數(shù)字化家庭智能平臺(tái)可行性報(bào)告

1、可行性報(bào)告項(xiàng)目名稱(chēng)：數(shù)字化家庭智能平臺(tái)的研發(fā)與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域：電子、信息、通信申報(bào)日期：2010 年 4 月 1 日目錄1 立 項(xiàng) 依 據(jù) 31.1 項(xiàng) 目 的 目 的 與 意 義 31.2 國(guó) 內(nèi) 外 同 類(lèi) 產(chǎn) 品 和 技 術(shù) 情 況 41.2.1 國(guó)外智能家居發(fā)展現(xiàn)狀 41.2.2 國(guó)內(nèi)智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀 41.2.3 智 能 家 居 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 52 研 究開(kāi)發(fā)內(nèi)容、方法、技術(shù)路線(xiàn) 62.1 . 具 體 研 究 開(kāi) 發(fā) 內(nèi) 容 62.2 重點(diǎn)解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 62.3 擬采用的方法、技術(shù)路線(xiàn)以及工藝流程 72.3.1 總體方案 72.3.2 技術(shù)路線(xiàn)與工藝 流 程 82.4 要

2、達(dá)到的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效 益 102.4.1 技術(shù)指標(biāo) 102.4.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 112.4.3 社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益 113 本項(xiàng)目現(xiàn)有的研究工作基礎(chǔ) 114 以往承擔(dān)項(xiàng)目完成情況及主要 成 果 （近 五 年 內(nèi) ） 124.1 承擔(dān)國(guó)家省部級(jí)有關(guān)課題 完 成 情 況 124.2 以往科技成果轉(zhuǎn)化情況 134.3 項(xiàng) 目 獲 獎(jiǎng) 及 已 發(fā) 表 的 與 本 課 題 研 究 有 關(guān) 的 主 要 論 文 135 、經(jīng)費(fèi)預(yù)算 146 、項(xiàng)目階段進(jìn)度 安 排 147 、項(xiàng)目組成員 15一 立項(xiàng)依據(jù)1.1 項(xiàng) 目 的 目 的 與 意 義智能化家居的發(fā)展己為智能建筑市場(chǎng)的主流，但由于價(jià)位過(guò)高，家庭內(nèi)

3、部網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)較為困難等多方面原因，使得智能家居在普通用戶(hù)家庭無(wú)法普及。該項(xiàng)目的實(shí)施旨在普及家庭智能產(chǎn)品以及改進(jìn)傳統(tǒng)的家電的遙控模式，實(shí)現(xiàn)在異地對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制。 “遙控器”將演變?yōu)楣δ軓?qiáng)大的因特網(wǎng)、 GSM 相結(jié)合的控制器。控制方式將更加靈活、方便。在目前主流市場(chǎng)中，家庭智能一般采用的網(wǎng)絡(luò)控制是基于B/S 結(jié)構(gòu)的 Webservice 機(jī)制，即嵌入式的Internet 所充當(dāng)?shù)氖蔷W(wǎng)頁(yè)服務(wù)器，用戶(hù)則可以通過(guò)瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)頁(yè)來(lái)完成對(duì)家庭電器的控制。由于嵌入式Internet 自身的局限性，并不具有一般web 服務(wù)器所應(yīng)有的多連接數(shù)限制，壓力承受和密碼保護(hù)等安全功能，而且此類(lèi)的web 服務(wù)一般是搭建于家

4、庭局域網(wǎng)內(nèi)部，服務(wù)器對(duì)外網(wǎng)的可見(jiàn)性很大程度上制約了其發(fā)展。本系統(tǒng)首次提出了使用P2P 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完成用戶(hù)與嵌入式Internet 控制器的交互，即嵌入式Internet 與用戶(hù)是網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)對(duì)等節(jié)點(diǎn)，使用類(lèi)似于即時(shí)通信工具（如MSN ， QQ 等）的方式進(jìn)行控制。這種嵌入式的 P2P 方式將嵌入式Internet 的地位降至了客戶(hù)端，隨之對(duì)其的要求也降低，并且具有了P2P 網(wǎng)絡(luò)健壯性、即時(shí)性與隱私性等諸多優(yōu)點(diǎn)，使得嵌入式Internet 在智能家居中有了更廣闊的發(fā)展。在無(wú)線(xiàn)控制領(lǐng)域，通過(guò) GSM 網(wǎng)絡(luò)的控制以其覆蓋面廣和通用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)在遠(yuǎn)程控制中占有了很大的比重。此類(lèi)通過(guò)GSM 網(wǎng)絡(luò)控制的前提

5、是需要被控制方加入 GSM 網(wǎng)絡(luò)，即需要專(zhuān)用的GSM 短信裝置與SIM 卡來(lái)接收命令，而硬件費(fèi)用與每次控制產(chǎn)生的通信費(fèi)用卻使得這種方式無(wú)法在家庭智能控制中普及。本系統(tǒng)中首次提出了使用中國(guó)移動(dòng)飛信協(xié)議通過(guò)Internet 方式接入GSM 網(wǎng)絡(luò)，即用戶(hù)只需將自己或者自己好友的Fetion 在核心硬件提供的可視化操作界面中登陸后， 便可通過(guò)手機(jī)端對(duì)家庭中電器進(jìn)行控制，F(xiàn)etion 通過(guò) Internet 發(fā)送不收取通信費(fèi)用，這樣便有效減少了家庭遠(yuǎn)程控制中的附加費(fèi)用。以往家庭智能控制中，家庭智能系統(tǒng)通常與家庭裝潢捆綁在一起，用戶(hù)在家庭智能模塊定制中所占有的主動(dòng)權(quán)是十分有限的，各個(gè)廠(chǎng)家生產(chǎn)的同類(lèi)模塊也不

6、具有兼容性，這便制約了家庭智能系統(tǒng)通用性與可擴(kuò)展性。本系統(tǒng)采用了信息家電接口定義語(yǔ)言IAIDL 在對(duì)家電進(jìn)行抽象的基礎(chǔ)上，制作了用戶(hù)可定制的智能家庭的家庭對(duì)外通信，家庭內(nèi)部通信，家庭安全防范和家庭自動(dòng)控制的四大基本模塊的可視化界面，用戶(hù)只需要通過(guò)可視化的界面對(duì)每個(gè)模塊接口進(jìn)行個(gè)性化定制后再接入相應(yīng)的硬件模塊即可。這樣， 一個(gè)普通用戶(hù)便可個(gè)性化定制適合自己的家庭智能產(chǎn)品。1.2 國(guó) 內(nèi) 外 同 類(lèi) 產(chǎn) 品 和 技 術(shù) 情 況1.2.1 國(guó) 外 智 能 家 居 發(fā) 展 現(xiàn) 狀世界上第一幢智能建筑出現(xiàn)以后，美國(guó)、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家先后提出了各種智能家居設(shè)計(jì)方案，并有著

7、廣泛地應(yīng)用和發(fā)展。1983 年，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)組織專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)開(kāi)始制定家庭電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并于 1988 年編制了世界上第一個(gè)適用于家庭住宅的電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即家庭自動(dòng)化系統(tǒng)與通信標(biāo)準(zhǔn)。 2004 年， 美國(guó)己有近4 萬(wàn)戶(hù)家庭安裝了“家庭智能化系統(tǒng)”。隨著家居控制技術(shù)的逐漸成熟，智能家居在國(guó)外越來(lái)越普及。不同國(guó)家的國(guó)情不同， 因此智能家居的風(fēng)格也不一樣。在澳大利亞，智能家居控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是讓房屋做到百分之百的自動(dòng)化，而且不會(huì)看到任何手動(dòng)的開(kāi)關(guān)，例如一個(gè)用于推門(mén)的按鈕，在內(nèi)部裝上一個(gè)模擬手指來(lái)自動(dòng)激活。安全問(wèn)題也是考驗(yàn)智能家居的標(biāo)準(zhǔn)之一，澳大利亞智能家居保安系統(tǒng)里的傳感器數(shù)量更多，即使飛過(guò)一只小蟲(chóng)，系

8、統(tǒng)都可以探測(cè)出來(lái)。日本的智能家居則相對(duì)來(lái)說(shuō)比較講究充分利用空間和節(jié)省能源。日本除了實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的家用電器自動(dòng)化聯(lián)網(wǎng)之外，還通過(guò)生物認(rèn)證實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)門(mén)識(shí)別系統(tǒng)，站在安裝于入口處的攝像機(jī)前，用大約1 秒鐘的時(shí)間，如果確認(rèn)來(lái)人為公寓居民，大門(mén)就會(huì)打開(kāi)。日本的智能化家居還考慮到了廁所，在廁所安裝有很多使用的智能檢測(cè)裝置，為人們需要時(shí)提供必需的準(zhǔn)備。韓國(guó)電信用4A 描述他們的數(shù)字化家庭系統(tǒng)(HDS) 的特征，即：AnyDevice ，Any Service ， Any Where ， Any Time ，以此表示這套系統(tǒng)能讓主人在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)操作家里的任何用具、獲得任何服務(wù)。智能化的家用電器，配上監(jiān)視系

9、統(tǒng)，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)，人們使用手機(jī)即可遠(yuǎn)程監(jiān)視和遙控，這就是韓國(guó)11r 產(chǎn)業(yè)所描繪的未來(lái)數(shù)字化家庭生活。過(guò)去的10 年內(nèi)，韓國(guó)政府斥資數(shù)十億美元，使其成為全球有線(xiàn)及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)普及率最高的國(guó)家?，F(xiàn)如今韓國(guó)314 的家庭都通過(guò)寬帶接入互聯(lián)網(wǎng)，80的人在使用手機(jī)國(guó)。為了使韓國(guó)數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)保持領(lǐng)先地位，韓國(guó)政府啟動(dòng)了新計(jì)劃，欲使韓國(guó)IT 業(yè)始終走在科技的前沿。1.2.2 國(guó) 內(nèi) 智 能 家 居 的 發(fā) 展 現(xiàn) 狀2005 年 6 月 28 日，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部批準(zhǔn)發(fā)布了家庭網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和信息設(shè)備資源共享協(xié)同服務(wù)兩個(gè)與智能家居有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前，中國(guó)己在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)如北京、深圳、廣州、上海等地建立了一

10、批智能住宅小區(qū)，而且正快速地向其他地區(qū)輻射。建設(shè)部已經(jīng)將智能化住宅小區(qū)列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展方向。家居數(shù)字化、建筑智能化及相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品正在得到發(fā)展，智能化家居將逐步走入人們的生活。清華大學(xué)楊士元教授將中國(guó)智能家居的發(fā)展歷史分為了5 個(gè)階段： 2000 年為智能家居概念普及階段；2001 年為各個(gè)公司研發(fā)階段；2002-2003 年為智能家居產(chǎn)品試驗(yàn)階段，智能家居網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)逐漸形成；2003-2004 年為推廣應(yīng)用階段；2005-2007 年為產(chǎn)品普及階段?，F(xiàn)在的傳媒技術(shù)發(fā)達(dá)，借助網(wǎng)絡(luò)如此方便的平臺(tái)，智能家居這個(gè)概念得到了廣泛的傳播，相當(dāng)一部分人已經(jīng)接受了這個(gè)概念。國(guó)內(nèi)少數(shù)高檔的住宅小區(qū)已經(jīng)配套了比較完

11、善的智能家庭網(wǎng)絡(luò)，并在房地產(chǎn)公司的銷(xiāo)售廣告中， “智能化"也被當(dāng)作一個(gè)亮點(diǎn)來(lái)宣傳。目前來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)有很多IT 產(chǎn)商致力于智能家居方面的研發(fā)，全國(guó)上下許多大中城市的房地產(chǎn)商都將自己開(kāi)發(fā)興建的住宅小區(qū)標(biāo)以“智能小區(qū)”、 甚至提出“ 3A型智能小區(qū)"、 “5A 型智能小區(qū)"等，智能小區(qū)成了房地產(chǎn)商開(kāi)發(fā)銷(xiāo)售的熱點(diǎn)和賣(mài)點(diǎn)。 但是， 雖然很多房地產(chǎn)公司都標(biāo)榜自己的小區(qū)為智能小區(qū)，但是智能小區(qū)和智能家居的相關(guān)聯(lián)系并沒(méi)有一個(gè)明顯的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。目前國(guó)內(nèi)采用的智能家居系統(tǒng)多是智能小區(qū)系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，多數(shù)為安防主機(jī)或者可視對(duì)講主機(jī)作為智能家居的控制主題，這些產(chǎn)品集成了可視對(duì)講、安防、簡(jiǎn)

12、單家電和燈光控制功能，但由于設(shè)計(jì)理念，多數(shù)是以安防與對(duì)講為核心功能，而真正意義上的燈光控制、家電控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能并不實(shí)用。1.2.3 智 能 家 居 的 發(fā) 展 趨 勢(shì)現(xiàn)今智能家庭網(wǎng)絡(luò)向三大技術(shù)趨勢(shì)發(fā)展：1）網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展；2）領(lǐng)先的無(wú)線(xiàn)移動(dòng)；3）脫離PC。而推進(jìn)這個(gè)發(fā)展趨勢(shì)的正是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)以及嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)化的嵌入式無(wú)線(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)是未來(lái)智能家居的發(fā)展方向， 它能夠提供標(biāo)準(zhǔn)化接口和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連功能，而且可以通過(guò)嵌入式通信協(xié)議使得系統(tǒng)能夠脫離傳統(tǒng)PC,從而智能家居行業(yè)也將跨入后“ PC”時(shí)代。正如計(jì)算機(jī)擺脫大型機(jī)進(jìn)入PC 才開(kāi)始大發(fā)展，脫離了 PC 獨(dú)立狀態(tài)的智能家

13、居才能有更大發(fā)展。未來(lái)家庭的數(shù)字設(shè)備將會(huì)通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了家庭內(nèi)每一個(gè)家用電器和設(shè)備都能上網(wǎng)和互操作。通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)構(gòu)建獨(dú)立的家庭局域網(wǎng)，讓“無(wú)線(xiàn)”自在的舒適生活成為現(xiàn)實(shí)， 并通過(guò) Internet 或 GPRS 連接到外網(wǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通過(guò)計(jì)算機(jī)、手機(jī)或PDA 來(lái)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制家庭中的各種設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)家庭設(shè)備的信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。二 研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容、方法、技術(shù)路線(xiàn)2.1 . 具 體 研 究 開(kāi) 發(fā) 內(nèi) 容本項(xiàng)目主要對(duì)基于嵌入式Web 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。具體來(lái)說(shuō)，是研究并實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備的Internet 接入，采用嵌入式Web 網(wǎng)關(guān)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的混合通信結(jié)構(gòu)，從而

14、實(shí)現(xiàn)對(duì)家中電器的遠(yuǎn)程監(jiān)控。首先需要在A(yíng)VR平臺(tái)上構(gòu)建了基于嵌入式操作系統(tǒng)的Web 服務(wù)器，然后組建無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式Web 服務(wù)器的家電監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，用戶(hù)可以方便地逶過(guò)客戶(hù)端的測(cè)煎器實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。主要工作如下：（ 1） 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)：針對(duì)家庭局域網(wǎng)特點(diǎn)，選擇合適的技術(shù)構(gòu)建家庭局域網(wǎng)；為了實(shí)現(xiàn)對(duì)家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，選擇切實(shí)可行的遠(yuǎn)程監(jiān)控方案。（ 2）硬件電路設(shè)計(jì)：根據(jù)所選方案，對(duì)硬件電路進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)，選取AVR ATmega128 為嵌入式網(wǎng)關(guān)的MCU ，配置了 32KB的FLASH。向外擴(kuò)展了晶振、電源、復(fù)位、串口、LED、以太網(wǎng)控制器、無(wú)線(xiàn)收發(fā)

15、芯片等一系列（3）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：在硬件系統(tǒng)上進(jìn)行前、后端的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該階段的主要工作有：（ 1 ）移植嵌入式Web 服務(wù)器，并編寫(xiě)相關(guān)的用戶(hù)監(jiān)控網(wǎng)頁(yè)。（ 2）寫(xiě)AVR 單片機(jī)中的各種應(yīng)用程序。2.2 重 點(diǎn) 解 決 的 關(guān) 鍵 技 術(shù) 問(wèn) 題采用嵌入式Internet 技術(shù)，以AVR 高性能低功耗處理器件ATMega32L 為核心，在智能家庭核心控制上實(shí)現(xiàn)了嵌入式P2P 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，解決傳統(tǒng)家庭智能B/S 結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)控制的弊端（如服務(wù)器的外網(wǎng)不可見(jiàn)性，多連接數(shù)限制等）。在嵌入式Internet 上移植了中國(guó)移動(dòng)Fetion 協(xié)議， 使系統(tǒng)以Internet 的方式接入了 GSM 網(wǎng)絡(luò)，減少傳統(tǒng)

16、家庭智能使用GSM 專(zhuān)用控制模塊的硬件成本費(fèi)用以及遠(yuǎn)程控制引起的通信費(fèi)。采用信息家電接口定義語(yǔ)言IAIDL ,以面向?qū)ο蟮姆椒枋鲂畔⒓译娫O(shè)備，將不同廠(chǎng)家的家電信息抽象到了同一個(gè)語(yǔ)言平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并在對(duì)本語(yǔ)言進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上為用戶(hù)編寫(xiě)了可視化與人性化的用戶(hù)操作界面。使用戶(hù)可并解決了傳統(tǒng)家庭智能無(wú)法具體控制實(shí)際電器 的問(wèn)題智能家居服務(wù)提出一種智能化用戶(hù)體驗(yàn)系統(tǒng)，即在征得用戶(hù)同意的前提下，商通過(guò)P2P的方式提取與用戶(hù)無(wú)關(guān)的電器操作的歷史信息到一臺(tái)統(tǒng)一的服務(wù)器 中，使用數(shù)據(jù)挖掘中模糊聚類(lèi)的方法對(duì)同類(lèi)的電器操作進(jìn)行分類(lèi)，并以每個(gè)分類(lèi)作為人工智能領(lǐng)域中專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí)獲取途徑對(duì)知識(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在

17、知識(shí)積累達(dá)到一定程度時(shí)，由服務(wù)器智能地通過(guò)Internet對(duì)用戶(hù)家庭電器進(jìn)行控制。提高了 家庭智能控制中主動(dòng)性與智能型。為用戶(hù)保留了傳統(tǒng)家庭智能中的家庭對(duì)外通信， 家庭內(nèi)部通信，家庭安全防 范和家庭自動(dòng)控制四大模塊，并為其留出相應(yīng)的接口。在功能上實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)家 庭智能兼容，并在家電具體控制時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)電器損耗，對(duì)存在待機(jī)損耗的電器 在檢測(cè)到其正處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)將其電源自動(dòng)切斷。2.3 擬采用的方法、技術(shù)路線(xiàn)以及工藝流程系統(tǒng)主要由核心系統(tǒng)與家庭智能的四大模塊： 家庭對(duì)外通信，家庭內(nèi)部通信， 家庭安全防范和家庭自動(dòng)控制組成。其中，核心系統(tǒng)平臺(tái)完成了基本通信協(xié)議（如 RS232、RS485、TCP/I

18、P、電話(huà)等）的實(shí)現(xiàn)，并封裝了家庭智能四大模塊的基 本功能，提供了用戶(hù)定制界面。核心系統(tǒng)平臺(tái)以接口的形式與外部模塊相連。下 圖表述了系統(tǒng)的基本構(gòu)成：家庭對(duì)外通信豕庭內(nèi)部通信核心平臺(tái)一:1J家庭安全防范家庭自動(dòng)控制圖1本系統(tǒng)的基本構(gòu)成2.3.1 總體方案本系統(tǒng)中家庭智能的四大模塊可由家庭智能通信單元與家庭智能控制單元組成。其中家庭智能核心通信單元是指家庭智能裝置在于用戶(hù)交互時(shí)中使用的不同方式，包括家庭內(nèi)部通信與家庭對(duì)外通信模塊。此單元為用戶(hù)原始的提供了多種網(wǎng)絡(luò)交互方式（HTTP、UDP、P2P與Fetion）、GSM短信交互方式、電話(huà)交 互方式與電力載波交互方式等，用戶(hù)可根據(jù)自己的需求使用 PC機(jī)

19、的桌面應(yīng)用程序、手機(jī)端Java程序與電話(huà)等方式對(duì)家庭電器進(jìn)行控制家庭智能核心控制單元指的是家庭智能裝置通過(guò)家庭智能通信的方式對(duì)家中監(jiān)控設(shè)備與電器進(jìn)行控制，包括家庭安全防范與設(shè)備自動(dòng)化模塊。 此單元為用 戶(hù)提供了多種的監(jiān)控設(shè)備接口與電器接口， 可根據(jù)用戶(hù)配置對(duì)不同的監(jiān)控設(shè)備與 電器進(jìn)行管理。2.3.2 技術(shù)路線(xiàn)與工藝流程核心通信應(yīng)用工家庭時(shí)外通彷接口FSK.< !.bwpioaP2P家庭網(wǎng)美家庭號(hào)能控制掰核心通信邏耕展核心物理原核心控制邏軌仁容慰安全防危醯I IIA1DL 統(tǒng) I* 班解血不摧”tl外投配搭3網(wǎng)熔化窄電攘日沒(méi)缶I I動(dòng)化核”核心控制應(yīng)用房本智能家居監(jiān)控系統(tǒng)以家庭電器為主要監(jiān)

20、控對(duì)象，主要由客戶(hù)端計(jì)算機(jī)，嵌入式Web服務(wù)器和裝有無(wú)線(xiàn)模塊的家居控制器這三部分組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了 分層式體系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)可分為三層：(1)家居控制器是裝有無(wú)線(xiàn)模塊的電器終端，它通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)組建成家庭 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)并與嵌入式Web服務(wù)器交換數(shù)據(jù)。家居控制器集成能夠?qū)崿F(xiàn)短消息(SMS)收發(fā)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信等功能。短消息收 發(fā)用于實(shí)現(xiàn)家居控制器和遠(yuǎn)程終端的通信；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信則用于控制器和各個(gè)功 能模塊的信息交換，實(shí)現(xiàn)家電控制功能。(2)嵌入式-Web服務(wù)器是連接家庭局域網(wǎng)和Internet的橋梁，主要起到在家庭內(nèi)網(wǎng)和Internet 之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通的作用。嵌入式-Web服務(wù)器主要由MCU、無(wú)線(xiàn)

21、接收模塊、無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊等組成。嵌入式 -Web 服務(wù)器綜合了家庭對(duì)外通信模塊接口與家庭內(nèi)部通信接口。核心系統(tǒng)為其提供了網(wǎng)絡(luò)控制，電話(huà)控制，GSM 控制的接口。（ 3）最上層是Internet 上的計(jì)算機(jī)，利用它可隨時(shí)隨地通過(guò)Internet 監(jiān)控自己家中的各種電器的工作狀態(tài)及對(duì)他們進(jìn)行控制操作。上位機(jī)主要工作是負(fù)責(zé)P2P 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)記錄，在客戶(hù)端中使用請(qǐng)求登錄服務(wù)器與發(fā)送退出消息的方式完成P2P 節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)和退出，并實(shí)時(shí)生成P2P網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們將秉承以下的設(shè)計(jì)原則：（ 1 ）人性化設(shè)計(jì)。智能家居中最重要的設(shè)計(jì)原則是用戶(hù)體驗(yàn)式設(shè)計(jì)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中以人性化設(shè)計(jì)為主要設(shè)

22、計(jì)模式，以用戶(hù)易操作為設(shè)計(jì)方向。（ 2）節(jié)能設(shè)計(jì)。對(duì)于有待機(jī)狀態(tài)的電器，系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測(cè)其待機(jī)狀態(tài)并在檢測(cè)到其待機(jī)時(shí)自動(dòng)將其關(guān)閉。（ 3）可擴(kuò)展性設(shè)計(jì)。核心系統(tǒng)可為家庭智能提供了豐富的接口，接口功能完全由用戶(hù)定義，將系統(tǒng)靈活性與可擴(kuò)展性最大限度提高。（ 4）安全性設(shè)計(jì)?？蛻?hù)在與系統(tǒng)交互時(shí)使用密碼策略進(jìn)行身份驗(yàn)證，密碼保護(hù)機(jī)制由核心系統(tǒng)內(nèi)部完成。（ 5）易維護(hù)性設(shè)計(jì)。將家庭智能各模塊間耦合度降到最低，核心平臺(tái)內(nèi)部采用分布式處理，易于產(chǎn)品發(fā)布前的調(diào)試與產(chǎn)品使用中的故障檢測(cè)。項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新突破點(diǎn)16nt舞中0號(hào)叫丁1乃20 , I廠(chǎng) 一rtt1111122 注-T干干干干干干干VW -MT -T*

23、 AT!,，<*5leT立力零r-rr/雷 一開(kāi)開(kāi)開(kāi)耳開(kāi)奔¥ 門(mén)弁并奇通仔HH基于Fet i on的手機(jī)端控制界面(1)首次將P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于嵌入式Internet中，使家庭智能中基于 Internet的控制更加快捷，安全；(2)首次將中國(guó)移動(dòng)Fetion協(xié)議移植到嵌入式硬件中，并將其應(yīng)用于遠(yuǎn)程 控制領(lǐng)域；(3)首次在家庭智能中提出用戶(hù)可編程概念，在給定的家庭智能平臺(tái)上可 由用戶(hù)自主定制自己的家庭智能模塊；(4)設(shè)計(jì)中運(yùn)用IAIDL對(duì)家庭電器進(jìn)行抽象，實(shí)現(xiàn)了與廠(chǎng)商無(wú)關(guān)的家庭電 器描述，并將所有電器置于統(tǒng)一的語(yǔ)言平臺(tái)進(jìn)行控制；(5)在IAIDL基礎(chǔ)上給出了由開(kāi)關(guān)控制的電器，帶

24、紅外接口的電器與網(wǎng)絡(luò) 化電器三類(lèi)主流電器的控制方式，并在核心平臺(tái)給出控制接口 ；(6)提供實(shí)時(shí)電能檢測(cè)的接口，并為有待機(jī)狀態(tài)的電器設(shè)計(jì)待機(jī)狀態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)，并在檢測(cè)到電器待機(jī)時(shí)自動(dòng)將電器關(guān)閉；(7)給出了一種運(yùn)用人工智能方法解決家庭智能中主動(dòng)性與智能性的問(wèn)題， 使家庭智能真正“智能化；在為其作可行性論證基礎(chǔ)上給出了初步的實(shí)現(xiàn)方案。2.4 要達(dá)到的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益2.4.1 技術(shù)指標(biāo)（ 1 ）網(wǎng)絡(luò)控制：需密碼登陸系統(tǒng)，進(jìn)行控制；（2）采用fetion 技術(shù)：可以減少通訊費(fèi)用，從而降低成本；（ 3）節(jié)約能量：對(duì)存在待機(jī)損耗的電器在檢測(cè)到其正處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)將其自動(dòng)關(guān)閉；（ 4）近程控制不

25、變。AVR 高性能低功耗處理器件ATMega128L 為核心， 首次在智能家庭核心控制上實(shí)現(xiàn)嵌入式P2P 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。并在其上移植中國(guó)移動(dòng)Fetion 協(xié)議，使系統(tǒng)以Internet 的方式接入了GSM 網(wǎng)絡(luò)，減少傳統(tǒng)GSM 專(zhuān)用控制模塊的硬件成本費(fèi)用以及遠(yuǎn)程控制引起的通信費(fèi)用。以面向?qū)ο蟮姆椒枋鲂畔⒓译娫O(shè)備，將不同廠(chǎng)家的家電信息抽象到了同一個(gè)語(yǔ)言平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并在對(duì)本語(yǔ)言進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上為用戶(hù)編寫(xiě)了可視化與人性化的用戶(hù)操作界面，使用戶(hù)可以更方便的定制適合自己的產(chǎn)品。改進(jìn)傳統(tǒng)的家電的遙控模式，該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)異地對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制，結(jié)合因特網(wǎng)、 GSM 、電話(huà)振鈴等控制方式。項(xiàng)目預(yù)計(jì)申請(qǐng)專(zhuān)利

26、12項(xiàng)，發(fā)表相關(guān)論文約23篇。2.4.2 經(jīng) 濟(jì) 指 標(biāo)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)后將極大改進(jìn)遙控器產(chǎn)品設(shè)計(jì)和提高產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品可靠性；高額的利潤(rùn)： “低成本、高回報(bào)”是我們的目標(biāo)，其支撐點(diǎn)主要有設(shè)計(jì)力量獨(dú)特的大學(xué)生創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)、廉價(jià)的勞動(dòng)力、免費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)銷(xiāo)售模式、虛擬企業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式。巨大的市場(chǎng)容量：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們的生活水平越來(lái)越高，同時(shí)工作壓力越來(lái)越大，這時(shí)的家庭智能控制系統(tǒng)跟為走俏，我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)組合滿(mǎn)足了不同的消費(fèi)群體，使得家加戶(hù)戶(hù)擁有一個(gè)或多個(gè)此系統(tǒng)完全成為可能。2.4.3 社 會(huì) 、 經(jīng) 濟(jì) 效 益緩解我省的就業(yè)壓力。強(qiáng)有力的社會(huì)需求將推動(dòng)該產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，我們預(yù)計(jì)第一年將突破千萬(wàn)的產(chǎn)值，我們

27、將產(chǎn)生大量的用工需求來(lái)保證流暢的生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)完成生產(chǎn)，因此，該項(xiàng)目的投入生產(chǎn)將緩解我省的就業(yè)壓力。改進(jìn)了傳統(tǒng)的家電的遙控模式，該項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)將改變?nèi)藗儗?duì)家電的控制方式，實(shí)現(xiàn)在異地對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制。 “遙控器”將演變?yōu)楣δ軓?qiáng)大的因特網(wǎng)、 GSM 相結(jié)合的控制器?？刂品绞綄⒏屿`活、方便。三 本項(xiàng)目現(xiàn)有的研究工作基礎(chǔ)廣州汽車(chē)學(xué)院計(jì)算機(jī)系業(yè)務(wù)隸屬華南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院。華南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院是我國(guó)高等學(xué)校最早從事計(jì)算機(jī)科研與教學(xué)的 單位之一。1958年開(kāi)始計(jì)算機(jī)科學(xué)研究工作，1960年設(shè)立計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)，1981 年成立計(jì)算機(jī)系，2001年成立了計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，發(fā)展至今，計(jì)算機(jī)學(xué) 院

28、擁有計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)1個(gè)博士點(diǎn)；有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)軟件與理論、計(jì) 算機(jī)應(yīng)用技術(shù)3個(gè)工學(xué)碩士點(diǎn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件工程 2個(gè)工程碩士點(diǎn)；有計(jì) 算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全工程 4個(gè)本科專(zhuān)業(yè)。其 中計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為廣東省重點(diǎn)學(xué)科，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)為廣東省首批名牌 專(zhuān)業(yè)。學(xué)院還擁有計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)博士后科研流動(dòng)站。學(xué)院師資力量雄厚，現(xiàn)有教職工 95人，專(zhuān)任教師72人，其中博士生導(dǎo)師 17人，教授19人，副教授、高級(jí)工程師31人。教師中研究生畢業(yè)的占88%。 每年有數(shù)十名優(yōu)秀碩、博士補(bǔ)充到團(tuán)隊(duì)中來(lái)。整個(gè)學(xué)術(shù)隊(duì)伍力量雄厚，年齡結(jié)構(gòu)、 知識(shí)結(jié)構(gòu)合理，具有學(xué)科交叉優(yōu)勢(shì)，后備力量強(qiáng)

29、。每年培養(yǎng)博士研究生40余名， 碩士研究生（包括工程碩士）300多名。各類(lèi)在校學(xué)生2580人，其中本科生1262 人，博士研究生140人，碩士研究生537人，工程碩士研究生358人。學(xué)院近年來(lái)先后承擔(dān)了國(guó)家 “863”項(xiàng)目、國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)示范工程 項(xiàng)目、國(guó)家“九五”和“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目以及國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、 教育部高校青年教師教學(xué)科研獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃項(xiàng)目等大批科技項(xiàng)目，近五年科技項(xiàng)目達(dá)350余項(xiàng)，其中縱向項(xiàng)目170余項(xiàng)，經(jīng)費(fèi)總額3481多萬(wàn)元，橫向項(xiàng)目200多項(xiàng)， 經(jīng)費(fèi)總額2875多萬(wàn)元。其中承擔(dān)和完成了數(shù)十項(xiàng)與基礎(chǔ)軟件相關(guān)的國(guó)家和省部 級(jí)科學(xué)研究與科技攻關(guān)項(xiàng)目，獲國(guó)家和省部級(jí)項(xiàng)目的科

30、研經(jīng)費(fèi)近3000萬(wàn)元，取得了多項(xiàng)研究成果。在國(guó)內(nèi)外著名學(xué)術(shù)刊物發(fā)表學(xué)術(shù)論文500多篇。四 以往承擔(dān)項(xiàng)目完成情況及主要成果（近五年內(nèi)）4.1承擔(dān)國(guó)家省部級(jí)有關(guān)課題完成情況1、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人及項(xiàng)目組成員承擔(dān)國(guó)家、省科技廳、市科技局有關(guān)項(xiàng)目完成情況：立項(xiàng)年度2007項(xiàng)目編號(hào)Y2009G19計(jì)劃類(lèi)別山東省自然 基金項(xiàng)目名稱(chēng)自組織網(wǎng)絡(luò)保 密與認(rèn)證關(guān)鍵 技術(shù)研究參加人姓名馬樂(lè)完成時(shí)間2009-12-1參加形式設(shè)計(jì)人、主持人主要承擔(dān)的總體設(shè)計(jì)、方案論證、結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)內(nèi)容完成情況已完成立項(xiàng)年度2005項(xiàng)目編號(hào)Y2005F07計(jì)劃類(lèi) 別山東省自然 基金項(xiàng)目名稱(chēng)載貨汽布電控 空氣懸架電控 單元的研究參加人姓名姜立標(biāo)、王劍 鋒、谷方德完成時(shí) 問(wèn)2007-6-10參加形式主持人主要承擔(dān)的 內(nèi)容總體設(shè)計(jì)完成情況已完成4.2以往科技成果轉(zhuǎn)化情況1、技術(shù)成果名稱(chēng)：長(zhǎng)城汽修管理軟件開(kāi)發(fā)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：馬樂(lè)。實(shí)施地點(diǎn)： 威海市。實(shí)施時(shí)間：1996年6月至1997年6月。項(xiàng)目來(lái)源：橫向項(xiàng)目。2、技術(shù)成果名稱(chēng)：汽修企業(yè) ERP管理。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：馬樂(lè)。實(shí)施地點(diǎn)： 威海市。實(shí)施時(shí)間：2002年6月至2003年9月。項(xiàng)目來(lái)源：橫向項(xiàng)目。3、技術(shù)成果名稱(chēng)：基于S/B結(jié)構(gòu)國(guó)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)管理軟件。項(xiàng)