【正文】 太陽能，地下用兩個熱泵提出大地的熱量，并且設(shè)計了一套儲存熱量的系統(tǒng)，可以將夏天提取到的熱量儲存起來，成為冬天的熱源。 聰明屋建好以后，智能住宅就備受關(guān)注，其他國家也爭相發(fā)展 ,在詮釋一個未來的家庭是什么樣子的，韓國的 Ubiquitous 就是很好的例子，它向人們 展現(xiàn)的未來家庭應(yīng)該是，可以遠程監(jiān)控家庭內(nèi)的信息，在家里，如買回來的東西放冰箱里，冰箱屏幕顯示器會顯示冰箱內(nèi)物品的信息，如食品的有效期等。如海爾 Uhome 的“智慧居”其設(shè)計理念是“智慧物聯(lián)，感知生活，多屏合一，集中控制，移動對講，掌上操控，智能感知，舒適盡享”。能根據(jù)環(huán)境的溫度、濕度、光線照度改變，并能自動調(diào)節(jié)空調(diào)、燈光、窗簾等設(shè)備等功能。 雖然智能家居的發(fā)展現(xiàn)在已經(jīng)很成熟，但是在我國，智能家居存在著許多問題，最主要的有智能家居的行業(yè)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品接口參差不齊，不利于智能家居的發(fā)展。智能家居的普及是社會發(fā)展的必然結(jié)果，而 我國的智能家居正處于起步階段，可見我國智能家居市場擁有著巨大的發(fā)展前景 。 第二章是對智能家居通訊技術(shù)的介紹，分別簡述了什么是 3G 網(wǎng)絡(luò)，對 3G 網(wǎng)絡(luò)的特點及標(biāo)準(zhǔn)進行分析，同時對 ZigBee 技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)作了簡要敘述，并將其與其相關(guān)的技術(shù)對比。并對智能家居系統(tǒng)作整 體設(shè)計，并作出系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 第四章是智能家居系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，采用以太網(wǎng)技術(shù)與 ZigBee 技術(shù)組成家居系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。 結(jié)束語 章節(jié)小結(jié) 本章簡述了智能家居系統(tǒng)的研究背景及意義，介紹了智能家居的發(fā)展史與國內(nèi)外現(xiàn)狀。 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 2 智能家居系統(tǒng)通訊技術(shù)簡介 現(xiàn)在的智能家居系統(tǒng)通訊技術(shù)有以太網(wǎng)、令牌總線網(wǎng)、 WIFI、 ATM網(wǎng)、藍牙、 3G網(wǎng)絡(luò)和 GigBee 等通訊技術(shù)。后面三個為無線組網(wǎng)，而 3G 網(wǎng)絡(luò)適合遠程控制， GigBee 則是短距離控制網(wǎng)絡(luò)，適合家庭內(nèi)部傳感器組網(wǎng)，與控制網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。 3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)介紹 國際電信聯(lián)盟（ ITU）在 1985 年提出 第三代移動通信技術(shù) 也叫 高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù) ， 簡稱 3G，在 1998 年國際電信聯(lián)盟（ ITU）把 15 種無線接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)類似的相融合，最終得到 5種，而其中 3種是由我國提出的，我國擁有其自主知識產(chǎn)權(quán)，它們是： CDMA202 WCDMA、 TDSCDMA。 3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點 3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 的主要的特點 有： （ 1） 3G 網(wǎng)絡(luò)擁有 全球 化的特征，用戶不僅可以在國內(nèi)可以進行通訊，甚至能提供全球漫游的業(yè)務(wù)。 （ 3） 3G 網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)可視電話功能，還可 以傳輸高清晰的圖像及視頻等。 3G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析 三種主流標(biāo)準(zhǔn)如表 21 所示 : 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 表 21 三種主流 3G 標(biāo)準(zhǔn)比較 對比類型 CDMA2021 WCDMA TDSCDMA 載頻帶寬 頻率對， ， 5MHZ 單頻段， 1,6MHZ 多址方式 DSCDMA/MCCDMA DSCDMA TDMA/DSCDMA 頻率重用率 1 1 1 碼片速率 信道編碼 卷積碼， Turbo 碼 卷積碼， Turbo 碼 卷積碼， Turbo 碼 擴頻碼 Walsh 碼，偽隨機碼 OVSF OVSF 制方式 下行： QPSK 上行： BPSK 下行： QPSK 上行： HPSK QPSK， 8PSK（可選） 幀長 20ms 10ms 10ms(分兩個幀 ) 每幀時隙數(shù) 不分時隙 15 7（ 6 個業(yè)務(wù)時隙） 最大速率 2,4Mbit/s 2Mbit/s 2Mbit/s 功率控制 開環(huán)功控，快速閉環(huán)功控（ 800HZ） 開環(huán)功控，快速閉環(huán)功控（ 1600HZ） 開環(huán)功控，快速閉環(huán)功控（ 200HZ） 接收機 Rake Rake 聯(lián)合檢查 基站間同步 GPS 同步 異步 同步 3G 網(wǎng)絡(luò)于智能家居的應(yīng)用 3G 技術(shù)是通信領(lǐng)域里的一項新技術(shù)，在我國從 2021 年開始 推廣，經(jīng)過幾年的發(fā)展， 3G 網(wǎng)絡(luò)已逐漸融入到我們的生活中，給我們帶來了全新的體驗， 3G 網(wǎng)絡(luò)也開始滲透進各個行業(yè)中，成為公共無線通信平臺，而因為其無線通信互聯(lián)網(wǎng)的功能，它可以作為智能家居外部通訊網(wǎng)絡(luò)通訊，將 PC 機或手機接入家居的嵌入式網(wǎng)關(guān)，使得家居能遠程監(jiān)視和控制。 Zigbee 技術(shù)具有以下特點： （ 1）數(shù)據(jù)傳送速率低，通訊距離短，通單點覆蓋距離 100M，傳輸速率為 250Kbps，適 合短距離傳送數(shù)據(jù)。 （ 3）時延短，因為通訊的距離短，設(shè)備的反應(yīng)速度也快，所以延遲時間也相對較短。 （ 5）網(wǎng)絡(luò)可拓展性高，因為網(wǎng)絡(luò)可以使用網(wǎng)狀路由結(jié)構(gòu)，可以支持 65000 個節(jié)點，所以網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)需要拓展。 ZigBee 技術(shù)與藍牙、紅外、 藍牙、 RS285 技術(shù)比較如表 22所示： 表 22 藍牙、紅外、藍牙、 RS285 技術(shù)比較 項目 藍牙 紅外 RS485 ZigBee 通訊速率 1MbP 1200bps 10Mbp 250Kbps 峰值功能 150mW 150mW 150mW 3W 待機功能 5mW 25mW 50mW 約 10mW 通訊距離 10m 10m 1200m 100m 通訊方向性 無 有 無 無 是否需要布線 不需要 不需要 需要 不需要 抗干擾能力 好 差 一般 好 數(shù)據(jù)安全性 高 差 差 一般 自搜索功能 協(xié)議自帶 無 無 有 施工難度 簡單 簡單 難 簡單 維護成本 低 低 高 低 技術(shù)成熟度 高 高 高 高 用電使用采集情況 未使用 普遍 普遍 一般 功能模塊成本 8~15 2~3 4~8 30~40 應(yīng)用于表箱內(nèi)是否互聯(lián) 容易 不可以 可以 可以 應(yīng)應(yīng)用于采集器至集中器 不可以 不可以 不方便 不可以 以太網(wǎng)技術(shù)簡介 以太網(wǎng)最早由施樂公司創(chuàng)造，在 1980 年開發(fā)為一個通訊標(biāo)準(zhǔn)，在以太網(wǎng)中，所有的計算機連接到一條同軸電纜上，采用具有沖突檢測的載波感應(yīng)多處訪問方法， 一般為總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在智能家居系統(tǒng)中，以太網(wǎng)技術(shù)被用來做家庭內(nèi)部通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)。分別分析了它們的特點及功能，與同類技術(shù)的比較。 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 智能家居系統(tǒng)功能需求 本文智能家居系統(tǒng)設(shè)計是為了滿足人們?nèi)粘Ｉ钏枰姆?wù)而設(shè)計的，以下將對系統(tǒng)的主要功能進行分析，系統(tǒng)的主要功能包括以下幾點： （ 1）智能燈光控制功能：燈光可以根據(jù)環(huán)境的變化，根據(jù)人的需要 可以手動，遠程，智能調(diào)節(jié)。為人們提供一個安全的家居環(huán)境。 （ 4）場景智能調(diào)節(jié)功能：環(huán)境的溫度濕度、背景音樂根據(jù)季節(jié)、節(jié)假日等將環(huán)境自動調(diào)節(jié)到讓人最舒服的狀態(tài)。 （ 6）遠程控制功能：能通過移動終端對家居系統(tǒng)遠程監(jiān)視和控制。所以一個好的智能家庭網(wǎng)關(guān)是智能家居系統(tǒng)必須具備的功能。 安全性 通過系統(tǒng)可以不但要保護人們的生命財產(chǎn)安全，并且要保護網(wǎng)絡(luò)信息安全，防止信息數(shù)據(jù)被非法入侵破壞 可靠性 系統(tǒng)發(fā)生故障，能盡快發(fā)現(xiàn)解決，且故障影響范圍小，系統(tǒng)能應(yīng)付各種環(huán)境因素可能造成的問題 智能家居系統(tǒng)設(shè)計需要解決的問題 智能家居系統(tǒng)需要硬件平臺和軟件平臺的支持， 需要硬件平臺包括各種傳感器，智能開關(guān)，智能插座，家庭網(wǎng)關(guān)，電腦、冰箱、空調(diào)等單品智能化家用電器。 除了硬件平臺和元件平臺外，智能家居系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)組成也同樣重要，智能家居系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是整個系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將所有硬件設(shè)備組合，連接起來才能形成一個完整的智能家居硬件系統(tǒng)。第二個問題是通過 3G 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對該智能家居系統(tǒng)的遠程控制，而經(jīng)過調(diào)查與技術(shù)分析，實現(xiàn) 3G 網(wǎng)絡(luò)遠程控制有兩種方法，一種是通過 3G 網(wǎng)絡(luò)接入 Inter，再通過路由連接到家庭網(wǎng)關(guān)的方式實現(xiàn) 3G 網(wǎng)絡(luò)的遠程控制功能。 綜合上述分析本文將主要解決的問題為： （ 1）智能家居系統(tǒng)服務(wù)功能設(shè)計 （ 2）系統(tǒng)整體設(shè)計 （ 3）智能家居系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 （ 4）實現(xiàn) 3G遠程控制智能家居系統(tǒng)的功能，即基于 3G網(wǎng)絡(luò)的智能家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 智能家居系統(tǒng)服務(wù)框架設(shè)計 根據(jù)現(xiàn)如今智能家居的發(fā)展水平，與人們的需求分析，本文描述的系統(tǒng)應(yīng)該具備服務(wù)項目有：家居智能照明，家居安防系統(tǒng)，遠程控制與監(jiān)控，情景模式控制，智能廚房，音頻共享，家居智能通訊，家居電器設(shè)備智能控制等服務(wù)。安防系統(tǒng)主要監(jiān)控住宅里的水、電、氣的使用安全及家庭防盜等信息，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況事，就自動報警，將報警信息通過聲光通知現(xiàn)場人員。 安防系統(tǒng)組成如圖 32所示： 智能照明 智能 通訊 遠程控制與監(jiān)控 音頻共享 智能廚房 情景模式控制 安防系統(tǒng) 空調(diào)系統(tǒng) 物業(yè)管理 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 32 安防系統(tǒng)組成 （ 2） 智能照明 功能 :照明燈具根據(jù)室內(nèi)照度，自動調(diào)節(jié)亮度，也可以根據(jù)設(shè)定好的情景調(diào)節(jié)燈光亮度，如書房燈光亮度 應(yīng)該高，適合閱讀。系統(tǒng)組成圖如圖 33 所示： 圖 33 照明系統(tǒng)組成 （ 3）智能通信：通訊網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，主要包括計算機網(wǎng)絡(luò)，視頻電話系統(tǒng)，有線電視系統(tǒng)等通信系統(tǒng)。系統(tǒng)組成如圖 34 所示： 安防系統(tǒng) 防盜報警系統(tǒng) 火災(zāi)報警系統(tǒng) 門禁系統(tǒng) 視頻監(jiān)控 智能照明 燈具 調(diào)光器 可見光傳感器 控制 元件 智能通信 通信網(wǎng)絡(luò) 電話通訊 可視電話 閉路電視 手機網(wǎng)絡(luò) 傳真服務(wù) 紅外人體傳感器、震動傳感器、 報警電話、報警裝置等組成 火災(zāi)探測器、聲光報警裝置、控制器等組成 門磁、讀卡器、控制器等 攝像頭、云臺、控制裝置、顯示裝置等 廣西工學(xué)院鹿山學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 圖 34 智能通訊 系統(tǒng)組成 （ 4）空調(diào)系統(tǒng)：空調(diào)系統(tǒng)主要是對室內(nèi)空氣溫度、濕度、氣流進行調(diào)節(jié)。為用戶提供一個舒適、健康的空氣環(huán)境。系統(tǒng)組成如圖 35 所示： 圖 35 空調(diào)系統(tǒng)組成 （ 5）情景模式控制：可以按人生活的時間進行預(yù)設(shè)，如早起情景，設(shè)好起床時間，起床時間到時，會響起音樂，自動調(diào)節(jié)燈光。本系統(tǒng)主要預(yù)設(shè)的情景模式有早起模式，離家模式，回家模式，節(jié)日模式等。窗簾系統(tǒng)組成如圖 37 所示： 圖 37 窗簾系統(tǒng) （ 7）智能家電控制：智能廚房主要能對電磁爐、冰箱、飲水機，煤氣爐，消毒柜等廚房電器電源的開關(guān)進行控制，一般采用智能開關(guān)和智能插座來實現(xiàn)。 數(shù)據(jù)采集：系統(tǒng)里面安裝了很多傳感器、探測器（有溫度傳感器，濕度傳感器，光照度傳感器）這些傳感器是系統(tǒng)的眼睛，鼻子是用來識別采集環(huán)境信息的，如溫度傳感器，在接收到環(huán)境溫度時，就會將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)換為電信號傳到家庭網(wǎng)關(guān)，家庭網(wǎng)關(guān)將接收到的信息進行處理，分三路傳輸出去，一路傳送到空調(diào)終端設(shè)備，空調(diào)終端接收到控制信號就打開空 調(diào)對室內(nèi)溫度進行調(diào)控，一路傳送到家庭控制中心，用戶可通過家庭控制中心查看傳感器傳送來的信息，并且可以手動控制設(shè)備終端動作。 數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)分析是家庭控制中心，遠程控制終端，家庭網(wǎng)關(guān)等設(shè)備組成。 數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)處理模塊由家用電器的各種終端設(shè)備來完成，如空調(diào)、照明燈具、電視等終端設(shè)備。并且做出整體系統(tǒng)圖。 智能家居總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計 智能家居系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為三部分：系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)又分為信息網(wǎng)絡(luò)、和控制網(wǎng)絡(luò)）、系統(tǒng)外部網(wǎng)絡(luò)和家庭網(wǎng)關(guān)，智能家居系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖 41 所示： 客戶端 終端 平板 手機 外部網(wǎng)絡(luò) 家庭智能網(wǎng)關(guān) 內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) 筆記本 3G 網(wǎng)絡(luò) 以太網(wǎng)