毕业设计--物联网智能家居系统设计.doc

浙江工业大学博士学位论文

毕业论文

课题名称： 物联网智能家居系统设计

学生姓名
学 号 120312121101
所在学院 计算机工程学院
专 业 物联网应用技术
班 级 物联1211
指导教师

起讫时间：2015 年2月1 日～15 年4 月30 日（共　12　周）

摘 要
进入21世纪以来，随着感知识别技术的快速发展，信息从传统的模式变成了智能模式。从而诞生了 “物联网”。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、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相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。应用创新是物联网的发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。
这次的毕业设计分为以下几个部分：
一、首先智能家居在物联网中的概述；对整个框架的了解；
二、 接着对该系统的框架进行介绍，特别是安防系统这块；
三、 对整个系统进行详细的介绍。
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，温湿度等因素的实时监测，还有在防入侵、防被盗、防破坏、防火、放爆和安全检查等措施中的监测，以提升家居环境的安全性、舒适性、便利性。

关键词：ZigBee技术；传感器；智能；安防；报警；

23

目 录
摘 要 I
引 言 4
第1章 绪论 5
1.1 物联网的起源...................................................................................................................5
1.1.1 物联网快速发展下的智能家居................................................................................5
1.2 物联网智能家居的概述...................................................................................................6
1.2.1 物联网智能家居设计背景........................................................................................7
1.2.2 物联网智能家居设计意义........................................................................................8
1.3 物联网智能家居现状及未来发展...................................................................................9
第2章 ZigBee 技术研究 10
2.1 ZigBee 技术................................................................................................................10
2.2 ZibBee 特点................................................................................................................10
2.3 ZigBee 技术的优势....................................................................................................11
第3章 需求分析 12
3.1 设计目的......................................................................................................................12
3.2 设计特点......................................................................................................................13
3.3 设计原则......................................................................................................................13
3.4 功能需求......................................................................................................................14
第4章 系统设计 15
4.1 视频监视系统................................................................................................................15
4.1.1 视频监视系统的组成及工作原理........................................................................15
4.1.2 视频监视系统的主要功能....................................................................................16
4.2 入侵报警系统................................................................................................................17
4.2.1 入侵报警系统的组成............................................................................................17
4.2.2 入侵报警系统的设备构成....................................................................................17
4.2.3 入侵报警系统的作用............................................................................................18
4.3 家居防盗报警系统........................................................................................................18
4.3.1 家居防盗报警组成................................................................................................18
4.3.2 家居防盗报警的功能............................................................................................18
第5章 材料清单 19
第6章 结论 20
参 考 文 献 21
致 谢 22

引 言
随着物联网技术的发展，国家政策对智能家居发展扶持，使得智能家居产业重新焕发出生机。
在“物联网”时代，人们不仅实现了人与物的通信和感知，而且还可以实现物与物之间的感知、通信和相互控制。在我国，自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”战略后，“物联网”一时成为国内热点，迅速得到政府、企业、学术界的广泛关注。由于物联网建设涉及未来网络和信息资源的掌控和利用，并且建设物联网还能够带动国内一系列相关产业的自主创新能力和国际竞赛竞争力的提高，因此加快物联网技术的研发，促进物联网产业的快速发展已成为国家战略需求。
在物联网的领域里面，我主要是做智能家居这一块。智能家居是一个集成性的系统体系环境，而不是单单一个或一类智能设备的简单组合，传统的家居通过利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还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换功能，实现了“与家居对话”的愿望，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
在智能家居领域里面，我主要是设计安防系统。“安全防范”是指以维护社会公共安全为目的的防入侵、防被盗、防破坏、防火、放爆和安全检查等措施。“安全防范”主要包含人防、物防、和技防3中手段。

第1章 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。智能家居是利用计算机、通信、网络、信息、无线网络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，网络家电、通信、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。
1.1物联网的起源
物联网是基于互联网、传统电信网络等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通网络。物联网是现代技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，被称为信息产业的第三次革命性创新。
物联网把新一代IT技术充分运用到各行各业之中，具体的说，就是把感应器嵌入和装配到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然的关系。
物联网已成为已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的实现意义。为抓住机遇，明确方向，突出重点，加快培育和壮大物联网，根据我国《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，工业和信息化部于2011年11月28日发布了《物联网“十二五”发展规划》，这标志着我国已经将物联网的发展提升到战略高度。
物联网发展应用领域有：智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能家居等。智能家居作为物联网应用的主要领域之一，不仅满足了人们对家居环境生活品质要求的不断提高，还与物联网技术紧密结合促进科技 转化为生产力。
1.1.1物联网快速发展下的智能家居
未来学家沃尔夫·伦森曾说，“人类在经过农耕、工业、电气化等时代后，将进入关注梦想，精神和生活情趣的 新社会”。
早期最具有代表性的完整意义上的智能家居要数盖茨位于西雅图华盛顿湖畔的建造期长达7年、耗资近亿美元的“未来之屋”。盖茨曾在他的《未来之路》一书中以很大篇幅描绘他在西雅图华盛顿湖畔的建造的私人豪宅。他描绘他的住宅是“有硅片和软件建成的”并且要“采纳不断变化的尖端技术”。经过7年的建设，1997年，盖茨的豪宅终于建成，不仅具备高速上网的专线，所有的门窗、灯具、电器都能够通过技术机控制，而且还有一个高性能的服务器作为管理整个系统的后台。
1. 大门设有气象感知器计算机，可根据各项气象指标，控制室内的温度和通风的情况。
2. 室内所有的照明、温湿度、音响、防盗等系统都可以根据需要通过计算机进行调节。
3. 地板中的传感器能在一定范围内跟踪到人的足迹，在感应到人来时会自动打开照明系统，在离去时自动关闭。
4. 厕所安装有检查身体的计算机系统，如果发现异常情况，计算机就会立即发出警报。
5. 院内有一颗百年老树，先进的传感器能根据老树的需水情况，实现及时、全自动浇灌。
6. 来访者通过出入口，其个人信息（包括指纹等），就会作为来访资料存储到计算机中。
7. 通过安检后，保卫人员发给来访者一个纽扣大小的内嵌微晶片的胸针，佩戴上它可以随时获取来访者在盖茨家的行踪。
1.2物联网智能家居的概述
智能家居网络通常能够分为家庭数据网络和家庭控制网络两种：家庭数据网络，提供高速率的数据传输服务，如家用计算机和数字电视、视频和音频播放器、资源共享及高速上网等；家庭控制网络，提供便捷的和低速率的控制和互连网络，用于灯光照明控制、家居安防、家居环境监测以及家庭应急求助等功能。智能家庭控制网络是智能住宅系统的重要组成部分，家庭控制网络子网和远程管理是该系统的重点和难点。与家居数据通信网络的应用目的不一样，数据通信网络中音、 视频等大数据传输需要高速的数据通信接口，而家居控制系统需要的是经济、低功耗的控制网络，该控制网络的主要功能在于设备的连接与控制，基本上无需高速的通信方式来支撑。
在家居网络中，我们要考虑以下特点：
1. 低成本：大量的家电和传感器终端节点是家庭控制网络中控制的主要对象，这种较大规模的网络需要一个低成本的节点组网技术。
2. 跨平台：智能家居系统的使用环境是一个家居环境，整个系统中有着错综复杂的平台，不能强制要求用户能够对系统进行复杂的配置和管理，网络环境下各种资源的自组织和协同工作显得非常重要。
3. 可扩展性：能够在系统主架构不做改动的情况下进行维护和扩展，加入新的的家居设备。
4. 远程控制：移动终端设备能够接入Internet并登录到智能家居控制系统中，进行信息交互，实现远程监控和控制。传统的家居智能控制系统一般采用有线方式来组建，如同轴电缆、USB、CAN总线等。但有线网络具有布线麻烦，可扩展性差等固有的缺点，限制了有线网络技术在智能家居系统中的发展。因此，将无线网络技术应用于家庭网络己成为大势所趋。这不仅仅因为无线网络具有更大的灵活性、流动性，省去了布线的麻烦，更重要的是它符合家居控制网络的通讯特点。无线家居网络将人们生活与工作的广扩空间浓缩于人类的双手可以掌控的距离。红外、蓝牙、ZigBee、WiFi等一系列无线网络技术的进一步发展，必将大大促进家居设备无线化、智能化的进程。
我研究的无线智能家居控制网络系统在家庭组网中采ZigBee技术，它是一种近距离、低成本、低能耗、低数据速率的无线网络技术。
1.2.1 物联网智能家居设计背景
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。
通过WEB网页利用4G网络以及WLAN监测与控制家庭里的各种家用电器，如电表、水管、煤气管道以及门窗、安防系统等各种设备。同时也可利用4G网络将监控得到的状态实时的传递给户主或家庭其他成员的手机终端，以达到远程实时地对家里情况进行了解和掌控。也可通过WEB网页进行远程控制、设防撤防，以及以Email方式告警通知各种意外事件，用于提高人们的生活质量的同时，对家庭内部设备的管理也可以减少资源的浪费，如人走自然关灯，对水龙头的监测可以减少对水资源的浪费，还可以保障家庭成员生命和财产的安全，如对煤气管道、门窗以及安防设各的管理等。
1.2.2 物联网智能家居设计意义
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，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还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换功能，实现了“与家居对话”的愿望，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。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。

1.3 物联网智能家居现状及未来发展
智能家居这一概念自从其出现之日起就吸引了众人的关注，因为他承载着人们对美好生活的向往，对未来的憧憬。
智能家居虽然经历了多年的发展，但是却没有实质性的进展。这主要是受到缺乏统一的相关标准规范、成本过高、安装复杂、技术不成熟等因素的制约（见图），造成智能家居产业仍然没有大规模推入应用，走进平常百姓家。
标准缺失

智能家居发展
成本过高
安装复杂

技术不成熟
操作乏味

智能家居发展受限因素
随着物联网技术的不断发展，国家政策对智能家居发展不断扶持，使得智能家居产业重新焕发出生机。
在2011年3月16日发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确指出：“‘十二五’期间，初步完成产业体系构造。形成较为完善的物联网产业链，培育和发展10个产业聚集区，100家以上骨干企业，一批专、精、特、新的中小企业，建设一批覆盖面广、支撑力强的公共服务平台，初步形成门类齐全、布局合理、结构优化的物联网产业体系。”与物联网密切相关的智能电网、智能交通、智能物流、智能工业、智能农业、智能环保、智能医疗与智能家居等领域都将成为引领时代的朝阳行业。
“十二五”规划中对高新产业的注重和扶持，让大家看到智能家居未来发展的希望，其中，《物联网发展专项资金》、《智能家用电器的智能化技术通则》、《中国物联网产业发展年度蓝皮书》、《宽带网络基础设施“十二五”规划》、《智能建筑设计标准》等一系列与智能家居相关政策的陆续出台，让智能家居产业的发展切实有效地落到实处。
第二章 ZigBee 技术研究
ZigBee具有设备功耗低、复杂度低、实现成本小等特点，并能满足在低成本设备之间实现低数据率的传输。
2.1 ZigBee 技术
无线传感器技术是目前无线通信领域内研究的一个热点技术，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知的信息传送到用户终端。
所谓传感器网络是由大量部署在一定区域内的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点通过自组织方式构成的能根据环境自主完成指定任务的分布式智能化网络系统。传感器网络的节点间距离很短，一般采用多跳的无线通信方式通信。传感器网络可以在独立的环境下运行，也可以通过网关连接到互联网，使用户远程访问。
2.2 ZigBee 特点
无线传感器网络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。如下图所示：

无线传感网络结构

1. 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。
2. 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行为,节点开机后就可以快速、 自动地组成一个独立的网络。
3.动态拓扑。WSN 是一个动态的网络，节点可以随处移动；一个节点可能会因为电池能量耗尽或其它故障，退出网络运行，也可能由于工作的需要而被添加到网络中。ZigBee会根据网络的拓扑结构随时发生变化，因此网络应该具有动态拓扑组织功能。
4.节点数量众多，分布密集。WSN节点数量大、分布范围广。这样的无线传感器网络具备一定的软、硬件健壮性和容错性。
2.3 ZigBee 技术的优势
1.数据传输速率低。数据率只有10kb/s~250kb/s，专注于低速传输应用。
2.有效范围小。有效覆盖范围10~75m之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定。
3.工作频段灵活。使用的频段分别为2.4GHz、868MHz（欧洲）及915MHz（美国），均为无需申请的ISM频段。
4.省电。由于工作周期很短，首发信息功耗较低，以及采用了休眠模式，ZigBee可确保两节五号电池支持长达6个月至2年左右的使用时间，当然不同应用的功耗有所不同。
5.可靠。采用碰撞避免机制，并未需要固定带宽的通信业务预留专用时隙，避免了发送数据时竞争和冲突。MAC层采用完全确认的数据传输机制，每发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。
6.成本低。由于数据传输率低，并且协议简单，降低了成本，另外使用ZigBee协议可免专利费。
7.时延短。针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延的典型值为30ms，休眠激活时延的典型值是15ms，活动设备信道接入时延为15ms。
8.网络容量大。一个ZigBee网络可容纳多达254个从设备和一个主设备，一个区域内可同时布置多达100个ZigBee网络。
9.安全。ZigBee提供了数据完整性检查和认证功能，加密算法采用AES-128，应用层安全属性可根据需求来配置。

第3章 需求分析
随着社会经济结构、家庭人口结构以及信息技术的发展变化,人们对家居环境的安全性、舒适性、效率性、透明性提出了更高的要求。同时越来越多的家庭要求家居产品不仅要具备简单的智能，更要求整个系统在功能扩展、外延以及服务方面能够做到简单、方便、轻松、安全。舒适，是一个家庭必备的条件之一，有了舒适的环境，我们才能休息的更好。一个舒适的环境，不仅能提高生活品质，也能给人们生活带来便利。
对于一个安防系统来说，最重要的就是系统的可靠性和稳定性。可靠性就是安防系统有警必报无警不会误报，稳定性就是系统可以长时间无故障地工作。我采用了ZigBee技术组建智能化家居网络，安防系统无需布线，在家里的一段距离安装节点，通过节点传输数据。并且在安装过程中考虑备用节点，防止某一个节点的损坏不会影响系统的整体性能保证了系统的稳定性，从而保障人们的生命财产安全。
在我们生活的“家世界”，我们不仅要考虑安全、便利、舒适、艺术、节能等，而且还要考虑自身的财产、人生安全等。
3.1 设计目的
由于住宅设计情况比较多种多样性，信号的覆盖采取整体设计，局部进行设计实施，由于每个房间的封闭性，可能会引起信号的衰减，采取信号覆盖区域连接，各个区域内的信号能够连通进行信号的传输，系统使用的无线信号传输频率是2.4GHz，在此频率的无线传感网络为全球统一的，无需申请的ISM频段，同时可以对无线信号进行加密，保证了无线传输数据的安全性。
我的设计目的：
1.当用户需要远程控制的空调开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与空调相连接的控制器上，通过控制器实现了对空调的控制。
2. 当用户需要远程控制窗帘的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与窗帘电机相连接的控制器上，通过控制器实现了对窗帘的控制。
3. 当用户需要远程控制窗户的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与窗户连接的控制器上，通过控制器实现了对窗户的控制。
4. 我们需要远程控制电视机的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息， 通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与电视机相连接的控制器上，通过控制器实现了对电视机的控制。
5. 当我们需要远程控制空气加湿器的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与空气加湿器相连接的控制器上，通过控制器实现了对空气加湿器的控制。
6. 当我们需要远程控制红外线探头的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与红外线探头相连接的控制器上，通过控制器实现了对红外线探头的控制。
7. 当我们需要远程控制可燃气体探测器的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与可燃气体探测器相连接的控制器上，通过控制器实现了对可燃气体探测器的控制。
8. 当我们需要远程控制玻璃碎片报警器的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与玻璃碎片报警器相连接的控制器上，通过控制器实现了对玻璃碎片报警器的控制。
9. 当我们需要远程控制门磁开关报警器的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与门磁开关报警器相连接的控制器上，通过控制器实现了对门磁开关报警器的控制。
10. 我们需要远程控制紧急开关按钮的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与紧急开关按钮相连接的控制器上，通过控制器实现了对紧急开关按钮的控制。
3.2 设计特点
1. 家电的信息量小但对实时性要求较高，必须针对当时的家庭环境进行实时的调整。
2. 家电运行时所处环境有很大差异，对系统的抗干扰性和稳定性要求较高。
3. 家庭用户对于价格要求比较高，必须把组建网络的费用降低到一定程度，才能被广泛认可和接受。
5. 家电完成的功能各有不同，需要达到的智能水平也有很大的差异，要针对不同的功能要求，设计不同家电的智能水平.
6. 对用户来说，居住的安全性是非常重要的。需要考虑很多的问题。
7. 从用户的角度来说，用户需要简化家电的操作过程，统一家电的操作方法因此，组建智能家庭网络时需要考虑的问题有很多。
3.3 设计原则
基于设计的特点，列出了系统设计原则：
1.标准化:家庭自动化产品应当依照国际上流行的相关协议进行设计，充分保证各厂家产品间的兼容性和相互操作能力。
2.开放性:目前，在智能住宅、家庭自动化、家电网络领域尚处于一家一户自行开发的局面，而实际上用户不可能全部使用同一厂家生产的产品，这将极大阻碍互联互通和长远发展。因此，家庭自动化系统应该具有开放的协议、统一的接口。
3.模块化:采用模块化的设计可以适应各种场合的需要，保障用户的利益并允许系统的逐步到位。模块之间遵循一定的协议，可以相互通讯和协调。
4.实用性:人们购买家庭自动化产品是为了享有更加便利舒适安全的生活，绝非追逐潮流的概念。
5.普及化:家庭自动化系统应该面向低成本、高性能的目标设计，住户对价格较为敏感，所以智能住宅采用的技术要较为经济。同时，家庭自动化系统应该能最大程度兼容用户原有电器设备，保护用户投资。
6.简洁易用:高科技带来的应该是一种享受而绝不是一种负担。好的家庭自动化产品应该简便易用、用户界面友好，并且不需要使用者花上太多的精力就能掌握。
3.4 功能需求
对于家居生活环境，因每个人的不同，要求得也不尽相同。功能的设计要求用户能够远程设置家居环境，如下图

智能家居逻辑图

用户可以通过手机设置空调温度，窗帘窗户的开关，查看家里是否发生盗窃、火灾等事件。

第四章 系统设计
物联网智能家居要将各成体系，互不相连的子系统协调起来，就必须有一个兼容性强的中央家居处理平台，接受并处理控制设施发出的信息，然后传送信号给你希望控制的家电或者其他家居子系统。 中央处理平台职能就是在家庭智能局域网中，引导和规划家居子系统中的各种信号，有了它，你可以通过手持无线遥控设备来和家居子系统进行快速的沟通。中央家居处理平台还必须具有良好的扩展性能，以满足用户在使用过程中不断增长的需求点。
智能家居系统将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置，通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。这些功能都是通过智能家居系统中的家庭网络控制器未实现的，家庭网络控制器具有家庭总线系统、通过家庭总线系统提供各种服务功能、并和住宅以外的外部世界相通连。可以这样说，智能家居系统是智能住宅的核心。由此可见，智能家居系统在智能住宅中的重要地位。
4.1 视频监控系统
视频监控系统是安全防范技术体系中的一个重要组成部分，是一种先进、防范能力极强的综合系统。他可以通过遥控摄像机及其辅助设备，使人们直接观看被监视场所的一切情况，并把被监视场所的图像传送到控制中心，同时还可以把被监视场所的图像全部或部分地记录下来，为日后事件处理提供了方便条件和重要依据。

视频监控原理图
4.1.1 视频监控系统的组成及工作原理
视频监控是现在小区公共安全管理体系的重要组成部分。利用视频监控系统，实时、形象、真实地记录现场（如各个楼梯口、地下停车场、重要出入口和通道）画面，物业管理人员能及时、准确地处理现场发生的问题。此外，现场记录、存储的视频资料还可供警方处理案件时作为侦查依据。
1.视频监控前段组成
视频监控系统的前端主要由摄像头、云台、防护罩、解码器、报警探头、安装支架和红外射灯等构成。
2.传输系统
这次的智能家居系统，我主要是ZigBee无线传输方式，是把视频监控系统连接起来，通过无线的方式传输。
3.视频监控终端组成
视频监控终端设备的主要任务是，把前端摄像机输出的信号送到监视器，供控制中心管理人员现场监视。另外，管理人员根据监视情况，通过控制中心，把控制信号传递到前端的解码器，再由解码器输出模拟信号控制云台和摄像机，以便对现场进行监视及人工技术处理。
4.视频监控中心
视频系统的终端设置置于视频监控系统的指挥中心，他通过集中控制的方式，将前端设备传送来的各种信息（图像信息、声音信息、报警信息等）进行处理和显示，并向前端设备或其他有关的设备发出各种控制指令。因此，中心控制室的终端设备是整个视频监控系统的中枢。
视频监控中心应该是人防与技防的完美结合点。因此，对于管理中心的建设，在注重设备配置的同时，也必须考虑设备与人之间的友好相处。
4.1.2视频监控系统的主要功能
1、本地录像，保存一定时间段内的本地视频监控录像资料，并能方便地查询、取证，为事后调查提供依据。
2、远程视频监控监控人员可远程任意调取网吧存储的监控图像，并可远程发出控制指令，录像资料的智能化检索、回放、调整摄像机镜头焦距、控制云台进行巡视或局部细节观察。
3、权限管理为保证家庭信息的隐私和录像资料的安全，系统具有操作权限管理，系统登录、操作进行严格的权限控制，保证系统的安全性。
4、服务器平台构架方便，在小区可以方便的安装服务器软件，只需分配用户不同权限的登陆帐号，即可以查看所管辖区域的监控信息。
5、系统中包含家庭基本信息的管理，并且电子地图相结合，当家庭出现突发状况时，可以及时的获取该家庭的基本信息（电话、地址、负责人），更加快捷的联系到相关负责人。
6.、家庭监控和电子地图相结合，可以通过电子地图更加直观的查看小区所分布的地理位置，并且在电子地图上实时显示家庭监控设备的运行状态，当用户需要查看某个地方的监控信息时只要在电子地图双击该地段即可进入该地段的监控界面。
7 、随时随地的监控录像功能，无论身在何处，任何密码授权的用户通过身边的电脑联网连接到监控网点，可以看到任意监控网点的即时图像并根据需要录像，避免了地理位置间隔原因造成监督管理的不便。
8 、系统可扩容性强，若需要添加新的监控网点，在服务器端添加相应信息和设备信息即可。
9、安全性高，图像掩码技术，防止非法篡改录像资料；只有授权用户才可以进行录像备份，有效防止恶意破坏；强大日志管理功能，保证了专用系统的安全使用