物联网技术在家用电器中的应用及其系统设计毕业论文(编辑修改稿)

物联网技术在家用电器中的应用及其系统设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

前在世界上尚未有一个统一的定义，家居智能化到什么程度，也是一个随着科学技术和智能化产品的不断发展而发展的概念。 要构建智能家居系统，首先需要在整个家庭范围内组建一个信息交互网络，打通数据交互的通道；其次设计一个集中控制器，通过它去控制和监测整个家庭内部网络里的设备；最后需要采取一定的技术手段，将家庭内部的集中控制器与 外界 Intemet相连接，实现整个家居的真正意义上的网络化，达到能够在网络远端对家庭内部设备实现监控的目的。 当然，智能家居的出发点和最终目的都是为了改善人们的生活环境，使人们生活得更加舒适便捷，从而提高生活水平的质量 ， 并 提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。 智能家居的应用 智能家居 最初的发展主要以灯光遥 控控制、电器远程控制和电动窗帘控制为主，随着行业的发展，智能控制的功能越来越多，控制的对象不断扩展，控制的联动场景要求更高，其不断延伸到家庭安防报警、背景音乐、可视对讲、门禁指纹控制等领域，可以说智能家居几乎可以涵盖所有传统的弱电行业，市场发展前景诱人，因此和其产业相关的各路品牌不约而同加大力度争夺智能家居业务，市场渐成春秋争霸之势。 智能家居的趋势 智能家电控制系统已经有 20 多年的历史，虽然已经有很多成熟的解决方案，可是还不足以推出市场，主要是因为传统的智能家电系统存在一些不足：市场上智能 家电系统都是采用有线介质的方式通信，采用这些方式设计的智能家电系统的兼容性比较差，而且大多数系统的网关还是采用比较传统的 PC，不方便移动和携带，功耗也很大。 许多厂家设计的智能家电系统还是沿用以前的一些功能，像用于探测的红外装置，用于安全的监控摄像头，用于预防和检测的感知烟雾探头，具有在发生紧急事件的求助按钮等，这些设计已经能满足用户的基本需求，但普遍存在报警不及时、重复投资率大等缺点。 随着科学技术的发展，智能家电系统也采用了先进的的通信技术、增强了系统的扩展功 黄河科技学院毕业 论文 第 6页 能、减少系统的成本和削减或去除人工操作等。 任 何一个新概念、新问题的提出，也必将伴随着一门新技术的产生去解决这个问题。 智能家居同样如此，应当通过何种方法、何种技术手段去实现智能家居系统。 为了解决这一问题，物联网技术应运而生，它的出现为智能家居的实现提供了一个很好的技术手段。 目前，智能家电系统需要克服几个困难：由网络和监控等给业主带来的隐私保密问题、控制设备的灵活控制问题、互联和扩展性问题、技术和设备的复杂性带来的易用性问题、安防系统中的安全可靠和可维护性问题、设备的配置和其配件带来的成本问题等。 要想解决这些问题，必须引入新的科技，遵循绿色、生态、环保 的核心理念，结合生物电子、软件工程、高新材料、环保生态等学科，带领智能家电控制系统进入一个新的辉煌时代。 在未来的几年甚至是十几年中，随着物联网和各学科的发展，智能家电也将迎来一个快速发展的时期。 新的高科技产品和芯片产品将会源源不断的出现，所以智能家电的未来将会着下面这些方向发展： 随着传感器技术的发展，智能家居传感终端将具备对环境的判别自我适应、自我诊断及自我修复的机能，有效提升智能家居各应用的智能协同感知。 另外，随着国内电信运营商对网络技术及其应用的快速发展，依靠当前最新的 4G 网络 技术优势，结合智能家居应用的新特点，通过 4G 手机上网可实现可视对话、远程家电控制、安防监控、远程医疗等众多业务，满足用户任何时间地点对住宅的智能掌控。 现有的智能家居业务多呈现出一种孤岛状，各业务的互通性和融合性较低，这样不利于为用户提供更全面、更人性化的服务。 因此，通过促进智能家居业务传输协议的 IP化，提升业务之间及相关平台的融合度，同时结合电信运营商以家庭网关构建的家庭网络及电信大网能力，借助智慧社区的驻地网，打通、融合智能家居各子网应用，提升整体业务体验。 集约化 随着智能家居业务融合度的提升，家庭网络中的智能家居终端功能将更加集中。 同时为提升安装的便捷性及使用的可靠性，智能家居终端的体积将日渐缩小，耗电将降低。 另外，在保证安全性的基础上，通过终端模块化加载和自动发现协议，终端接入家庭网 黄河科技学院毕业 论文 第 7页 络会更加自动化，实现即插即用。 目前，在智能家居的施工中，因房屋在建设初期考虑不足而未能预留网络管线，只能考虑通过打墙、挖地等方式重新铺设管线，造成了施工造价较高且用户体验较差的问题。 而通过无线传输的灵活性、移动性和可扩展性满足了人们对于灵 活、便携、无所不在的诉求。 因此对于智能家居应用终端在家庭网络内的接入方式在未来从有线走向无线的总趋势是无法逆转的。 物联网的问世让智能家居生活方式逐步发生变化。 智能家居已从一个集中控制系统转变为一个家庭智能秘书，从一个强调以“控制”为中心转变为以“管理”为中心，它对人们从“衣、食、住、行”等方面进行全方位的管理和服务。 它可以通过基于物联网的衣物管理系统，方便地为家人提供衣物基本信息跟踪与定位、穿衣顾问及购物指南，满足人们对于“美”的追求。 它也可以通过饮食管理系统，为家人方便地提供安全的食物来源信息追踪、 合理的饮食搭配及便捷的在线订购服务。 另外，在基于传统的灯光、家电、安防等本地控制的基础上，通过基于物联网的智能家居系统，能够为家人提供对灯光、窗帘、家电的智能联动及远程管控，提供安防报警与视频联动及多种方式的报警通知，如通过彩信方式将报警视频信息推送给用户手机或接警中心。 同时，结合智慧电网与家电在线服务系统，为用户提供家电的智慧用电和全时故障信息监测与处理。 3 智能家居系统设计方案 智能家居系统总体设计思想 我们应用智能家居的基本目标是使我们的生活环境更加舒适、安全、方便和高效。 因此智能家居系统的 硬件和软件都应具有先进性，避免短期内因技术陈旧造成整个系统性能不高和过早淘汰。 与此同时，应立足于用户对整个系统的具体需求，具有实用性。 不管是系统中的设备、软件还是网络拓扑结构，都应具有良好的开放性。 网络化的目的在于要实现设备资源和信息资源的共享，由于计算机网络本身具有开放性，和共享性。 因此我们应设计提供标准接口。 用户可根据其需求，对系统进行更新和升级。 这个系统采用 GPRS 技术和短消息的方式来实现无线传输短消息，并且控制器将把短消息分析翻译成为可以识别的命令编码。 这样可以通过手机操控的方式来实现家居监控。 用 GPRS 接入的好处是可以满足部分 Inter 普及率不是很高的现状，同时用手机 黄河科技学院毕业 论文 第 8页 传 感器热 水 器开 关灯 光开 关用户手机G P R S模 块主 控 制模 块Z i g b e e模 块Z i g b e e模 块家 电 控制 模 块 图 31 系统总结构图 对家庭进行监控弥补了通常智能家居控制器的操作距离短、地域限制等问题。 并且以短消息的方式对系统进行控制，提高了效率降低了成本，同时本系统可以扩展应用于多种无人职守地区的监控安防等场所，如图 31 所示。 系统主要实现功能： (1)防盗警报 当家庭遭到非法入侵的时候，例如玻璃被打破、门窗被撬等，相应传感器将检测到情况，立刻通过室内的无线网络， 将采集到的信号发送到家庭控制器，再经过家庭控制器处理，最后将警报信息通过 GPRS 模块以短消息的方式发送到主人的手机上，从而实现了家庭的安防功能。 (2)家电远程控制 当我们需要远程控制家用电器的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过GPRS 模块的接收，并将短信息翻译成为可以识别的命令传输给家庭控制器，控制器经过处理，通过 Zigbee 模块的无线传输将命令发送到与家电相连接的单片机上，通过对单片机的控制实现了对家电的控制。 (3)火灾监控 安装在室内的感温探测器及感烟探测器将实时监控各个房间内有无 火灾的发生。 当检测到的火灾存在，将把采集到的信息通过无线 Zigbee 模块发送到家庭控制器，家庭控 黄河科技学院毕业 论文 第 9页 制器通过 GPRS 模块将信息以短消息的方式发送到主人的手机。 系统工作过程 智能家居的系统主要有 GPRS 模块、基于单片机的主控制模块、 ZigBee 无线传输模块、家电端的控制模块、和传感信号采集发送模块几部分组成。 其中， GPRS 模块的主要功能是接收用户手机所发送的短消息，并将短消息解析成为一段可以识别的命令传输给主控制器。 基于单片机的主控制器的作用是将接收到的命令做出响应。 ZigBee 模块是将主控制器所下达的 命令通过无线的 ZigBee 网传输到家电端。 传感信号采集发送模块的作用是通过实时的监控，不断确认是否达到预订的警报值，如果达到了预定值，就将警报信号发送给主控制器，主控制器通过分析判断出该警报信号是从哪个家电终端发送的，在经过 GPRS 模块发送给用户手机，从而实现了对家庭各个方面的防护。 应用技术分析 无线传输技术 室内无线传输采用基于 ZigBee 射频芯片 CC2430 设计的终端节点，通过覆盖在家中的无线网络把信息发送到总控制器。 此射频收发模块的特点如下： (1)低功耗。 在低耗电待机模式下， 2 节 5 号干电池可支持 1 个节点工作 6~24 个月，甚至更长。 (2)低成本。 通过大幅简化协议，降低了对通信控制器的要求。