會(huì)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)的一員。 20xx 年，丁飛在中國南京理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院獲得 。 20xx年，他在中國鎮(zhèn)江的江蘇大學(xué)獲得了測(cè)量與控制技術(shù) 。他目前是中國南京東南大學(xué)儀器科技博士候選人。他的研究 興趣包括傳感器網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)機(jī)器人嵌入式系統(tǒng)和應(yīng)用。 20xx 年，張薇娟在西安工程大學(xué)電信系獲得了電子信息學(xué)士學(xué)位。目前，她是中國南京東南大學(xué)測(cè)量技術(shù)與儀器 MS 的候選人。 她的研究興趣包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，家庭自動(dòng)化系統(tǒng)，無處不在的 運(yùn)算。 宋愛國（ M39。98） 1968 年 11 月 11 日出生于中國黃山市。 他于 1990 年，收到了 ，在 1993 年從南京航空和控制 航天大學(xué)獲得了 學(xué)位，在 1996 年，在中國南京東南大學(xué)獲得測(cè)量與控制博士學(xué)位。 從 1996 年到 1998 年期間，他是中國東南大學(xué)智 能信息處理實(shí)驗(yàn)室的一名副研究員。從 1998 年到 20xx 年，他是中國東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院的學(xué)院副教授。從 20xx 年到 20xx 年，他中國東南大學(xué)是機(jī)器人的傳感器和控制實(shí)驗(yàn)室主任。從 20xx 年 4 月至 20xx 年 4月 ，他是 美國西北大學(xué)實(shí)驗(yàn)室智能機(jī)械系統(tǒng)的客座科學(xué)家。目前，他是中國東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程學(xué)院一個(gè)教授。 他目前的興趣集中在 遙控操作 ，觸覺顯示屏， Inter 遙控機(jī)器人，分布式測(cè)量系統(tǒng)。 宋博士是中國儀器儀表協(xié)會(huì)的成員和中國機(jī)器人協(xié)會(huì)的成員。他作為中國機(jī)器人期刊的副編輯。 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 附錄 B 源程序