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物联网技术基础论文题目：物联网技术在“智能家居”中的应用专业：电子信息工程班级：电1004姓名：郭学号：201026指导老师：杨二零一三年六月基于物联网的智能家居系统摘要物联网作为朝阳的产业，被列为国家五大新兴战略性产业之一。物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成形成智能家居系统的居住环境。物联网智能家居通过家居智能管理系统的设备来实现家庭安全、舒适、信息交互与通信的能力。本文结合了物联网和智能家居的相关技术，将传感器、控制器等设备通过无线技术连接和采集数据信息的处理，实现了使用传感器采集室内温度，光线等数据，在嵌入式终端中进行信息的读取和处理，做出相应的操作。整个过程涉及到基于ZigBee的无线传感网络和GPRS手机通信模块的应用。该设计分为以下几个部分：一、首先分析课题来源与市场需求，然后对整个系统进行了概述；二、对该系统的框架进行介绍；三、对整个系统的软硬件设计进行详细的介绍。本论文设计是基于物联网和智能家居相结合的背景下，实现了对家居环境中的光线，温度，烟雾等因素的实时监测，并通过GPRS通信模块和管理系统作出相应的控制，以提升家居环境的安全性、舒适性、便利性。目录1绪论…………………………………………………………..……11.1物联网智能家居系统概述…….………………………..…..11.1.1物联网智能家居系统研究开发背景..…………..…....11.1.2物联网智能家居系统意义…………………..………22国内外研究现状……………………………………….…………22.1基于楼宇对讲系统技术的智能家居系统………..…..……22.2基于现场总线技术的家庭自动化系统…………..……..…22.3基于智能手机的智能家居系统…………………..….….…33物联网技术支持………………………………….……….………33.1ZigBee技术…………………………………….….………..31)ZigBee技术概念………………………….………...……..32)ZigBee特点….………………………….……….....………33)ZigBee技术的优势..…………….……..…….…..………..43.2无线传感器网..………………………….………..………….43.3GPRS通信模块………………………….……..…………....54一居室智能家居实现方案…………………….……..…………...54.1功能介绍……………………………….………..…………..64.2拓扑图………………………………….………..…………..64.3产品应用…………………………………….…..…………..64.4产品安装图………………………………….…..…………..75物联网技术发展前景………………………….……..…………..86总结…………………………………….…….…………..……….87参考文献……………………………….…….………..………….8绪论随着人们生活水平的提高和科技的发展，家居智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。家居智能化是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。1，物联网智能家居系统概述1)物联网智能家居系统研究开发背景2009年1月，IBM公司提出了“智慧地球”的理念；2009年8月，温家宝在中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察时，提出了“感知中国”。物联网被预言为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮，一时间很多人预见到了一场新的技术革命。现代社会努力创造着舒适的环境，空调的出现让人们得到了舒畅的体验。在使用空调时，人们出现了两种心态，有的人怕浪费电，在家里没人的时候把空调关掉，可是回到家时却不得不面对冷冰冰或热烘烘的情况；也有的人为了舒适一直开着空调，长时间地让空调运转既费电又影响使用寿命。进入新世纪，我国人民的物质文化生活水平不断提高，移动通信的飞速发展给人们的生活注入新鲜血液，丰富了人们的生活。众所周知，越来越多的人拥有自己的手机，而我国移动网络的铺建将使我们更好地在移动网络的世界里遨游，如果能够通过手机来远程控制家里的空调，让人们在到家之前把家里的空调打开，当我们迈进家门时，舒适的温度会使我们的心情更加愉悦。在互联网已经普及的今天，互联网已经联系起了每一个人，随着各种消费电子的智能化，还有无线传感器的迅速发展，人们想到了是否可以用网络将每一个物体都联系起来，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。这样就形成了一种新的网络，被称为物联网。物联网的核心仍然是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。而从20世纪80年代开始，随着大量采用电子技术的家用电器面世，直到现在，经过了30年的发展，家用电器已经普及，而且具有了很高的智能化。这时人们便开始追寻一种更加智能的家庭管理方式，希望实现安保，防灾，家电一体化控制，这就是智能家居的原型。对于物联网的出现，大大加快了智能家居的发展。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是家居行业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。一旦物联网大规模普及，无数的物品需要加装更加小巧智能的传感器，用于家居设备的传感器与电子标签及配套的接口装置数量将大大超过目前的手机数量，物联网是下一个超过万亿的行业。2)物联网智能家居系统意义社会经济的发展，信息化程度的不断提高，人们生活节秦的不断加快，使人们对居家环境智能化的程度也提出了更高的要求。当人们离开自已的居住环境时，如何获取家中的环境信息，已成为一种现实需求，基于Internet与GSM网成为可选择的发展方向。利用互联网传输信息具有信息量大、直观等优势，但目前实现成本相对较高，阻碍其进入普通家庭。近年来，短消息业务（SMS）作为GSM的一种增值服务，随着GSM网络覆盖范围的不断扩大，得到了迅速发展，它具有传输速度快，费用低，不占用语音通信通道等优点,本系统重在研究基于SMS短信业务，一种操作方便、经济、实用、可扩展性好的智能家居控制系统。物联网智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体，将各种家庭设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化，通过宽带和无线网络，可以实现对家庭设备的远程操控。与普通家居相比，智能家居不仅提供舒适宜人且高品位的家庭生活空间，实现更智能的家庭安防系统;还将家居环境由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能。物联网中的无线传感器应用对家庭的智能防灾，灯光控制，以及家电联网都提供了一种很好的解决办法。而且使用GPRS通信模块，可以将家庭中的突发事件信息告知户主，并且进行智能报警。这样就极大降低了家庭意外灾难的损失。2，国内外研究现状就当今智能家居市场而言，系统种类主要有基于楼宇对讲系统技术的智能家居系统、基于现场总线技术的家庭自动化系统和基于智能手机的智能家居系统三大类。2.1基于楼宇对讲系统技术的智能家居系统由于楼宇保安对讲系统产业化成熟，并使单纯的楼宇对讲系统向家庭自动化系统过渡，产品基于楼宇对讲系统技术(系统结构和传输系统)，在各户室内分机增添功能终端设备(防盗、防火、照明、家用电器等)，通过与房地产企业之间的合作进行销售。国内有实力的对讲厂家，都致力于智能家居系统应用及推广，如：冠林推出的AH8000数字家居系统。AH8000系统室内终端是集成可视对讲功能、安防功能、门禁功能、信息功能、多媒体功能、电器控制功能、IP电话功能为一体的网络控制产品;采用最先进的数字通讯技术，对住宅内的照明，火灾，安防，煤气感应，远程抄表，数码家电等器具进行集中控制;同时可通过因特网用电脑，电话，手机对相关设备进行远程控制。该产品已被列为国家康居示范工程选用产品。2.2基于现场总线技术的家庭自动化系统基于现场总线技术的智能家居系统技术含量高、功能强，实施容易，多与工程配套，销售多采用跟装修公司和设计师合作的方式。智能灯光控制系统大都采用总线技术，如ABB、奇胜、索博等。ABBpriOn系列房间控制解决方案是目前国内集成家用电器设备功能最多的房屋控制解决方案。它将采光、照明、采暖、温度和家电等多种房间控制需求集成到一个控制面板上进行操作。控制面板采用3.5英寸彩色触摸显示屏，可以直观显示多种家用电气设备的工作状态。用户只要在简洁美观的壁挂式面板上通过点击按钮就可以完成各项复杂操作;同时，用户可以通过priOn系列对建筑物内的每一个房间的相关设备进行逐一设定与控制。该方案荣获《时尚家居》“2010年度最时尚家居用品”大奖。2.3基于智能手机的智能家居系统基于智能手机的智能家居系统属新兴产业技术，利用人们随身携带的智能手机与中央控制器进行会话，并在中央控制器的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对家电的远程控制和家庭内部状况的实时监测。“Android@Home”正是属于此类产品。这类产品的销售模式目前尚不明朗，笔者认为根据消费类电子产品的特点，销售方式应该会以跟装修公司和设计师合作为主。Google在2011年5月10日GoogleI/O大会上喊出了“Android@Home”的概念，还用钨丝灯泡的控制来示范，并预计Android@Home相关的外围会在年底推出。“Android@Home”是把Android可以控制的装置，从原先的智能型手机(后来加了平板)，再扩张到了家电装置，嵌入RFID的CD盒(换片机)，也可以透过Android@Home来管理CD的存放甚至播放，最终实现定时控制家中灯光的开关、洗衣机的控制等。这意味着Google正式宣布向智能家居领域扩张。3，物联网技术支持3.1ZigBee技术1)ZigBee技术概念ZigBee技术译为紫蜂技术，是一个有关组网、安全和应用软件方面的新型传感器网络，被称作IEEE802.15.4(ZigBee)技术标准在标准化方面，IEEE802.15.4工作组主要负责制定物理层和MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有的标准，高层应用、测试和市场推广等方面的工作将由ZigBee联盟负责。其结构简单、低功耗、低速率、低成本和可靠性高的双向无线网络通信技术，主要适合于自动控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。完整的ZigBee协议套件由高层应用层、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。目前，在无线传输技术种类多样，各有优势。ZigBee作为一种新出现的无线通信技术，以其协议简单、成本低、功耗小、组网容易等特点，在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领域具有广阔的市场空间，本文主要以ZigBee为主要的无线通信，这在家居行业的技术发展和应用方面的研究具有前沿性和实用性。2)ZigBee特点无线传感器网络(WSN)由大量的节点根据自组织网络的方式构成，一般节点通过各种方式大量部署在被感知对象内部或者附近。这些节点通过无线自组织传输网络，以协作的方式感知、采集和处理网络覆盖区域中的信息，可以实现对任意地点的信息在任意时间的采集、处理和分析。无线传感器网络结构如图2-2所示(虚线表示无线链路，实线表示有线链路)。无中心。WSN没有严格的控制中心，所有节点地位平等，是一个对等式网络。节点可以随时加入或离开网络，任何节点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。自组织。网络的布设和展开无需依赖于任何预设的网络设施，节点通过分层协议和分布式算法协调各自的