時(shí)間：2023-03-07 14:59:05
導(dǎo)語(yǔ)：在智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞 樹莓派 ZigBee 智能家居
中圖分類號(hào)：TN873 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
智能家居作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，正于一個(gè)成長(zhǎng)發(fā)展期，技術(shù)的發(fā)展更新正是物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展方向。當(dāng)前，智能家居系統(tǒng)尚未有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其控制方式也形式多樣，但有線連接控制的方式居多，與無(wú)線相比，安裝工作和使用維護(hù)的方便性都要遜一籌。隨著近兩年Wi-Fi、藍(lán)牙和ZigBee等技術(shù)突飛猛進(jìn)地發(fā)展和廣泛應(yīng)用，無(wú)線技術(shù)和設(shè)備已帶給人們諸多便利，悄然改變著人們傳統(tǒng)的生活習(xí)慣。本方案在現(xiàn)有智能家居技術(shù)的背景下，研究無(wú)線智能家居的控制。
1 主要開發(fā)設(shè)備及環(huán)境
1.1 系統(tǒng)控制設(shè)備
本方案以當(dāng)前迅速興起的樹莓派（Raspberry Pi）作為系統(tǒng)控制設(shè)備。它是一款基于Linux系統(tǒng)的、只有一張信用卡大小的卡片式計(jì)算機(jī)，內(nèi)存為256M、CPU為ARM1176JZF-S，具有多媒體處理能力，具有體積小、價(jià)格低廉、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)。通過(guò)通用端口（GPIO）來(lái)控制外連設(shè)備，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是給其26個(gè)針腳賦值高低電平，以達(dá)到對(duì)外部設(shè)備的控制。
1.2 無(wú)線通信設(shè)備
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，衍生出來(lái)的無(wú)線連接方式多種多樣，紅外、藍(lán)牙、Wi-Fi和ZigBee等都已成為開發(fā)人員研究方向。與藍(lán)牙等相比，ZigBee在家庭自動(dòng)化控制中，在功耗、距離和組網(wǎng)容量、時(shí)延短等方面稍有優(yōu)勢(shì)，而Wi-Fi則在連接互聯(lián)網(wǎng)、智能手機(jī)和個(gè)人電腦方面表現(xiàn)更好，因此本方案設(shè)計(jì)使用了兩種無(wú)線通信技術(shù)：Wi-Fi和ZigBee。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 總體設(shè)計(jì)目標(biāo)
圖1：系統(tǒng)架構(gòu)圖
本方案的目標(biāo)是通過(guò)樹莓派作為服務(wù)控制器，與ZigBee（協(xié)調(diào)器）通過(guò)串行端口直連通信。樹莓派通過(guò)端口通信控制ZigBee協(xié)調(diào)器向ZigBee路由器發(fā)送控制命令，然后由與設(shè)備直連的ZigBee路由器控制設(shè)備的關(guān)斷與開啟。另一端，由樹莓派通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)卡與家庭路由器進(jìn)行無(wú)線連接，從而使樹莓派前端可以接入網(wǎng)絡(luò)。一旦設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)客戶端可以通過(guò)APP聯(lián)網(wǎng)接入樹莓派控制系統(tǒng)，普通PC電腦也可以憑身份信息通過(guò)登錄客戶端頁(yè)面進(jìn)行控制。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
2.2 子模塊設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)方案以智能家居系統(tǒng)的常用功能的子模塊――智能燈光控制、智能門禁、智能窗簾控制進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證，下面以窗簾控制子模塊為例進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)介紹。
2.2.1 窗簾控制子模塊的硬件設(shè)計(jì)
窗簾采用兩個(gè)減速馬達(dá)作為動(dòng)力裝置，兩條傳動(dòng)線作為傳動(dòng)裝置，兩個(gè)帶軸承的支柱作為轉(zhuǎn)子固定。馬達(dá)型號(hào)為N20減速長(zhǎng)軸電機(jī)馬達(dá)，軸長(zhǎng)26毫米，軸徑為3毫米，減速比為1：298，轉(zhuǎn)速為100RPM，工作電壓為12V，第三方供電，引入繼電器。但為了實(shí)現(xiàn)電平控制正反轉(zhuǎn)，采用兩個(gè)繼電器。
首先將N20馬達(dá)的異側(cè)端分別相連，然后將繼電器1和繼電器2的其余兩個(gè)端口按圖3與第三方電源（9V/1A）電源相連。VCC接5V控制電壓，GND接地，IN1、IN2為控制端口。兩個(gè)繼電器的常閉端口分別為J1和GND、J2和GND，當(dāng)控制端口IN1、IN2為低電平時(shí)，J1、J2和GND相連，減速電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)IN1為高電平IN2為低電平時(shí)，繼電器1接通VCC和J1，左側(cè)減速電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)，右側(cè)減速電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)，窗簾呈開啟狀態(tài)；當(dāng)IN2為高電平IN1為低電平時(shí)，繼電器2接通VCC和J2，左側(cè)減速電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)，右側(cè)減速電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)，窗簾呈關(guān)閉狀態(tài)。
2.2.2 窗簾控制子模塊的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
窗簾設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)開閉實(shí)時(shí)控制。控制開關(guān)設(shè)計(jì)為三種狀態(tài)：開、關(guān)、停。當(dāng)按 “開”時(shí)即接通電源，左電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，右側(cè)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而窗簾內(nèi)傳動(dòng)帶拖著窗簾滑輪打開窗簾；反之，當(dāng)按“關(guān)”鍵時(shí)，兩電機(jī)轉(zhuǎn)向相反，關(guān)閉窗簾；按“停”鍵，則供電終止，窗簾停在當(dāng)前位置。
同時(shí)，為了避免窗簾全開或全閉時(shí)電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)自保護(hù)功能，即根據(jù)電機(jī)角速度 、半徑R、窗簾最大開合距離S、窗簾當(dāng)前開合距離S′（0≤ S′≤S），可以計(jì)算最大轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間T和已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)t，T為門限值，當(dāng)t=T時(shí)則自動(dòng)停止。其計(jì)算公式和系統(tǒng)工作流程圖如公式（1）和圖2所示。
最大轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間： （下轉(zhuǎn)第163頁(yè)）（上接第160頁(yè)）
（1）
圖2：窗簾控制流程圖
2.2.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
總體接線示意圖如圖3所示。其中包括了樹莓派、ZigBee協(xié)調(diào)器、ZigBee路由器、繼電器模塊、調(diào)光模塊等。樹莓派RX端和ZigBee CC2530芯片的TX端相連，TX端和ZigBee的RX端相連。樹莓派通過(guò)串口通信方式控制作為協(xié)調(diào)器的ZigBee（C）向作為路由器的ZigBee（R）發(fā)送控制命令，從而ZigBee（R）可以通過(guò)它的P00、P04、P05、P06、P07口分別控制電燈、電磁鎖、窗簾的繼電器工作，進(jìn)而控制各種設(shè)備的狀態(tài)。
3 實(shí)驗(yàn)情況及結(jié)論
實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，先通過(guò)樹莓派終端將系統(tǒng)初始化，建立好服務(wù)器控制端，通過(guò)ZigBee組網(wǎng)連接好子模塊設(shè)備，通過(guò)Wi-Fi連接家庭局域網(wǎng)，然后分別通過(guò)PC機(jī)和手機(jī)APP訪問(wèn)控制，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本設(shè)計(jì)方案可以順暢運(yùn)行。
本方案集智能家居控制、安全環(huán)境監(jiān)測(cè)于一身，是一個(gè)方便、舒適、安全的無(wú)線智能系統(tǒng)。此外，當(dāng)下智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成品還相對(duì)較少，成本高，普及率還比較低，本方案設(shè)計(jì)采用樹莓派作為控制服務(wù)器，附加一些繼電器控制設(shè)備開斷，也很好地降低了成本預(yù)算，而且系統(tǒng)設(shè)計(jì)了電腦端上位機(jī)和手機(jī)端軟件，更加貼合當(dāng)下的時(shí)尚控制理念。
圖3：系統(tǒng)總體接線示意圖
當(dāng)前，隨著信息化時(shí)代的到來(lái)與群眾生活水平的不斷提高，實(shí)現(xiàn)智能化的家居生活將是今后的必然趨勢(shì)。物聯(lián)網(wǎng)不僅涵蓋了互聯(lián)網(wǎng)整體功能，而且其物理實(shí)體與物理實(shí)體間能良好通信；并把物理實(shí)體和虛擬網(wǎng)絡(luò)相連，讓用戶不受空間限制的對(duì)物理實(shí)體進(jìn)行控制。筆者根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn)，首先對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能家居安防系統(tǒng)及其特點(diǎn)進(jìn)行了分析，其次分析研究了物聯(lián)網(wǎng)智能家居安防系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)建和工作原理。
【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 智能家居 安防系統(tǒng) 系統(tǒng)構(gòu)建 設(shè)計(jì)
家居安防系統(tǒng)即利用計(jì)算機(jī)、無(wú)線通信和電子等先進(jìn)的通信和控制技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的綜合管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)家居生活以及家庭安防的緊密結(jié)合的系統(tǒng)，它使得家庭工作和生活更輕松和安全。智能家居主要將住宅作為平臺(tái)，通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、 音視頻技術(shù)、綜合布線技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建智能化的住宅設(shè)施管理系統(tǒng)，以保證家居生活的安全性、舒適性、藝術(shù)性，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。通常情況下，物聯(lián)網(wǎng)為無(wú)線網(wǎng)，由于每個(gè)人周圍的設(shè)備可以達(dá)到一千至五千個(gè)，因此物聯(lián)網(wǎng)中大概包含500兆至1000兆個(gè)物體，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)，所有人都能夠應(yīng)用電子標(biāo)簽將真實(shí)的物體上網(wǎng)聯(lián)結(jié)，在物聯(lián)網(wǎng)上獲取它們的具置。
1 物聯(lián)網(wǎng)智能家居安防系統(tǒng)及其特點(diǎn)
隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的涌現(xiàn)，使得用戶的認(rèn)知程度得到提高，技術(shù)越來(lái)越完善成熟，有效促進(jìn)了智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用。智能家居系統(tǒng)將提高家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境作為主要目標(biāo)，遵循智能化、人性化、高性價(jià)比的原則，利用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；通過(guò)WIFI網(wǎng)絡(luò)及3G網(wǎng)絡(luò)控制。
1.1 系統(tǒng)
智能家居屬于物聯(lián)網(wǎng)的一部分，物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)主要是利用不同的信息傳感設(shè)備，對(duì)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別、判斷、傳遞、接收、控制，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把系統(tǒng)綜合連接家庭內(nèi)使用的諸多家用電器、安全設(shè)備，以構(gòu)建一個(gè)涵蓋家庭通信、安全防護(hù)、設(shè)備控制等優(yōu)勢(shì)作用在內(nèi)的一體化控制系統(tǒng)。
1.2 特點(diǎn)
物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)工具有四方面的特點(diǎn)：第一，實(shí)時(shí)性特點(diǎn)；能對(duì)家庭中所有設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)有效控制。第二，及時(shí)性特點(diǎn)；對(duì)于潛在的事件問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)能及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)并予以處理，防止損失的不斷蔓延。第三，無(wú)地域性特點(diǎn)；只要擁有物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的管理者權(quán)限，任何時(shí)間任何地點(diǎn)中都能夠利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)施有效管理。第四，靈敏性特點(diǎn)；在所處環(huán)境或者身體的變化下使得人的視覺(jué)、聽覺(jué)、觸覺(jué)一定程度上發(fā)生著改變，進(jìn)而影響人的靈敏性，由于傳感器主要是極為精密、集成的電路而制成的，對(duì)其靈敏性會(huì)實(shí)施嚴(yán)格的檢測(cè)，不會(huì)有人類這般的生命形態(tài)，所以可以獲取準(zhǔn)確、靈敏的檢測(cè)結(jié)果。
2 物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的安防系統(tǒng)構(gòu)建和工作原理
2.1 四層體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建
家庭網(wǎng)關(guān)是嵌入式智能家居系統(tǒng)中的唯一接口，主要在家庭網(wǎng)關(guān)中處理、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)家庭內(nèi)所有設(shè)備信息，所以各家庭中均存在一個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)，同時(shí)把整體全部集中于家庭網(wǎng)關(guān)中，如果需新添系統(tǒng)功能，那么就要為所有家庭實(shí)施相應(yīng)的更改，對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展造成了一定的影響。所以圍繞嵌入式智能家居系統(tǒng)，本文所論述的系統(tǒng)通過(guò)科學(xué)合理的方式有機(jī)綜合了無(wú)線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、中間件技術(shù)、WIFI、3G網(wǎng)絡(luò)，以確保智能家居系統(tǒng)具有較高的控制功能，優(yōu)化整合信息，促進(jìn)系統(tǒng)有效擴(kuò)展，防止出現(xiàn)信息孤島現(xiàn)象，全面融合各功能信息，從而實(shí)現(xiàn)智能化小區(qū)。在系統(tǒng)功能基礎(chǔ)上而言，智能家居系統(tǒng)共涵蓋了四層體系結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1（智能家居的系統(tǒng)體系架構(gòu)）。
感知層；實(shí)際會(huì)利用光敏傳感器、氣敏傳感器、聲敏傳感器、化學(xué)傳感器、攝像頭等諸多的傳感設(shè)備與監(jiān)控設(shè)備對(duì)外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件如光、熱、濕度進(jìn)行系統(tǒng)探測(cè)與獲取，同時(shí)加強(qiáng)外部環(huán)境的監(jiān)控，并把探取到的信息輸送到中心控制平臺(tái)中，以做好設(shè)備的管控工作。
中心控制平臺(tái)；中心控制平臺(tái)的作用是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格有效的管控，涵蓋中央控制器與模擬啟動(dòng)器，并且所有用戶均存在一個(gè)獨(dú)特的中心控制平臺(tái)，這樣能夠及時(shí)的屏蔽所有器件的異構(gòu)性，有助于應(yīng)用程序功能的實(shí)現(xiàn)。首先，通過(guò)中央控制器對(duì)由感知層傳遞的信息予以接收，再結(jié)合實(shí)際情況利用中央控制器發(fā)出控制信息命令某模擬啟動(dòng)器的執(zhí)行方式，最后通過(guò)和此模擬器相連的物體實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的動(dòng)作，并且針對(duì)緊急事件還制定了自動(dòng)報(bào)警功能。當(dāng)傳感器利用3G或者WIFI技術(shù)將信息傳輸至中央控制器后，以對(duì)模塊的準(zhǔn)確細(xì)致判斷來(lái)判斷突發(fā)事件的嚴(yán)重程度，對(duì)于比較嚴(yán)重的應(yīng)立即發(fā)出警報(bào)、將此情況告知給用戶，并利用模擬啟動(dòng)器啟動(dòng)應(yīng)急方案，對(duì)于不太嚴(yán)重的，由模擬啟動(dòng)器自行進(jìn)行處理。此外，中央控制器把所有信息均放到用戶的數(shù)據(jù)庫(kù)中予以儲(chǔ)存，以為用戶日后查閱提供便捷性。用戶還可利用應(yīng)用程序給所有家電輸送命令，在中心控制平臺(tái)上實(shí)際執(zhí)行。
中間件層；中間件層對(duì)于智能化小區(qū)的實(shí)現(xiàn)起到了關(guān)鍵性作用，具體涵蓋了服務(wù)器、大型數(shù)據(jù)庫(kù)等各項(xiàng)設(shè)備。通過(guò)大型的服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)所有家庭的信息進(jìn)行匯總，各家庭均有著自己的存儲(chǔ)空間，采用用戶登錄的方式來(lái)管理。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)包含了用戶與屬于該用戶的完整信息，同時(shí)兩個(gè)用戶間的電器設(shè)備彼此間不會(huì)出現(xiàn)干擾情況，實(shí)施動(dòng)態(tài)添加，從而促進(jìn)個(gè)性化享受。
應(yīng)用層；應(yīng)用層屬于和用戶間直接進(jìn)行交互的圖形用戶界面接口（應(yīng)用程序），主要提供便捷、個(gè)性化的服務(wù)，用戶可采用軟件或者Web方式進(jìn)行登錄，對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行操作并增添或刪除服務(wù)，確保良好的人機(jī)交互，同時(shí)屏蔽下層通信。應(yīng)用程序中包括防盜安全管理模塊、自動(dòng)報(bào)警模塊、家居物品管理模塊等各類基礎(chǔ)構(gòu)件，促進(jìn)所有功能的實(shí)現(xiàn)，并預(yù)留相應(yīng)的接口為今后中功能模塊的添加、更新、刪除提供服務(wù)，同時(shí)和服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)相連，為所有用戶提供特有的空間，進(jìn)行個(gè)性化選擇與個(gè)性化設(shè)置，這樣不僅促進(jìn)了用戶的獨(dú)立性，而且還使得系統(tǒng)呈現(xiàn)出了整體性。
2.2 設(shè)置環(huán)境安全級(jí)別
設(shè)置危險(xiǎn)與安全兩個(gè)級(jí)別的安全控制信息；把用戶認(rèn)為是危險(xiǎn)級(jí)別范疇中的事件置于中央控制器中進(jìn)行存儲(chǔ)，并通過(guò)二進(jìn)制數(shù)1進(jìn)行表示，屬于安全級(jí)別范疇的用0進(jìn)行表示，利用中央控制器的安全級(jí)別對(duì)模塊進(jìn)行判斷，以獲悉有沒(méi)有必要報(bào)警。例如：當(dāng)房屋中發(fā)生煙霧情況時(shí)判斷其出現(xiàn)了火災(zāi)，屬于危險(xiǎn)級(jí)別，對(duì)于傳感器傳送房中的溫度，中央控制器利用對(duì)功能模塊的判斷來(lái)獲悉是否需要將報(bào)警裝置啟動(dòng)和告知用戶，同時(shí)由模擬啟動(dòng)器開啟水龍頭以作為應(yīng)急方案。
3 智能家居安防系統(tǒng)的工作原理
如果設(shè)計(jì)好了應(yīng)用程序和完成了所有物理設(shè)施單位構(gòu)建與連接，那么享有權(quán)利的用戶可利用應(yīng)用程序或者Web登錄智能家居系統(tǒng)，在圖形化界面上發(fā)出具體執(zhí)行的命令，由中央控制器發(fā)出控制指令，模擬啟動(dòng)器對(duì)家庭內(nèi)各設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行控制。如果用戶未給出操作命令，那么傳感器在感應(yīng)外界環(huán)境情況時(shí)，就會(huì)利用3G、WIFI、無(wú)線傳感網(wǎng)將信息送至中央控制器中，然后中央控制器對(duì)環(huán)境的安全級(jí)別進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，如果在危險(xiǎn)級(jí)別范疇，應(yīng)及時(shí)的發(fā)出控制信息、報(bào)警和將此情況告知給用戶，如果在安全級(jí)別范疇中，只要高于設(shè)定范圍，中央控制器就會(huì)發(fā)出控制指令，模擬啟動(dòng)器對(duì)各項(xiàng)指令予以執(zhí)行。
4 結(jié)論
隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，人們的生活節(jié)奏越來(lái)越快，對(duì)生活質(zhì)量有了越來(lái)越高的要求，特別對(duì)于發(fā)展進(jìn)程快的大城市，人們開始注重時(shí)間的合理有效利用。為了實(shí)現(xiàn)人們?cè)谏罟ぷ鳝h(huán)境方面提出的要求，利用設(shè)計(jì)四層結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建系統(tǒng)綜合生活享受與安全監(jiān)控的有著較高人機(jī)交互功能、家居控制功能完善及能夠有效擴(kuò)展的智能家居系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)不僅為人們提供了舒適的生活環(huán)境，還很好的保障了人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，使得人們擁有了更加完美的生活空間，所以今后中的智能家居系統(tǒng)不會(huì)只局限于家庭中，其將廣泛的應(yīng)用到城市各區(qū)域，在人們生活工作中發(fā)揮至關(guān)重要的功能作用。
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作者簡(jiǎn)介
張磊（1979-），男，山西省太原市人。現(xiàn)為山西通威感知消防科技有限公司工程師。系太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院2012年級(jí)碩士研究生在讀。
項(xiàng)目名稱：浙江東陽(yáng)西山花園小區(qū)某別墅
完成時(shí)間：2011年
功能設(shè)計(jì)：全宅智能燈光控制，空調(diào)等電器遠(yuǎn)程控制，電動(dòng)窗簾門遙控控制，中央背景音樂(lè)系統(tǒng)，高清視頻共享系統(tǒng)，家庭安防報(bào)警系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可視對(duì)講門禁管理系統(tǒng)。
綜述：浙江東陽(yáng)西山花園整體式智能家居系統(tǒng)，較完善地實(shí)現(xiàn)家庭中智能燈光，電器智能控制，電動(dòng)窗簾門控制，背景音樂(lè)系統(tǒng)，視頻共享系統(tǒng)，可視對(duì)講系統(tǒng)，門禁指紋系統(tǒng)等智能控制系統(tǒng)的整體融合控制，可以自由實(shí)現(xiàn)各個(gè)智能家居子系統(tǒng)之間的完美融合與功能聯(lián)動(dòng)，可以通過(guò)智能遙控器、墻面液晶智能觸摸面板，智能液晶觸摸屏、平板電腦、智能手機(jī)等多種人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)對(duì)以上各子系統(tǒng)的統(tǒng)一控制與整體管理。
上海棕櫚泉?jiǎng)e墅智能家居系統(tǒng)解決方案
項(xiàng)目名稱：棕櫚泉?jiǎng)e墅項(xiàng)目
完成時(shí)間：2012年
功能設(shè)計(jì)：家庭影院系統(tǒng)、智能背景音樂(lè)系統(tǒng)、智能燈光控制系統(tǒng)、集團(tuán)電話系統(tǒng)、數(shù)字電視系統(tǒng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)信號(hào)、紅外報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控、滅蚊系統(tǒng)、KTV點(diǎn)歌、高清共享、電動(dòng)窗簾、衛(wèi)星電視等。
綜述：棕櫚泉花園別墅為龍東路一線別墅，業(yè)主向往著和比爾·蓋茨一樣的奢華智能化生活。根據(jù)業(yè)主需求，設(shè)計(jì)集專業(yè)家庭影院/KTV、智能控制、安全舒適、娛樂(lè)體驗(yàn)于一體，從聲學(xué)，美學(xué)以及智能家居控制系統(tǒng)三方面來(lái)打造一個(gè)極具現(xiàn)代科技式的影院娛樂(lè)兼安防報(bào)警于一體的豪華別墅。
贛州云山綠水苑智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
項(xiàng)目名稱：贛州云山綠水苑
完成時(shí)間：2011年
功能設(shè)計(jì)：智能門鎖聯(lián)動(dòng)、視頻監(jiān)視、安防報(bào)警、門禁、可視對(duì)講、廚房對(duì)講電視、燈光控制、家電控制、背景音樂(lè)控制、電動(dòng)窗簾控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)（亮度、溫濕度、CO2濃度）、集中控制和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制、多平臺(tái)控制、各系統(tǒng)之間聯(lián)動(dòng)、信息服務(wù)、數(shù)碼相冊(cè)。
綜述：贛州云山綠水苑智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、電腦技術(shù)、視頻技術(shù)、數(shù)碼通訊技術(shù)及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信及控制技術(shù)管理家中設(shè)備，將家中的各種設(shè)備通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起，將讓用戶有更方便的手段來(lái)管理家庭設(shè)備；另一方面，智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動(dòng)運(yùn)行。從而給業(yè)主創(chuàng)造一個(gè)高效、舒適、優(yōu)雅、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境，將冰冷的物業(yè)管理變?yōu)槿诵曰墓芾恚屝^(qū)管理進(jìn)入一個(gè)廣博的空間。
寧波綠城桂花園智能家居系統(tǒng)案例解析
項(xiàng)目名稱：寧波綠城桂花園
完成時(shí)間：2012年2月
功能設(shè)計(jì)：中央空調(diào)、地暖、水系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)。
綜述：本項(xiàng)目戶型為三室一廳戶型，面積200平米，裝修總額180萬(wàn)。其中智能化22萬(wàn)元，本案采用Nico尼科智能家居系統(tǒng)，采用lonworks總線技術(shù)，穩(wěn)定性強(qiáng)。智能化系統(tǒng)包含中央空調(diào)、地暖、水系統(tǒng)、智能家居四大系統(tǒng)。通過(guò)智能化整合，可實(shí)現(xiàn)如下功能：
智能燈光與窗簾系統(tǒng)控制、智能背景音樂(lè)系統(tǒng)控制、智能溫控系統(tǒng)控制及智能終端控制。
老房改造：打造豪宅級(jí)智能家居公寓房
項(xiàng)目名稱：上海某小區(qū)老房
完成時(shí)間：2012年
功能設(shè)計(jì)：智能家居系統(tǒng)升級(jí)改造
綜述：此次老式公寓房智能家居系統(tǒng)改造采用智能家居控制系統(tǒng)為核心，實(shí)現(xiàn)了燈光智能控制，電器（電視機(jī)、投影儀、高清機(jī)頂盒、N3高清播放器等）電源智能控制與紅外聯(lián)動(dòng)控制，空調(diào)等暖通設(shè)備的紅外聯(lián)動(dòng)及遠(yuǎn)程控制，電動(dòng)窗簾、電動(dòng)投影幕、電動(dòng)遮陽(yáng)、電動(dòng)門窗控制，中央背景音樂(lè)控制，家庭安防報(bào)警，AV視頻共享，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，全宅控?cái)?shù)字可視對(duì)講，智能門鎖控制，花園自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，自動(dòng)防蚊噴香系統(tǒng)，智能家庭影院系統(tǒng)，智能家庭卡拉OK系統(tǒng)等14大智能家居控制系統(tǒng)功能。
花園別墅豪宅智能家居設(shè)計(jì)方案
項(xiàng)目名稱：花園別墅
完成時(shí)間：2012年
功能設(shè)計(jì)：Nico LonWorks智能家居系統(tǒng)
綜述：本項(xiàng)目采用全進(jìn)口的Nico LonWorks智能家居系統(tǒng)，Nico LonWorks智能家居系統(tǒng)將傳統(tǒng)的面板開關(guān)、窗簾、插座等電器智能化，并有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)燈光、窗簾、暖通空調(diào)、視聽設(shè)備、安防、監(jiān)控系統(tǒng)的智能控制，達(dá)到安全、節(jié)能、人性化的效果，并能在今后的使用中方便地根據(jù)用戶的需求進(jìn)行變更，成為真正靈活智能控制系統(tǒng)。
西安中海鉑宮的比爾·蓋茨家
項(xiàng)目名稱：西安中海鉑宮別墅
完成時(shí)間：2012年
功能設(shè)計(jì)：四區(qū)中央家庭背景音樂(lè)系統(tǒng)（客廳、餐廳、三層主臥、三層主衛(wèi)）、7.1聲道私人影院、私人影院的聲學(xué)設(shè)計(jì)與裝修、戶外四通道視頻監(jiān)控、全宅安防報(bào)警、全宅智能化系統(tǒng)集成、中央空調(diào)智能化集成、中央家庭背景音樂(lè)的智能化集成、中央新風(fēng)的智能化集成、安防報(bào)警的智能化集成、法國(guó)尚飛電動(dòng)窗簾系統(tǒng)。
綜述：項(xiàng)目采用Contro14的整體解決方案集成了燈光、背景音樂(lè)、家電控制、中央空調(diào)、中央新風(fēng)、安防監(jiān)控、電動(dòng)窗簾等子系統(tǒng)，完美應(yīng)用于別墅負(fù)一層影音室、車庫(kù)：中庭花園噴泉、一層客廳、餐廳、花園；二層兒童房及客房；三層主臥、主衛(wèi)、主人書房套間等區(qū)域，分別采用了美國(guó)Contro14智能控制主機(jī)、ZigBee無(wú)線調(diào)光器、無(wú)線開關(guān)及場(chǎng)景面板：泊聲A66中央家庭背景音樂(lè)系統(tǒng)：美國(guó)霍尼韋爾安防監(jiān)控系統(tǒng)；英國(guó)美聲HiFi私人影院等。利用科技感十足，操作便捷的Contro14平臺(tái)，將智能家居各子系統(tǒng)完美整合集成。
城投瀚城別墅智能控制解決方案
項(xiàng)目名稱：城投瀚城獨(dú)棟別墅
完成時(shí)間：2012年
功能設(shè)計(jì)：燈光控制系統(tǒng)、電動(dòng)窗簾系統(tǒng)、背景音樂(lè)系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、影院控制系統(tǒng)。
綜述：城投瀚城位于武漢雄楚大道南湖北岸（名都花園旁），囊括有獨(dú)棟、雙拼、聯(lián)排院墅，一梯一戶電梯直入式空中大宅及一梯兩戶南北通透板式高尚公寓等。本次智能家居控制系統(tǒng)通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)安防、燈光、電器、電動(dòng)窗簾、影音等設(shè)備控制，創(chuàng)造一個(gè)方便、智能、時(shí)尚、溫馨、愜意的居住環(huán)境。本項(xiàng)目為此設(shè)計(jì)了智能中控系統(tǒng)，可以控制家居燈光、電器、空調(diào)等設(shè)備。
南亞之門智能家居樣板房設(shè)計(jì)方案
項(xiàng)目名稱：南亞之門
完成時(shí)間：2012年
功能設(shè)計(jì)：數(shù)字樓宇對(duì)講系統(tǒng)（可視對(duì)講、安防監(jiān)控）：指紋鎖分戶門禁系統(tǒng)：智能家居系統(tǒng)（照明控制、背景音樂(lè)、視頻監(jiān)控）。
綜述：本項(xiàng)目“南亞之門”重新定義中央豪宅，引入智慧社區(qū)智能家居功能，提升住宅品質(zhì)。高333米83層的南亞之門中央塔樓，集鉑金五星級(jí)酒店、公寓式酒店、5A級(jí)寫字樓、商品質(zhì)住宅、城市核心商業(yè)、休閑娛樂(lè)為一體。本項(xiàng)目樣板間智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)有：數(shù)字樓宇對(duì)講系統(tǒng)（可視對(duì)講、安防監(jiān)控）：指紋鎖分戶門禁系統(tǒng)；智能家居系統(tǒng)（照明控制、背景音樂(lè)、視頻監(jiān)控）。
錦繡山河獨(dú)棟別墅智能家居系統(tǒng)綜合應(yīng)用方案
項(xiàng)目名稱：錦園7#獨(dú)棟別墅
完成時(shí)間：2011年
功能設(shè)計(jì)：智能家居系統(tǒng)
綜述：錦園7#別墅作為錦繡山河獨(dú)棟別墅的經(jīng)典之作，地產(chǎn)開發(fā)商把該別墅作為樣板房供購(gòu)房者參觀，將智能家居作為別墅標(biāo)準(zhǔn)配置的定位之一，給客人提供智能生活的親身體驗(yàn)。KOTI根據(jù)用戶的喜好和日常生活習(xí)慣，在客廳、地下影院、臥室結(jié)合實(shí)際設(shè)備配置多個(gè)情景模式，同時(shí)設(shè)計(jì)出集中控制、圖形化操作、一鍵式場(chǎng)景模式控制系統(tǒng)：電影模式、會(huì)客模式、音樂(lè)模式、游戲模式、電視模式、K歌模式等，一應(yīng)俱全，所有的設(shè)備都掌握在手上的平板電腦中。
南京紫金別墅智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
項(xiàng)目名稱：紫金別墅
完成時(shí)間：2012年
功能設(shè)計(jì)：智能控制、電動(dòng)門窗、安防報(bào)警、視頻監(jiān)控、背景音樂(lè)、影視集成、家庭影院以及暖通系統(tǒng)控制與集成。
綜述：紫金豪宅位于南京紫金山麓，別墅建筑面積約2000多平方。業(yè)主對(duì)生活品質(zhì)非常講究，提出無(wú)論多少系統(tǒng)，墻面上只允許存在一個(gè)面板，或者同款式的多個(gè)面板，以保障墻面的美觀，產(chǎn)品也以國(guó)際頂級(jí)智能家居品牌為首要選擇，最終選定ABB的i-bus prion面板，將燈光、電動(dòng)窗簾、中央空調(diào)、地暖、背景音樂(lè)集成一個(gè)控制面板。業(yè)主通過(guò)安裝在門廳處的觸摸屏、客廳餐廳臥室處的prion智能面板以及遙控器控制家庭燈光、空調(diào)、窗簾、地暖，一鍵控制家庭影院。
榮和大地三層復(fù)式豪宅智能家居解決方案
項(xiàng)目名稱：榮和大地三層復(fù)式豪宅
完成時(shí)間：2012年12月
Research on Smart Household System Based on Zigbee and GSM Technology
邊洪寧 BIAN Hong-ning；王紅 WANG Hong；張紅霞 ZHANG Hong-xia；張靜 ZHANG Jing
（山東協(xié)和學(xué)院，濟(jì)南 250107）
（Shandong Xiehe University，Ji′nan 250107，China）
摘要：智能家居系統(tǒng)是智能家居控制技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物。本文在系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案、最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)、ZigBee無(wú)線自動(dòng)組網(wǎng)技術(shù)、GSM網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式、系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、模塊的選擇及系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品作了闡述。該系統(tǒng)能滿足現(xiàn)代智能家居的要求。
Abstract: The smart household system if the product of perfect combination of smart household control and Internet of things technology. This article expounds the system overall design scheme, minimum system design, ZigBee automatic wireless network technology, GSM network remote monitor and control mode, of system topology structure, module selection and system application products. The system can meet the requirements of the modern smart household.
關(guān)鍵詞 ：智能家居；ZigBee；自動(dòng)組網(wǎng)；GSM
Key words: intelligent household；ZigBee；automatic network；GSM
中圖分類號(hào)：TP273+.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2015）20-0151-02
0引言
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人們對(duì)生活要求的不斷提高，實(shí)現(xiàn)家庭信息化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)今智能家居系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢(shì)。智能家居系統(tǒng)指的是在一個(gè)家居中建立一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，將家居中各種單元互相連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)上的家電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和家居環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控。
目前，大多數(shù)家庭的控制網(wǎng)絡(luò)采用的都是有線連接，雖然有線連接方式具有穩(wěn)定可靠，高速率等諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)具有可變性及靈活性不夠，維護(hù)和升級(jí)成本高等缺點(diǎn)。一小部分家庭采用小范圍的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，但僅僅局限于zigbee技術(shù)，應(yīng)用的靈活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人們的生活要求。本文將zigbee技術(shù)與GSM技術(shù)結(jié)合起來(lái)，利用技術(shù)穩(wěn)定成熟的GSM通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無(wú)線控制，提升了智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用空間，讓人們的生活實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)限。
1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案
基于Zigbee和以太網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)由監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程監(jiān)控端組成，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)通過(guò)Zigbee技術(shù)與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)連接，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過(guò)以太網(wǎng)連接路由器，遠(yuǎn)程監(jiān)控端通過(guò)因特網(wǎng)對(duì)智能家居系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。其中監(jiān)控節(jié)點(diǎn)又分為燈光音樂(lè)控制節(jié)點(diǎn)和溫濕度監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)由最小系統(tǒng)、Zigbee協(xié)調(diào)器、以太網(wǎng)控制模塊和視頻監(jiān)控模塊組成。最小系統(tǒng)由控制芯片和flash存儲(chǔ)器組成。
整個(gè)系統(tǒng)由遠(yuǎn)程控制端控制，用戶通過(guò)操作PC機(jī)上的監(jiān)控界面實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控，包括燈光音樂(lè)、溫濕度監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)框圖如圖1所示。
2最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
Zigbee模塊、以太網(wǎng)控制模塊分別通過(guò)同步串行口接口、串行外設(shè)接口與最小系統(tǒng)通訊，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的最小系統(tǒng)由處理器、存儲(chǔ)器、電源模塊、通用異步收發(fā)傳輸器和復(fù)位電路組成，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
3Zigbee無(wú)線自動(dòng)組網(wǎng)技術(shù)
系統(tǒng)以Zigbee無(wú)線的方式，通過(guò)摸屏主機(jī)，把智能開關(guān)、智能插座、紅外-射頻轉(zhuǎn)發(fā)器、情景面板、煙霧報(bào)警器、攝像頭等智能家居系統(tǒng)所包含的設(shè)備連接成一個(gè)完全雙向的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)由于符合Zigbee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，繼承了Zigbee網(wǎng)絡(luò)可靠性高、安全性強(qiáng)、響應(yīng)快速、組網(wǎng)自動(dòng)化、自動(dòng)診斷和恢復(fù)系統(tǒng)故障等先天性的優(yōu)勢(shì)。
ZigBee是采用碰撞避免機(jī)制[1]，每個(gè)發(fā)送的控制命令或者傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都由接收方確認(rèn)收到，并回復(fù)一個(gè)確認(rèn)的信息。若沒(méi)有得到確認(rèn)訊息的回復(fù)就表示發(fā)生了碰撞，將再次傳送，這樣系統(tǒng)信息的傳輸變得非?？煽?。符合Zigbee標(biāo)準(zhǔn)的智能家居系統(tǒng)受到干擾的情況下減少控制失靈的可能性，系統(tǒng)可靠性強(qiáng)。
一個(gè)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)最多可以包括65536個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)。這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)組建成一個(gè)網(wǎng)狀（Mesh）網(wǎng)絡(luò)，并且新添加的節(jié)點(diǎn)也會(huì)自動(dòng)加入到網(wǎng)絡(luò)中。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)組網(wǎng)，而無(wú)需任何的“對(duì)碼”。而且，由于系統(tǒng)是一個(gè)網(wǎng)狀（Mesh）網(wǎng)絡(luò)，也就是系統(tǒng)的插座等設(shè)備都可以作為路由來(lái)起到數(shù)據(jù)和命令傳輸中繼的作用，系統(tǒng)自動(dòng)、動(dòng)態(tài)選擇通訊路線來(lái)傳輸數(shù)據(jù)和命令。即使某一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別故障設(shè)備并重新選擇通訊的線路，保證整個(gè)系統(tǒng)的通訊正常。
ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查功能，阻止攻擊者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改；提供認(rèn)證功能，阻止攻擊者修改、模仿Zigbee設(shè)備；采用128bits AES加密算法，防止偵聽數(shù)據(jù)。
4GSM網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控方式
ZigBee網(wǎng)絡(luò)范圍僅限于范圍比較小的區(qū)域[2]，因此ZigBee網(wǎng)絡(luò)必須與其他網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式包括GSM網(wǎng)絡(luò)、GPRS和Interner網(wǎng)絡(luò)三種。本系統(tǒng)采用GSM網(wǎng)絡(luò)作為遠(yuǎn)程通信監(jiān)控方式，簡(jiǎn)答易行，可靠性好，穩(wěn)定性強(qiáng)。
5系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖3所示。
6模塊的選擇
6.1 Zigbee通訊模塊
選用集成的Zigbee模塊自行設(shè)計(jì)。開發(fā)周期短,不需要消化模塊的協(xié)議找,通過(guò)AT指令或API即可實(shí)現(xiàn)模塊的應(yīng)用開發(fā)。
6.2以太網(wǎng)控制模塊[3]
本系統(tǒng)選用以太網(wǎng)接口芯片W5300,這款接口芯片可以支持SPI接口或者并行接口;硬件集成TCP/IP協(xié)議,同時(shí)也支持軟件TCP/IP協(xié)議;芯片可以額外連接PHY芯片,滿足物理層的特殊要求。
7系統(tǒng)應(yīng)用產(chǎn)品
如表1所示，系統(tǒng)應(yīng)用的產(chǎn)品在家庭中的具體使用區(qū)域。
8效果及結(jié)論
本文將zigbee技術(shù)與應(yīng)用穩(wěn)定成熟的GSM通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無(wú)線控制。該智能家居系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)程監(jiān)控端組實(shí)現(xiàn)了家居內(nèi)利用監(jiān)控節(jié)點(diǎn)控制家電運(yùn)行狀態(tài)以及其他家電參數(shù)，家居外利用PC機(jī)通過(guò)因特網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控各節(jié)點(diǎn)，同時(shí)系統(tǒng)引入GSM技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)家居系統(tǒng)隨時(shí)隨地的無(wú)線監(jiān)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，在一定程度上加進(jìn)了智能家居系統(tǒng)研究的進(jìn)程，具有廣闊的社會(huì)應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】ZigBee；智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)；CC2530
一、智能家居概念
智能家居就是以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。它是通過(guò)采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信、布線和控制技術(shù)，建立一個(gè)由家庭安全防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和家庭自動(dòng)控制等系統(tǒng)組成的家庭綜合服務(wù)與管理集成系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)全面的安全防護(hù)、便利的通信網(wǎng)絡(luò)以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。
二、ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介
ZigBee技術(shù)是一種重要的短距離、能實(shí)現(xiàn)雙向無(wú)線通信的技術(shù)，由于它具有低成本、低速率、低功耗、低復(fù)雜度這些特點(diǎn)，通常被用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域。ZigBee協(xié)議框架結(jié)構(gòu)主要包括物理層、媒體訪問(wèn)控制層、網(wǎng)絡(luò)層、安全服務(wù)層、應(yīng)用層等五個(gè)部分。
ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有星型、樹型和網(wǎng)狀三種，在組網(wǎng)時(shí)可以根據(jù)項(xiàng)目自身的實(shí)際需要來(lái)選擇其中一種或多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。與普通網(wǎng)絡(luò)一樣，每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)至少有一個(gè)類似于路由器功能的器件——協(xié)調(diào)器，和若干個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，這樣就能建立網(wǎng)絡(luò)并對(duì)網(wǎng)絡(luò)施行協(xié)調(diào)功能。
三、智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（一）系統(tǒng)功能需求
根據(jù)實(shí)現(xiàn)原理及功能來(lái)劃分，共包含智能網(wǎng)關(guān)板、LED燈光控制板、輕觸開關(guān)控制板、485信號(hào)控制板、溫濕度光敏采集板、報(bào)警監(jiān)測(cè)控制板、節(jié)點(diǎn)配置模塊、窗磁報(bào)警器控制板等八種。系統(tǒng)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上位機(jī)管理軟件可實(shí)現(xiàn)智能照明、智能安防、人臉識(shí)別門禁、智能音響、智能冰箱、能耗監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能窗簾等子系統(tǒng)的功能。
（二）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是以ZigBee技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、建立起來(lái)的一套完整的家居控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)需要在家居設(shè)備之上安裝與之功能相對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)模塊，這些節(jié)點(diǎn)模塊包括了傳感器、執(zhí)行器和通信模塊。各個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊將各自采集的信息經(jīng)過(guò)處理之后通過(guò)家庭控制子網(wǎng)傳輸?shù)郊彝タ刂浦行?，家庭控制中心將信息上傳到家庭網(wǎng)關(guān)，家庭網(wǎng)關(guān)響應(yīng)用戶遠(yuǎn)程提交的查詢指令通過(guò)Internet將結(jié)果反饋到用戶手中的移動(dòng)終端之上。用廣的控制指令按照相同的路徑傳輸給節(jié)點(diǎn)模塊執(zhí)行設(shè)定操作。
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)三層（感知層，網(wǎng)絡(luò)層，應(yīng)用層）的全方位技術(shù)運(yùn)用，比較全面的兼顧了物聯(lián)網(wǎng)所涉及的各類技術(shù)，包括無(wú)線傳感器硬件、嵌入式軟件系統(tǒng)、Wifi、Internet端應(yīng)用軟件開發(fā)教學(xué)，設(shè)計(jì)提供了智能家居多個(gè)子系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)。
系統(tǒng)提供了功能強(qiáng)大的以ARM處理器為內(nèi)核的網(wǎng)關(guān)硬件和自主研發(fā)的網(wǎng)關(guān)核心軟件，不僅能完成多種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理，傳感器和射頻識(shí)別信息處理，而且可以通過(guò)不同無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)路徑，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)管理平臺(tái)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)，支持遠(yuǎn)程訪問(wèn)，并運(yùn)用虛擬技術(shù)仿真智能家居場(chǎng)景及設(shè)備解決場(chǎng)地及設(shè)備制約因素。
（三）系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)主要包括ARM11 處理器S3C6410和Zigbee模塊組成的家庭網(wǎng)關(guān) 、無(wú)線路由器、Zigbee 終端設(shè)備（ 如紅外探測(cè)器、門磁開關(guān)和火災(zāi)探測(cè)器和煙感燃?xì)馓綔y(cè)器等）。
系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呈 Zigbee 星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由傳感器獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)以及各種電器狀態(tài)的信息，從終端節(jié)點(diǎn)模塊傳送至家庭網(wǎng)關(guān)，用戶和家庭網(wǎng)關(guān)鏈接到同一個(gè)無(wú)線路由器，這樣用戶就可以通過(guò)internet用戶界面管理家中電器狀態(tài)。
1.系統(tǒng)主控制器
智能家居主控制器接收由協(xié)調(diào)器傳輸來(lái)的各類傳感器返回的狀態(tài)信息，通過(guò)事先由用戶設(shè)定好的各個(gè)指標(biāo)如溫度、濕度、光照條件等信息的閾值進(jìn)行綜合智能判斷，并采取對(duì)應(yīng)的控制措施發(fā)出各類家電控制指令。
家庭網(wǎng)關(guān)是以ARM11處理器為核心開發(fā)的，管理整個(gè)系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)。實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中協(xié)調(diào)器管理與控制整個(gè)Zigbee 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備都加入網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)此網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存和處理。
2.終端節(jié)點(diǎn)
系統(tǒng)中的終端節(jié)點(diǎn)采用集微處理器和RF收發(fā)芯片一體的SoC芯片 CC2530 作為主要硬件平臺(tái)，模塊不僅具有ZigBee 收發(fā)模塊，還有一個(gè)MCU 內(nèi)核的單片機(jī)，通過(guò)繼電器采集傳感器信息、轉(zhuǎn)發(fā)命令和控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
系統(tǒng)中的終端節(jié)點(diǎn)包括三表計(jì)量節(jié)點(diǎn)、環(huán)境溫度濕度監(jiān)測(cè)和控制節(jié)點(diǎn)、報(bào)警信號(hào)采集節(jié)點(diǎn)、家電控制節(jié)點(diǎn)、燈光控制節(jié)點(diǎn)等。主要進(jìn)行環(huán)境中溫度、濕度等各種數(shù)據(jù)的采集、非法闖入、火災(zāi)或有毒氣體等意外災(zāi)難情況的探測(cè)以及對(duì)各種家電設(shè)備的控制。
四、總結(jié)
本文在深入了解智能家居系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)“設(shè)計(jì)包括了智能家居系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面”。與傳統(tǒng)的基于綜合布線技術(shù)的智能家居系統(tǒng)相比，存在一些優(yōu)勢(shì)，但智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)通信質(zhì)量及穩(wěn)定性和可靠性的好壞及用戶操作的便利性直接影響了智能家居的品質(zhì)，因此，我們需要進(jìn)一步完善系統(tǒng)。
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【關(guān)鍵詞】智能家居;智能控制中心;BLE技術(shù)
The Analysis of the BLE Technology in the Application of Smart Home
HAN Dan ZHOU Zu-rong
（College of Information Science and Technology， Qingdao University of Science & Technology， Qingdao Shandong 266061， China）
【Abstract】Smart home is a house as a platform，with architecture ，network communications， information appliances， equipment， automation and other functions， it is an efficient， comfortable， safe， convenient， environmentally friendly living environment， and biggest feature is the set of systems， structures， control， service management as a whole. Smart home using advanced computer technology network communication technology， remote control technology， wireless transmission technology， combined various subsystem which related to home life in order to unified management and make home life more comfortable， safe and effective. There are some contents related to smart home， and the technology is also in constant updates. The article study the smart phones and accessories connected into a smart home control center. This article mainly study Bluetooth Low Energy technology in the application of the smart home.
【Key words】Smart home; Smart home control center; Bluetooth Low Energy technology
0 引言
家居智能化系統(tǒng)，即智能家居系統(tǒng)的定義最早可以追溯到20世紀(jì)70年代的美國(guó)，在其后傳播到歐洲、日本等國(guó)，發(fā)展良好。而在我國(guó)，智能家居卻出現(xiàn)的比美國(guó)晚了20年。雖然這一概念推廣較晚，但是發(fā)展非常迅速，至今建成了相當(dāng)規(guī)模的智能化小區(qū)及自動(dòng)化住宅。
智能家居是將通信技術(shù)、電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合并發(fā)展的產(chǎn)物。它可以自動(dòng)的控制和管理設(shè)備，同時(shí)也對(duì)家庭環(huán)境的安全進(jìn)行監(jiān)控，它可以為居民提供一個(gè)安全、舒適、高效、便利的生活和學(xué)習(xí)工作環(huán)境。通過(guò)無(wú)線或有線方式，以及遠(yuǎn)程或集中管理、監(jiān)控、維護(hù)家庭居住環(huán)境的協(xié)調(diào)并控制家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中的各種家庭通信和信息設(shè)備。與普通家具相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，還對(duì)周邊居住環(huán)境具有一定的認(rèn)知能力，從而進(jìn)一步優(yōu)化居民的生活質(zhì)量。
許多國(guó)家先后提出了不同的智能家居解決方案?，F(xiàn)階段，智能化家居系統(tǒng)擁有的功能更加卓越和貼心。
1 藍(lán)牙技術(shù)
隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，信息化技術(shù)逐步的完善，各種通信手段日益增多。我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的藍(lán)牙就是一個(gè)實(shí)用的例子。
所謂藍(lán)牙技術(shù)實(shí)際上是一種短距離無(wú)線電技術(shù)，利用藍(lán)牙技術(shù)能夠有效的簡(jiǎn)化掌上電腦、筆記本電腦和移動(dòng)電話手機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線通信開拓道路。說(shuō)的通俗一點(diǎn)，就是藍(lán)牙技術(shù)使得現(xiàn)代一些方便攜帶的移動(dòng)通信設(shè)備和電腦設(shè)備，不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線上因特網(wǎng)，其實(shí)際應(yīng)用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽車等信息家電，組成一個(gè)巨大的通信網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙技術(shù)屬于一種短距離、低成本的無(wú)線連接技術(shù)，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)拈_放性方案。
2 BLE（Bluetooth Low Energy）技術(shù)
藍(lán)牙4.0協(xié)議是2010年6月由SIG（Special Interest Group）的最新標(biāo)準(zhǔn)，其中包含傳統(tǒng)的Bluetooth（藍(lán)牙）、Bluetooth+HS（高速藍(lán)）和Bluetooth Low Energy（低功耗藍(lán)牙簡(jiǎn)稱BLE）。
2.1 BLE技術(shù)簡(jiǎn)介
低功耗藍(lán)牙的最大特點(diǎn)是功耗低，因此，它可以利用一節(jié)紐扣電池便可以使用幾個(gè)月甚至幾年，正是因?yàn)檫@一特性，使得它被廣泛應(yīng)用于：藍(lán)牙健康檢測(cè)儀（包括藍(lán)牙血壓計(jì)、藍(lán)牙血糖儀等）、藍(lán)牙運(yùn)動(dòng)器材等。它分為dual-mode雙模設(shè)備和single-mode單模設(shè)備。dual-mode雙模設(shè)備簡(jiǎn)單說(shuō)就是向下兼容，而single-mode單模設(shè)備僅僅支持BLE。
2.2 BLE協(xié)議棧簡(jiǎn)介
BLE協(xié)議棧如圖1所示：
PHY物理層在2.4GHz的ISM頻率段中跳頻識(shí)別。
LL鏈路層：用來(lái)控制設(shè)備的狀態(tài)。
BLE設(shè)備可能的五種狀態(tài)：standby就緒，advertising廣播，scanning搜索，initiating初始化和connected連接。廣播（advertising）設(shè)備發(fā)送廣播數(shù)據(jù)，使得搜索設(shè)備可以接收到并發(fā)現(xiàn)設(shè)備。初始者（initiator）就是一個(gè)對(duì)廣播者回復(fù)連接請(qǐng)求的設(shè)備，收到廣播信號(hào)后將連接請(qǐng)求反饋到廣播者，如果廣播者接受請(qǐng)求，廣播者與初始者就會(huì)進(jìn)入連接（connected）狀態(tài)。每一個(gè)處于連接狀態(tài)的設(shè)備會(huì)有一個(gè)角色：主機(jī)（master）和從機(jī)（slave）。初始化這個(gè)連接的為主機(jī)，接受這個(gè)連接請(qǐng)求的為從機(jī)。
HCI（Human-computer Interaction人機(jī)交互）層為主機(jī)（host）和控制器（controller）之間通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行通信提供了一些方法。實(shí)現(xiàn)這一層可以通過(guò)一個(gè)軟件API或者是硬件接口UART，SPI和USB。
L2CAP為上層數(shù)據(jù)提供打包服務(wù)。
SM：此層包含了建立連接和KEY的方法。
圖1 BLE協(xié)議棧結(jié)構(gòu)
GAP：此層直接與profile層和app層進(jìn)行交互，提供設(shè)備的發(fā)現(xiàn)和連接相關(guān)的服務(wù)和初始化安全服務(wù)。
ATT協(xié)議作用是讓一個(gè)設(shè)備去顯示數(shù)據(jù)，其他設(shè)備對(duì)應(yīng)的稱之為“Attribute屬性”，在ATT中，顯示這些屬性的設(shè)備被稱為服務(wù)端（server），同等的另一個(gè)設(shè)備稱之為客戶端（client）。這類似于LL層的master和slave，但是和ATT層的這兩個(gè)狀態(tài)沒(méi)有關(guān)聯(lián)。
GATT層：此層可以看作一個(gè)服務(wù)框架，ATT應(yīng)用的子程序在這里被定義，profile的結(jié)構(gòu)在這里聲明。在BLE協(xié)議棧中，由profile或者是相關(guān)服務(wù)所使用的所有類型的數(shù)據(jù)都稱為字符（characteristic）。由于相互連接的兩臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)交換都需經(jīng)過(guò)GATT子程序處理，所以應(yīng)用（app）和profile會(huì)直接使用GATT。
開發(fā)BLE應(yīng)用（app），只需操作GAP和GATT兩層就夠了，其中GATT用來(lái)數(shù)據(jù)傳送，GAP用來(lái)建立連接。
2.3 TICC2541BLE芯片系統(tǒng)架構(gòu)
針對(duì)以上所述的BLE通用協(xié)議棧的概述，不同公司所生產(chǎn)的不同芯片、模組所使用的系統(tǒng)架構(gòu)略有區(qū)別，目的為了減少開發(fā)時(shí)間，提高開發(fā)效率。開發(fā)人員在熟悉其系統(tǒng)架構(gòu)后，僅需將開發(fā)的應(yīng)用在其系統(tǒng)上進(jìn)行部署就可使用，從而提高了了應(yīng)用的邏輯性。
圖2 CC2541 BLE系統(tǒng)架構(gòu)
HAL硬件抽象層是用來(lái)抽象硬件資源，并通知給軟件。它的作用類似于一個(gè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的硬件資源的h頭文件。當(dāng)新的硬件平成后，只是修改HAL，無(wú)法修改HAL之上的堆棧協(xié)議。從而實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的低耦合，因此該軟件無(wú)需更改或很少修改便可應(yīng)用到其他硬件，如此方便了硬件改造、升級(jí)和遷移后軟件的移植。
OSAL是其調(diào)度核心，其中BLE協(xié)議棧、profile定義、所有的應(yīng)用都圍繞它來(lái)實(shí)現(xiàn)。OSAL并非和傳統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)相同，它其實(shí)是一個(gè)允許軟件建立和執(zhí)行事件的程序循環(huán)。
3 智能家居控制中心
本課題設(shè)計(jì)的新型智能家居控制中心是一款以ARM嵌入式微處理器為核心，通過(guò)建立手機(jī)BLE連接獲取控制信息，和家庭內(nèi)部智能家居進(jìn)行構(gòu)建不同種類的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的控制，可以分為室內(nèi)控制和遠(yuǎn)程控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為硬件和軟件兩大部分：硬件部分包括以ARM微處理器作為智能家居系統(tǒng)的中央控制器、處理模塊和各種功能的實(shí)現(xiàn)模塊;軟件部分包括移植嵌入式μC/OSII操作系統(tǒng)和編寫數(shù)據(jù)傳輸程序的應(yīng)用原件的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方式
從總體結(jié)構(gòu)可以看出，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能為：在室內(nèi)時(shí)，用戶通過(guò)手機(jī)APP，利用手機(jī)中的BLE功能模塊與中央控制器的BLE模塊建立連接，發(fā)送控制智能家居的指令實(shí)現(xiàn)控制智能家居;在室外時(shí)，用戶通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)給與控制中心建立連接的手機(jī)發(fā)送控制智能家居的指令，收到指令后智能手機(jī)的APP解析并發(fā)送至中央控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居的控制。ARM中央處理器收到BLE模塊轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的用戶指令后，解析請(qǐng)求發(fā)送給相應(yīng)的模塊芯片，各模塊芯片接收指令與相應(yīng)的智能家居建立無(wú)線通訊，完成控制過(guò)程。
4 測(cè)試結(jié)果
通過(guò)前幾部分的詳細(xì)介紹，基于嵌入式系統(tǒng)智能家居控制中心就構(gòu)建完成了?，F(xiàn)將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各部分軟硬件進(jìn)行測(cè)試，以檢測(cè)用戶能否使用手機(jī)通過(guò)app建立BLE連接到附件從而達(dá)到控制智能家居系統(tǒng)的項(xiàng)目要求。整體平臺(tái)的完整實(shí)物圖如圖4所示。
圖4 平臺(tái)實(shí)物圖
我們用一部智能手機(jī)裝入已經(jīng)編寫的APP，用海爾的智能燈433MHz和Zigbee兩盞進(jìn)行測(cè)試。手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙與其BLE模塊進(jìn)行通信，最終成功的控制了不同智能燈的開關(guān)和亮滅，從而證明了系統(tǒng)的可行性和可靠性。
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關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能門禁；智能環(huán)境監(jiān)測(cè)；智能安防；智能家電
中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 論文編號(hào)：1674-2117（2016）01-0076-03
引言
物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)涵蓋和跨越大量現(xiàn)有的專業(yè)門類和技術(shù)體系的國(guó)家戰(zhàn)略性新興技術(shù)，是當(dāng)前世界新一輪經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一。[1-3]如何與時(shí)俱進(jìn)地培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才成了高校教育的首要任務(wù)。從2010年以來(lái)，全國(guó)200多所本科院校、100多所專科院校相繼開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是下一代信息技術(shù)的代表[4]，物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學(xué)科，如何利用3～4年時(shí)間讓學(xué)生熟悉和掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才，各高校和社會(huì)各界人士都在積極探討。高校教師團(tuán)隊(duì)身處一線教育崗位，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際需求與教學(xué)需求，設(shè)計(jì)一套適合培養(yǎng)優(yōu)秀的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的教學(xué)設(shè)備，有著重大的社會(huì)意義。[5-7]
在物聯(lián)網(wǎng)的眾多典型應(yīng)用中，智能家居和我們的生活關(guān)系最密切，其市場(chǎng)正日漸興起。伴隨著巨大的產(chǎn)業(yè)需求，我國(guó)智能家居產(chǎn)業(yè)的人才需求量也一路高漲。智能家居的目的是創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)質(zhì)高效、舒適安全、便利節(jié)能、健康環(huán)保的居住環(huán)境，優(yōu)化人們的生活方式和居住環(huán)境，幫助人們有效地安排時(shí)間、節(jié)約各種能源。[8-10]智能家居平臺(tái)也是一個(gè)涵蓋多種交叉學(xué)科的綜合平臺(tái)，是將理論知識(shí)靈活應(yīng)用到實(shí)際生活的經(jīng)典之作。[11]因此，研究和學(xué)習(xí)智能家居的開發(fā)過(guò)程成為許多高校培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用人才的一個(gè)有效途徑。
學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的實(shí)踐中不僅能接觸到硬件設(shè)計(jì)、軟件代碼編寫，還能體會(huì)實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中各相關(guān)專業(yè)知識(shí)的交叉引用，積累開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。有了物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，學(xué)生不用走出校門、不用找企業(yè)實(shí)習(xí)，在實(shí)驗(yàn)室里就能積累項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、培養(yǎng)團(tuán)體精神、提高技術(shù)技能，為就業(yè)創(chuàng)造更好、更多的機(jī)會(huì)。
實(shí)訓(xùn)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)
面向應(yīng)用型本科的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居領(lǐng)域的綜合應(yīng)用為切入點(diǎn)，將與居家生活有關(guān)的各種設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程綜合管理設(shè)備。筆者主要采取點(diǎn)面結(jié)合的研究方法，吸收了嵌入式處理器、ZigBee無(wú)線模塊、RFID模塊的最新研究成果，并注重對(duì)各大高校需求進(jìn)行調(diào)研，以期找到符合大多數(shù)普通高校所要求的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，構(gòu)建求大同存小異的物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。本文按功能將物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)劃分為4個(gè)子系統(tǒng)，下頁(yè)圖1是系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)框架圖。
各模塊的主要功能包括：
①中央控制器：中央控制器是物聯(lián)網(wǎng)綜合集成創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的核心，中央控制器采用S3C6410+Linux操作系統(tǒng)，通過(guò)QT界面功能菜單、來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)負(fù)責(zé)的命令、手機(jī)短信控制和遙控器控制信息等多種控制手段，控制實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)。
②智能門禁子系統(tǒng)：門禁模塊主要實(shí)現(xiàn)指紋識(shí)別、ID卡識(shí)別、密碼識(shí)別、可視對(duì)講、文本留言、語(yǔ)音留言和圖像留言等功能。門禁控制器采用S3C6410+Linux操作系統(tǒng)，通過(guò)QT界面功能菜單以及模塊連接中央控制器共同實(shí)現(xiàn)門禁的各項(xiàng)功能。
③智能環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)：室內(nèi)信息包括室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度及室內(nèi)光照度等信息；傳感器采集到相應(yīng)信息后，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸給中央控制器，中央控制器通過(guò)友好的人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)環(huán)境信息，同時(shí)以折線圖的方式，清楚地展現(xiàn)出環(huán)境變化情況，環(huán)境監(jiān)測(cè)信息同時(shí)會(huì)作為其他子系統(tǒng)控制判斷的依據(jù)。
④智能安防子系統(tǒng)：安防模塊由火焰、煙霧、燃?xì)饧叭梭w紅外4種傳感器及終端檢測(cè)控制器組成，負(fù)責(zé)防火、防爆及防盜探測(cè)報(bào)警。在正常布防狀態(tài)下，安防模塊節(jié)點(diǎn)將采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息發(fā)送給中央控制器，中央控制器根據(jù)設(shè)定的閾值和預(yù)設(shè)的報(bào)警方案啟動(dòng)報(bào)警，預(yù)警方式有短信、聲光、語(yǔ)音和文字等。
⑤智能家電控制子系統(tǒng)：家電控制包括燈光控制、窗簾控制、風(fēng)扇控制。控制家電時(shí)，中央控制器接收互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)客戶端或中央控制器QT界面功能菜單控制命令，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)將控制命令發(fā)送給由目標(biāo)家電連接的終端節(jié)點(diǎn)，控制相應(yīng)的家電。控制燈光的亮/滅和窗簾的開/合；在自動(dòng)情境模式中，通過(guò)檢測(cè)室內(nèi)光照度等信息，完成燈光及窗簾的自動(dòng)控制。
各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.智能門禁子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
主控制器由嵌入式網(wǎng)關(guān)、7寸顯示觸摸屏、室內(nèi)攝像頭、3G模塊等組成。嵌入式網(wǎng)關(guān)采用ARM1176JZF-S3C6410 + Linux 2.6操作系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)的輸入方式采用電阻式觸摸屏輸入，用戶可在觸摸屏上通過(guò)點(diǎn)觸來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能終端的控制，也可以通過(guò)觸摸屏來(lái)輸入信息。主控制器按照使用功能又分為室內(nèi)中央控制器和室外門禁控制器。室外門禁控制器通過(guò)以太網(wǎng)路由器組成局域網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)框架圖如圖2所示。
2.智能環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊主要由ZigBee節(jié)點(diǎn)、溫濕度檢測(cè)傳感器、光照度檢測(cè)傳感器和二氧化碳檢測(cè)傳感器組成。ZigBee節(jié)點(diǎn)將采集到的室內(nèi)環(huán)境信息，通過(guò)無(wú)線方式傳遞給協(xié)調(diào)器；協(xié)調(diào)器模塊通過(guò)串口1與室內(nèi)中央控制器連接；中央控制器通過(guò)讀取串口數(shù)據(jù)獲得數(shù)據(jù)幀，再根據(jù)通信協(xié)議解析協(xié)議內(nèi)容提取溫濕度和光照度的具體數(shù)據(jù)值。圖3所示的是ZigBee網(wǎng)絡(luò)下的環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。
3.智能安防子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
安防模塊主要由ZigBee節(jié)點(diǎn)、火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器、燃?xì)鈧鞲衅骱腿梭w紅外傳感器組成。ZigBee節(jié)點(diǎn)將采集到的安防信息，通過(guò)無(wú)線方式傳遞給協(xié)調(diào)器；協(xié)調(diào)器模塊通過(guò)串口1與室內(nèi)中央控制器連接；中央控制器通過(guò)讀取串口數(shù)據(jù)獲得數(shù)據(jù)幀，再根據(jù)通信協(xié)議解析協(xié)議內(nèi)容提取各安防監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在布防時(shí)，中央控制器通過(guò)串口發(fā)送指令給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再根據(jù)節(jié)點(diǎn)編號(hào)發(fā)送給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。圖4所示的是ZigBee網(wǎng)絡(luò)下的安防子系統(tǒng)。
4.智能家電控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
家電控制模塊主要由ZigBee節(jié)點(diǎn)、LED呼吸燈、電動(dòng)窗簾和PWM風(fēng)扇組成，室內(nèi)中央空調(diào)接收來(lái)自QT界面、Web網(wǎng)頁(yè)、手機(jī)客戶端或短信發(fā)來(lái)的控制指令，將指令轉(zhuǎn)化為控制命令幀，發(fā)送給協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器再通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)將指令發(fā)送給要控制的家電模塊。ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊在接收到控制命令幀后，通過(guò)協(xié)議解析命令幀，控制家電模塊做出相應(yīng)動(dòng)作。圖5所示的是ZigBee網(wǎng)絡(luò)下的家電控制子系統(tǒng)。
結(jié)語(yǔ)
筆者將物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)分成4個(gè)部分，分別設(shè)計(jì)了各部分的個(gè)子系統(tǒng)，此實(shí)訓(xùn)平臺(tái)具有以下一些特點(diǎn)：①多學(xué)科集成創(chuàng)新技術(shù)。諸多技術(shù)的融合可加深物聯(lián)網(wǎng)工程及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生對(duì)一些關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理解，方便他們靈活學(xué)習(xí)和應(yīng)用各科知識(shí)，提高實(shí)踐和創(chuàng)新能力。②嵌入式可視對(duì)講技術(shù)。門禁模塊與中央控制器組成局域網(wǎng)，以S3C6410+QT的開發(fā)模式，在Linux操作系統(tǒng)中移植Qt4.7.0，通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行音視頻的實(shí)時(shí)交互，實(shí)現(xiàn)模擬門禁監(jiān)控與對(duì)講功能。③多傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)識(shí)別與采集。能同時(shí)采集多種類的終端傳感器，在ZigBee節(jié)點(diǎn)上完成數(shù)據(jù)的識(shí)別、傳送和采集。相信隨著科技的發(fā)展，實(shí)訓(xùn)平臺(tái)將會(huì)越來(lái)越完善。
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[關(guān)鍵詞]智能；家具；系統(tǒng)；設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TS665 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0230-01
由于人們對(duì)生活環(huán)境智能、舒適、安全要求越來(lái)越高，并伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，智能家居便應(yīng)運(yùn)而生。然而隨著智能家居的發(fā)展，所需要環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變?cè)絹?lái)越多，這就需要一種安裝便捷，實(shí)用并且價(jià)格合適產(chǎn)品出現(xiàn)。有線傳感器系統(tǒng)需要大量的布線，安裝費(fèi)用高的同時(shí)維護(hù)也很不方便，并且在一些建筑物中無(wú)法布線。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們對(duì)智能家具的系統(tǒng)設(shè)計(jì)作出分析。
1 智能家具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)性。為了確保系統(tǒng)的擴(kuò)展性，及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)性，智能家具系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該嚴(yán)格依照國(guó)家和地區(qū)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。保證系統(tǒng)設(shè)備是多功能，開發(fā)的且可以擴(kuò)展的設(shè)備。系統(tǒng)主機(jī)，終端與模塊要采用標(biāo)準(zhǔn)接口設(shè)計(jì)，且保證系統(tǒng)功能可以擴(kuò)展，及簡(jiǎn)單，方便節(jié)約。能夠使設(shè)計(jì)選用的系統(tǒng)和產(chǎn)品在使用本系統(tǒng)和未來(lái)發(fā)展的第三方受控設(shè)備能夠互通互連。
1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性。在廣大用戶的需求下，設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮智能適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在設(shè)計(jì)上要保持先進(jìn)和適度超前，此外更要注重采用最先進(jìn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以適應(yīng)以后智能技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，使整個(gè)系統(tǒng)跟著技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，去創(chuàng)新，擴(kuò)充，和升級(jí)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有開放性，軟件、硬件、通信接口、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等都要符號(hào)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，讓系統(tǒng)具備良好的兼容性和擴(kuò)展性。
1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)用性。現(xiàn)在人們對(duì)生活環(huán)境的舒適度、安全度、方便度等是越來(lái)越高，而智能家具的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)就是為人類提高高水準(zhǔn)的生活環(huán)境。智能家居最終的目的是要有實(shí)用性。不能華而不實(shí)，一定要以實(shí)用性，人性化為設(shè)計(jì)理念。對(duì)于一些想智能家電的控制，智能燈具的控制，防盜報(bào)警，煤氣泄露等等我們都可以采用多樣的控制方法去控制，例如本地控制，遙控控制，集中控制，手機(jī)遠(yuǎn)程控制，感應(yīng)控制，網(wǎng)絡(luò)控制，定時(shí)控制，等等給人們體現(xiàn)智能家具的方便快捷，且對(duì)是家具控制操作的便利性和實(shí)用性。
1.4系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一定要從系統(tǒng)的安全性，可靠性出發(fā)，對(duì)于各個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要制定解決系統(tǒng)故障的措施，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)作，和安全使用。具備應(yīng)付各種復(fù)雜的環(huán)境的應(yīng)對(duì)能力，以保證使用系統(tǒng)的可靠性。
2 智能家具的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
2.1模仿設(shè)計(jì)。對(duì)于一個(gè)家具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，模仿設(shè)計(jì)是必不可少的一個(gè)階段，通過(guò)模仿，可以啟發(fā)新的設(shè)計(jì)思維，提供新的方法，省時(shí)間省資金，且能快速達(dá)到設(shè)計(jì)水平新層面。使用模仿設(shè)計(jì)的方面對(duì)已有智能功能的家具產(chǎn)品的某些原理、形式、特點(diǎn)、加以模仿。在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行發(fā)揮、完善。創(chuàng)新出不同的功能。比如設(shè)計(jì)智能衣柜，設(shè)計(jì)人員可以模仿酒店大門的設(shè)計(jì)原理。來(lái)運(yùn)用在衣柜自動(dòng)開關(guān)門上。還有對(duì)于嬰兒床的設(shè)計(jì)，可以模仿燈具聲控的方法去設(shè)計(jì)，在嬰兒睡醒啼哭的時(shí)候能夠發(fā)出警示，通知父母嬰兒睡醒的信息。
2.2移植設(shè)計(jì)。移植設(shè)計(jì)有技術(shù)移植設(shè)計(jì)和綜合移植設(shè)計(jì)，技術(shù)移植設(shè)計(jì)是在同一技術(shù)的領(lǐng)域的不同研究對(duì)象進(jìn)行移植設(shè)計(jì)。雖然智能化技術(shù)在其他領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)比較成熟，但是在智能家具中還是有欠缺，所以可以用技術(shù)移植設(shè)計(jì)的方法展開智能家具的設(shè)計(jì)。綜合移植設(shè)計(jì)就是把多層次和類型的產(chǎn)品概念。原理及方法綜合引進(jìn)同一設(shè)計(jì)對(duì)象。智能化家具的設(shè)計(jì)恰好是把不同智能產(chǎn)品和家具產(chǎn)品的概念。原理。方法引到一起的綜合體，在設(shè)計(jì)的時(shí)候講產(chǎn)品最獨(dú)特、最新奇。最有價(jià)值的部分移植到智能家具當(dāng)中。
2.3替代設(shè)計(jì)。替代設(shè)計(jì)中，材料替代、零部件替代、技術(shù)替代是設(shè)計(jì)中不可缺少的一部分。材料替代，家具材料有木質(zhì)、金屬、竹藤、陶瓷、石材、軟體材料。其中任何意見(jiàn)材料的替代都會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)提出新的要求。例如桌椅的制作材料是木材料。出于對(duì)節(jié)約天然材料為目的用塑料替代，這樣就必須按照塑料材質(zhì)的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，目前已經(jīng)研制出智能材料來(lái)制作家具。從而實(shí)現(xiàn)家具智能化。零部件替代，出于性能改良的目的，用其他產(chǎn)品的零部件或者重新設(shè)計(jì)的零部件對(duì)原產(chǎn)品進(jìn)行替換，智能家具設(shè)計(jì)中用到的零部件將隨這電子產(chǎn)品的跟新而替換原有的零部件，例如性能優(yōu)良的單片機(jī)。傳感器等零部件的替換會(huì)進(jìn)一步的改善智能家具的產(chǎn)品性能，同時(shí)也給智能家具增添新的功能。技術(shù)替代，同一功能的產(chǎn)品，用不同的技術(shù)去設(shè)計(jì)其功能就會(huì)產(chǎn)生不同的效果。
2.4專利應(yīng)用設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在智能化家具和家電專利產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)逐漸上升。在發(fā)展中專利信息會(huì)顯示設(shè)計(jì)的成功和失敗。所以設(shè)計(jì)人員可利用已有的專利或者過(guò)期的專利對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)方案，形成新的設(shè)計(jì)專利。通過(guò)新的專利研究，發(fā)現(xiàn)其中的發(fā)展渠道，從而有效的創(chuàng)新方法，作為智能家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的依據(jù)。在通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法使用時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)不單使用一種，可能一種方法可以用在多種家具設(shè)計(jì)中，以此設(shè)計(jì)出一系列新型智能家具。
3 加強(qiáng)智能家具系統(tǒng)設(shè)計(jì)
現(xiàn)代智能化家具的設(shè)計(jì)正趨向技術(shù)上先進(jìn)、生產(chǎn)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、款式上美觀、使用上安全等方向發(fā)展。當(dāng)今的智能化家具設(shè)計(jì)界越來(lái)越認(rèn)同并接受一種新的設(shè)計(jì)理念，以加強(qiáng)智能家具的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
3.1建立以人為本的設(shè)計(jì)理念。設(shè)計(jì)新家具就是設(shè)計(jì)一種新的生活方式、工作方式、休閑方式、娛樂(lè)方式等，以高新技術(shù)來(lái)體現(xiàn)“以人為本”的思想，結(jié)合一些新材料、新工藝來(lái)達(dá)到智能家具的創(chuàng)新。
3.2智能家具與人的界面交互。人與物體互動(dòng)的媒介，換句話說(shuō)，界面就是設(shè)計(jì)師賦予物體的新面孔。人機(jī)交互界面是指人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通信媒體或手段，是人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行各種符號(hào)和動(dòng)作的雙向信息交換的平臺(tái)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上大部分智能衣柜、智能鞋柜上有界面的設(shè)計(jì)，界面多設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形，上有簡(jiǎn)單按鈕，整體簡(jiǎn)潔大方。
3.3尋找材料與技術(shù)較好的銜接方式。智能化家具的一個(gè)突出特點(diǎn)就是它更強(qiáng)調(diào)功能，研究它的目的就是研究如把高新技術(shù)和家具完美結(jié)合起來(lái)，通過(guò)人類的創(chuàng)造活動(dòng)賦予它們新的功能，使它能更好地適用于用戶的需求。而如果材料與技術(shù)無(wú)法完美的結(jié)合，勢(shì)必會(huì)影響功能的實(shí)現(xiàn)。所以說(shuō)，尋找材料與技術(shù)的銜接方式，一定要特別注重。
3.4建立合理設(shè)計(jì)理念。智能家具的設(shè)計(jì)一定要合理，針對(duì)像智能電子、智能家居、智能家電這些產(chǎn)品都是通過(guò)取代人類的活動(dòng)來(lái)完成一些功能，從而具有了一定程度的智能。所以我們把能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一些功能的家具都可以稱之為智能化家具。廣義上來(lái)講，智能化家具不僅僅局限于可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)某些功能的層次上，它還應(yīng)該向網(wǎng)絡(luò)化家具、信息化家具的方向擴(kuò)展，也只有這樣，才能形成一個(gè)完整的智能化家具系統(tǒng)。
4 結(jié)束語(yǔ)
家具的智能化水平很大程度上反映了科技發(fā)展水平，關(guān)于智能家具設(shè)計(jì)方面的，我們需要站在智能化的角度進(jìn)一步的分析、探索。為了能夠更進(jìn)一步發(fā)揮智能家具設(shè)計(jì)水平。我們我們可以借助國(guó)外的智能技術(shù)，國(guó)外智能技術(shù)在家具行業(yè)中已經(jīng)得到初步應(yīng)，用智能化家具的前期產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)，這對(duì)我國(guó)開展該項(xiàng)研究具有很好的借鑒意義和參考價(jià)值。從而能夠更加完善我國(guó)家具智能的設(shè)計(jì)水平。
參考文獻(xiàn)
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“中堂”小區(qū)位于無(wú)錫市錫山區(qū)南部，地理位置優(yōu)越、交通便利，讓入住者擁有“出則都市繁華，入則寧?kù)o悠遠(yuǎn)”的居住享受，小區(qū)總用面積共68521.9m2，規(guī)劃占地面積18504m2，地上總建筑面積46814m2，地下室總面積1850m2，容積率1.66，綠化率40.5％。由168套純中式聯(lián)排式別墅組成。
根據(jù)開發(fā)商的總體規(guī)劃布局，以住宅小區(qū)人文環(huán)境的生態(tài)化、文化性、休閑性，以及數(shù)字化、智能化未來(lái)住宅小區(qū)建設(shè)的發(fā)展趨勢(shì)為前提，在滿足人與社會(huì)交往的同時(shí)，讓休閑、文化、生態(tài)及數(shù)字化生活環(huán)境空間為居住的真正主題，小區(qū)將建成具有現(xiàn)代化數(shù)字化社區(qū)。
在小區(qū)和家庭智能化系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，數(shù)字化社區(qū)與家庭不但擁有庭院式的環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)，休閑綠地和中心花園，同時(shí)在現(xiàn)代化公共服務(wù)設(shè)施方面，將建立先進(jìn)的綜合物業(yè)管理系統(tǒng)、集中的小區(qū)Intranet局域網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)獨(dú)立家庭的高度安全性、舒適性，和現(xiàn)代多媒體通訊的便捷性，達(dá)到21世紀(jì)智能住宅的功能目標(biāo)。使得入住數(shù)字化社區(qū)的廣大住戶，充分領(lǐng)略現(xiàn)代科技給人們帶來(lái)的高素質(zhì)生活質(zhì)量和現(xiàn)代家庭新生活。
設(shè)計(jì)目標(biāo)
通過(guò)采用現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息集成技術(shù)，進(jìn)行精密設(shè)計(jì)、優(yōu)化集成、精心建設(shè)逐步建立一個(gè)溝通小區(qū)住戶與住戶、住戶與小區(qū)綜合服務(wù)中心、住戶與外部社會(huì)的多媒體綜合信息交互系統(tǒng)，為住戶提供一個(gè)安全、舒適、便捷、節(jié)能、高效的生活環(huán)境。結(jié)合信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)，以二十一世紀(jì)寬帶多媒體信息交互的要求為目標(biāo)，充分考慮可擴(kuò)充性，突出方案的前瞻性，同時(shí)保證智能化系統(tǒng)具有一定的可管理性，可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。
指導(dǎo)思想
采用先進(jìn)的概念、技術(shù)和方法，注意結(jié)構(gòu)、設(shè)備、工具的相對(duì)成熟，既反映當(dāng)今的先進(jìn)水平，又保證在未來(lái)若干年內(nèi)占主導(dǎo)地位，同時(shí)堅(jiān)持面向應(yīng)用，注重實(shí)效，堅(jiān)持實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則，注重選用的技術(shù)和設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行能力，保護(hù)系統(tǒng)投資的長(zhǎng)期效應(yīng)以及系統(tǒng)功能不斷擴(kuò)展的需求，保證系統(tǒng)的開放性和標(biāo)準(zhǔn)性。為了適應(yīng)系統(tǒng)變化的要求，充分考慮以最簡(jiǎn)便的方法、最低的投資，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)，從而有效保護(hù)業(yè)主的初期投資，突出方案的經(jīng)濟(jì)性。
堅(jiān)持高起點(diǎn)，充分利用當(dāng)今先進(jìn)的，成熟的智能化技術(shù)，保證系統(tǒng)在今后一定時(shí)期的先進(jìn)性：堅(jiān)持“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)”，確保系統(tǒng)高度集成、總體優(yōu)化、安全可靠、穩(wěn)步推進(jìn)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
智能小區(qū)系統(tǒng)工程在本案設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則：
可行性和適應(yīng)性
系統(tǒng)要保證技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的可能性。當(dāng)今科技發(fā)展迅速，可應(yīng)用于住宅小區(qū)的技術(shù)和產(chǎn)品層出不窮，設(shè)計(jì)選用的系統(tǒng)和產(chǎn)品應(yīng)能夠使用戶得到實(shí)實(shí)在在的受益，滿足近期使用和遠(yuǎn)期發(fā)展的需要。在多種實(shí)現(xiàn)信息途徑中，選擇最經(jīng)濟(jì)、可行的技術(shù)與方法。以現(xiàn)有成熟的技術(shù)和產(chǎn)品為對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮到周邊信息、通信環(huán)境的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并兼顧管理部門的要求，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可行。
先進(jìn)性和成熟性
系統(tǒng)設(shè)計(jì)既要考慮系統(tǒng)的先進(jìn)性，更要注重系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有較高的可靠性，在系統(tǒng)故障事造成系統(tǒng)癱瘓后，能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復(fù)的功能。特別在重要的系統(tǒng)中，應(yīng)具有高的冗余性，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。
開放性和標(biāo)準(zhǔn)性
為滿足系統(tǒng)所選用的技術(shù)和設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)行能力，以及系統(tǒng)投資的長(zhǎng)期效應(yīng)和系統(tǒng)功能擴(kuò)展的需要，系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持系統(tǒng)的開放性和標(biāo)準(zhǔn)性。系統(tǒng)的開放性已成為當(dāng)今系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向。系統(tǒng)的開放性越強(qiáng)，系統(tǒng)集成商就越能夠滿足用戶對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，更能體現(xiàn)了科學(xué)、方便、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的原則。標(biāo)準(zhǔn)化是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，在可能的條件下，系統(tǒng)中采用的產(chǎn)品都盡可能標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，并執(zhí)行國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，使其選用的產(chǎn)品具有極強(qiáng)的互換性。
可靠性和穩(wěn)定性
系統(tǒng)設(shè)計(jì)既要考慮系統(tǒng)的先進(jìn)性，更要注重系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)具有較高的可靠性，在系統(tǒng)故障或事故造成系統(tǒng)癱瘓后，能確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復(fù)的功能。特別在重要的系統(tǒng)中，應(yīng)具有高的冗余性，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。
系統(tǒng)介紹
1、系統(tǒng)介紹
波創(chuàng)第一代的智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了智能家居和對(duì)講，安防、門禁系統(tǒng)的統(tǒng)一平臺(tái)，但是由于對(duì)講系統(tǒng)仍然采用模擬技術(shù)，所以在布線施工上仍然需要布兩套線。而且由于模擬對(duì)講存在聯(lián)網(wǎng)設(shè)備過(guò)于復(fù)雜，無(wú)法解決設(shè)備搶占和遠(yuǎn)距離信號(hào)衰減等問(wèn)題。所以波創(chuàng)公司的技術(shù)人員經(jīng)過(guò)2年多的鉆研開發(fā)出了全新的基于全數(shù)字傳輸?shù)男乱淮闹悄芗揖泳W(wǎng)關(guān)。
新一代的智能家居網(wǎng)關(guān)真正做到了一根線接人，不僅解決了上一代網(wǎng)關(guān)無(wú)法解決的問(wèn)題，而且還大大豐富了智能家居的功能。
2，系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)
組網(wǎng)方式簡(jiǎn)便、靈活
小區(qū)聯(lián)網(wǎng)是疊加在已有的小區(qū)寬帶數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)上的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，向?qū)拵?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)提出傳輸要求，而不單獨(dú)建設(shè)承載網(wǎng)。
適合大型社區(qū)和復(fù)雜環(huán)境的聯(lián)網(wǎng)
對(duì)于大型社區(qū)或環(huán)境復(fù)雜的大型別墅群，傳統(tǒng)的總線對(duì)講系統(tǒng)在聯(lián)網(wǎng)時(shí)容易出現(xiàn)信號(hào)傳輸質(zhì)量問(wèn)題，特別是視頻聯(lián)網(wǎng)，總線對(duì)講系統(tǒng)需要增加視頻中繼設(shè)備，容易造成信號(hào)衰減，影響視頻質(zhì)量，同時(shí)給施工和維護(hù)造成極大的困難；使用波創(chuàng)全數(shù)字網(wǎng)關(guān)則各種信號(hào)通過(guò)TCP/IP協(xié)議以數(shù)字方式傳輸，不需要增加中繼器等設(shè)備，而且信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
克服占線問(wèn)題
克服總線對(duì)講系統(tǒng)做出現(xiàn)的占線問(wèn)題，波創(chuàng)全數(shù)字網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)呼叫，用戶間的通話不會(huì)占線。
采用標(biāo)準(zhǔn)接口
系統(tǒng)設(shè)備只需要門口機(jī)、室內(nèi)分機(jī)和管理中心，不需要隔離器、聯(lián)網(wǎng)切換器等層間設(shè)備，設(shè)備簡(jiǎn)單明了，安裝簡(jiǎn)便，大大降低了施工難度和設(shè)備的故障率。采用網(wǎng)絡(luò)布線，還可以與計(jì)算機(jī)共用網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須獨(dú)立布線，比傳統(tǒng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加降低工程成本，將施工成本幾乎降低到零。所有設(shè)備都使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接口，維護(hù)、保養(yǎng)及擴(kuò)容都非常方便。
3、系統(tǒng)主要功能
戶戶對(duì)講功能
用戶室內(nèi)機(jī)不僅可以和門口機(jī)、圍墻機(jī)、管理機(jī)進(jìn)行可視對(duì)講，而且還可以和其他用戶室內(nèi)機(jī)進(jìn)行戶戶對(duì)講。
安防報(bào)警功能
安防系統(tǒng)，家居智能化終端能夠外接各種安防探測(cè)器(如紅外、門磁)，如果發(fā)生警情，報(bào)警信息通過(guò)小區(qū)局域網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送給小區(qū)管理中心監(jiān)控主機(jī)，同時(shí)自家電話報(bào)警系統(tǒng)會(huì)將報(bào)警信息發(fā)送給業(yè)主或相關(guān)責(zé)任人。用戶同時(shí)可以設(shè)
定報(bào)警自動(dòng)抓拍功能，同時(shí)把抓拍的照片通過(guò)電子郵件發(fā)送給用戶。在發(fā)生報(bào)警時(shí)智能網(wǎng)關(guān)將通過(guò)文字和聲音提示用戶哪里發(fā)生報(bào)警。
家電控制功能
用戶可以根據(jù)自己的需求自由的配置和添加家電控制節(jié)點(diǎn)。智能主機(jī)通過(guò)全圖形化的向?qū)崾居脩羧绾卧O(shè)置和使用家電控制的功能。通過(guò)可學(xué)習(xí)的波創(chuàng)無(wú)線／紅外轉(zhuǎn)發(fā)模塊，用戶可以很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)家中電器的集中管理和電話、網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制。
波創(chuàng)的波創(chuàng)無(wú)線／紅外轉(zhuǎn)發(fā)模塊和網(wǎng)關(guān)之前通過(guò)無(wú)線進(jìn)行連接，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)智能學(xué)習(xí)的方式實(shí)現(xiàn)家電控制，所以無(wú)須對(duì)家電做任何的改裝。
智能照明管理功能
智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)波創(chuàng)智能開關(guān)、插座等模塊的集中管理和控制。智能網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)戶型的實(shí)際大小增加控制器的數(shù)量，從而解決無(wú)線距離有限的問(wèn)題。
智能網(wǎng)關(guān)把家中的電器和燈光集中管理起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)豐富的管理和控制功能。用戶可以預(yù)先設(shè)定多種包含家電、燈光、窗簾的場(chǎng)景模式，也可以開啟定時(shí)控制程序，溫度控制程序，還可以把家電控制和防盜報(bào)警聯(lián)系起來(lái)等。
波創(chuàng)的智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)內(nèi)置了Web服務(wù)器，用戶在任何地方都可以無(wú)須下載任何軟件僅僅通過(guò)瀏覽器方便的遠(yuǎn)程控制家中的電器。燈光和窗簾。
無(wú)線上網(wǎng)沖浪
數(shù)字家庭智能網(wǎng)關(guān)支持WIFI接入，通過(guò)內(nèi)置的瀏覽器實(shí)現(xiàn)無(wú)線上網(wǎng)沖浪，也可以收、發(fā)郵件。
信息功能
系統(tǒng)可以具有信息功能，既可以文本信息(例如小區(qū)的停水停電信息)，也可以圖片資料(宣傳或廣告圖片)，即可以單發(fā)(一次對(duì)單個(gè)用戶發(fā)送信息)，也可以多發(fā)(一次同時(shí)對(duì)多個(gè)用戶信息)。
家庭留影，留言功能
用戶在出門前可以通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)預(yù)先留影、留言，家人回來(lái)后可以打開觀看。
家庭電子像冊(cè)
數(shù)字家庭智能網(wǎng)關(guān)具有USB和SD卡接口，用戶可以把拍攝的數(shù)碼照片在家庭智能網(wǎng)關(guān)超大的電子屏幕上進(jìn)行顯示。
多媒體影音體驗(yàn)
內(nèi)置MP3、MP4播放器，用戶可以上網(wǎng)下載或通過(guò)U盤、SD卡來(lái)享受高品質(zhì)的數(shù)字影音。
電子娛樂(lè)
數(shù)字家庭網(wǎng)關(guān)內(nèi)置Java虛擬機(jī)和多款Java游戲，用戶可以通過(guò)家庭智能網(wǎng)關(guān)體驗(yàn)游戲所帶來(lái)的樂(lè)趣。
小區(qū)電子購(gòu)物
通過(guò)數(shù)字家庭智能網(wǎng)關(guān)可以自由的選購(gòu)聯(lián)網(wǎng)的商場(chǎng)里銷售的物品。大大方便了用戶，同時(shí)又為商家?guī)?lái)了大量的客源，實(shí)現(xiàn)雙贏。
遠(yuǎn)程控制功能
通過(guò)撥打家中的電話或登陸Internet，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭中所有的安防探測(cè)器進(jìn)行布防操作、遠(yuǎn)程控制家用電器、照明、窗簾設(shè)備。
遠(yuǎn)程監(jiān)控功能
通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)監(jiān)控家中狀態(tài)，并可外接多個(gè)攝像頭，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。
在線升級(jí)功能
為了保證用戶使用系統(tǒng)的應(yīng)用效果，系統(tǒng)具有在線自動(dòng)功能升級(jí)功能。系統(tǒng)的升級(jí)補(bǔ)丁及版本升級(jí)均通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)更新，使得系統(tǒng)的維護(hù)更加方便。
防病毒功能
系統(tǒng)采用嵌入式操作系統(tǒng)，對(duì)通用主流病毒具有免疫能力?？梢杂行У姆乐共《镜娜肭?。
結(jié)論