智能家居系统方案分析.doc
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1、第十届“博创杯”全国大学生嵌入式物联网设计大赛参赛申明队伍编号:作品名称:基于zigbee智能家居控制系统参赛队员:丁祖科 柯贤伟 杜金航作为第十届“博创杯”全国大学生嵌入式物联网设计大赛参赛队伍负责人,根据大赛公平、公开、共享精神,我代表参赛队伍作出如下申明:1、我们理解大赛有关条款并遵守比赛规则。2、我们参赛作品没有违反有关法律、法规以及社会道德规范。3、我们参赛作品是原创作品,未曾授权给其他任何机构。4、我们参赛作品不存在法律纠纷,包括但不限于肖像权、声誉权、隐私权、著作权、商标权等纠纷,否则,我们自愿承担由此而产生所有法律责任。5、我们将如实提交参赛作品中波及所有源码及资料,并授权北京
2、博创智联科技有限企业拥有使用权。在征得所有人同意后有权将参赛作品及有关资料用于宣传品、有关出版物、指定及授权媒体公布、官方网站浏览及下载、颁奖晚会、展览(含巡展)等活动项目。 6、我们认真遵守此申明内容中所有内容,如有违反,将自动放弃大赛评奖资格。参赛高校(盖章)指导教师(签字) 4月19日第十届“博创杯”全国大学生嵌入式物联网设计大赛作品设计汇报智能家居系统Intelligent Home Furnishing system设计报告队伍编号:参赛学校:中南民族大学作 者:丁祖科 柯贤伟 杜金航 指导教师:王文涛组别:本科组 高职组 专题奖: 恩智浦专题 WINDRIVER 摘 要家居环境智能
3、化己经成为目前社会主流,面对某些人为失误或者不可控原因所导致劫难性事故,一次次惨剧也对家居环境智能化提出了愈加详细规定。同步,伴随人们生活节奏加紧以及生活压力加大,智能家居越来越成为人们追求舒适生活必要途径。本文采用Zigbee无线组网技术,结合j avaweb网络开发技术设计智能家居系统具有低成本、低复杂度、可迅速布署特点,完全满足人们对智能家居系统基本需求。 本文首先结合国内外智能家居系统设计经验和中国国情制定出了一套合适无线智能家居系统处理方案。然后,通过对目前主流无线组网技术进行了研究对比并最终决定采用Zigbee技术作为本系统无线组网技术。本系统采用星型网络拓扑构造,硬件采用CC25
4、30射频芯片构成终端设备和中心协调器,构建智能家居环境内部网络;结合SQL数据库和JAVAWEB网络开发技术搭建家庭网站。 本文设计系统可以实现家居环境内部数据传播和远程监控,系统自身低复杂度、易于布署等特点,对智能家居系统普及具有一定应用价值。关键词:智能家居系统、Zigbee协议栈、CC2530、家庭网站AbstractToday, the intelligent household system has become the mainstream of society. Some human errors and uncontrolled factors cause so many di
5、sastrous failures, which request to the intelligent household system for some specific requirements. At the same time, because the society pressure becomes more and more serious, the intelligent household system becomes a necessary choice. This paper presents a new intelligent household system based
6、 on the Zigbee wireless network technology and the java web Network development technology. This intelligent household system is less cost, lower complexity, apt to more rapid deployment, which can meet all the requirements. Firstly, this paper presents a solution of the intelligent household system
7、, which based on the domestic and foreign experience of designing the intelligent household system. Secondly, based on the comparison of the current mainstream wireless networking technologies this intelligent household system decides to adopt the Zigbee wireless networking technology. The internal
8、network topology is star topology. The CC2530 RF chip is used to form the device and the coordinator, which is used to form the internal wireless network. Finally the family network station is built the SQL database and the java web Network development technology. This intelligent household system a
9、chieves the data transmission of the familyinternal network and the remote monitoring. which has the characteristics of lowercomplexity, easy to maintain. This system has great value on the development of theintelligent household system.Key words: Intelligent Household System, Zigbee stack, CC2530,
10、Family Station目 录第1章 绪 论伴随电子信息技术和计算机网络技术发展,人们生活水平大幅度提高,对生活环境规定也越来越高,实现家庭信息化、网络化是当今IT产业重要研究对象,随之而提出了一连串新概念:家庭自动化,家庭信息化,智能家居等。智能家居是人类住宅又一场新革命,它可认为人类提供愈加轻松、有序、高效现代生活方式,是未来居住模式必然发展趋势。因此,智能家居系统也在逐渐成为一种新兴研究领域。1.1.1智能家居系统概述 智能家居可以定义为一种过程或者一种系统。运用先进计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关多种子系统,有机地结合在一起,通过统筹管理,让家居生活愈加舒适
11、、安全、有效f21。与一般家居相比,智能家居不仅具有老式居住功能,提供舒适安全、高端且宜人家庭生活空间;还由本来被动静止构造转变为具有能动智慧工具,提供全方位信息互换功能,协助家庭与外部保持信息交流畅通,优化人们生活方式,协助人们有效安排时间,增强家居生活安全性,甚至为多种能源费用节省资金。1.1.2国内外智能家居系统发展现实状况 国际上对智能家庭网络研究起于20世纪70年代,重要集中在发达国家。由于这些研究都是各国独立进行,并具有不一样目和市场战略,因此并没有形成统一原则。20世纪80年代初,伴随大量采用电子技术家用电器面市,开始出现了住宅电子化(HE, Home Electronics)概
12、念;80年代中期,将家用电器、通讯设备与安保防灾设备各自独立功能综合为一体,形成了家居自动化概念(HA, Home Automation)o 80年代末,由于通信与信息技术发展,出现了对住宅中多种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理商用系统,这在美国称为智慧屋(WH, Wise Home),在欧洲称为时髦屋(SH, Smart Home)。 近几年,在各大企业和媒体强大概念宣传攻势下,我国智能家居行业逐渐形成,可用、靠近现实需求产品不停增长,集成商、开发商以及装修企业已经积累了诸多经验。怎样建立一种高效率、低成本智能家居系统己成为目前社会一种热点问题。而国家政府机构及各大信息家
13、电生产厂商不失时机地开展了中国智能家庭网络原则化制定工作,为中国智能家居发展提供了一种开放原则化平台,指明了智能家居研究领域对发展方向。第2章 系统方案2.1智能家居系统功能需求分析 一种智能家居系统应具有特性重要包括如下几方面: 1、全面细致环境状态监控:系统能实时采集室内和室外温湿度、光照强度、空气质量等数据,让顾客足不出户理解室内外环境状况。 2、可靠安防监控:安防监控应包括门窗防盗、煤气和火灾防止等功能,这些都对系统可靠性有很高规定。 3、便捷人性开关控制:实现家居设备远程开关控制或定期开关,如窗帘可以实目前床上打开,晚上自动关闭;家中保险柜锁只有自己可以使用手持终端打开,其他人均无法
14、打开。 根据上述需求分析成果,从系统功能实现角度,智能家居系统功能可以概括为如下三个方面:对传感器节点环境状态信息精确读取;对安防监控节点报警信息及时获取;对控制节点所连家居设备开关控制。2.2智能家居系统构成 智能家居系统可选择网络拓扑构造有三种:星型、树状和网状。在本系统中网络协调器通信距离可以覆盖正常家庭居住环境,所有终端节点均可直接与协调器通信,终端节点与传感器和控制器连接,传播环境数据和控制命令,数据量都很小,采用星型网络拓扑构造完全可以满足系统规定,并且有控制简朴,故障诊断轻易,不波及路由寻址等长处。在 ZigBee 网络中协调器和路由节点规定是全功能设备,信息采集和控制节点则只需
15、是精简功能设备,它们只能与 ZigBee 网络协调器通信,互相之间不能通信。结合上一节概括智能家居系统功能,一种基于 ZigBee 技术智能家居系统应包括下面几种部分: 1、网络协调器:重要负责建立和管理网络,接受从终端节点获取到数据或向终端节点发送控制命令,以及与智能网关或上位机通信获取网关或上位机发送来控制命令或上传终端节点采集到数据。 2、信息采集节点:网络终端节点分为采集节点和控制节点两种,采集节点负责采集多种传感器或门磁等装置状态变化信息。 3、控制节点:控制节点通过执行接受网络协调器发送来命令实现对所连接家居设备控制。 4、路由节点:路由节点负责扩展网络覆盖范围及数据转发功能,可使
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