智能家居平臺(tái)

1、智能家居系統(tǒng)目錄智能家居的理念智能家居是以住宅為平臺(tái) ,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 . 利用各種先進(jìn)的技術(shù)將與家居生活有關(guān)的各種子系 統(tǒng) ,有機(jī)地結(jié)合在一起 ,通過統(tǒng)籌管理 ,讓家居生活更加舒適、安全、有效 .智能家居可 以優(yōu)化人們的生活方式 ,幫助人們有效安排時(shí)間 ,增強(qiáng)家居生活的安全性 ,甚至為各種 能源費(fèi)用節(jié)約資金 .產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)與改良2.1.1 遠(yuǎn)程控制雖然智能家居的概念很早就出現(xiàn) ,市場(chǎng)需求也一直存在 ,但長(zhǎng)期以來智能 家居的發(fā)展由于受制于相關(guān)技術(shù)的突破,一直沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用普及 .目前市場(chǎng)主要存在的智能家居遠(yuǎn)程技術(shù)大多為 In ter

2、net 型，這種方式所有的控制信號(hào) 必須通過網(wǎng)絡(luò)方式連接 .網(wǎng)絡(luò)方式缺點(diǎn)非常突出 ,遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)依賴于其他網(wǎng) 絡(luò)服務(wù)提供商 ,一但遇到問題排查也容易受制于網(wǎng)絡(luò)狀態(tài),維護(hù)困難 ,不易組網(wǎng).這些缺點(diǎn)最終導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)方式的智能家居只停留在概念和試點(diǎn)階段 .本系統(tǒng)所采用的遠(yuǎn)程控制方式則為通過向智能遙控器內(nèi)嵌入SIM 卡,用戶使用手機(jī)即可通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送指令,遙控器收到指令后再將相應(yīng)指令發(fā)送 到室內(nèi)的總控器內(nèi) ,達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的 .2.1.2 室內(nèi)傳輸需求分析系統(tǒng)采用先進(jìn)的 ZIGBEE 無線通訊方式 ,無需鋪設(shè)專門的通訊線纜 ,施工 方便,節(jié)約成本 ,適合已經(jīng)家裝過的小區(qū) .它的外觀和使用方法與

3、傳統(tǒng)開關(guān)無異 ,如按鍵 式開關(guān) ,遙控器或是觸摸屏等 ,控制方式多樣美觀 ,顯現(xiàn)出家居的智能與美觀產(chǎn)品的價(jià)值體現(xiàn)一重價(jià)值 給工程商和物業(yè)帶來的直接價(jià)值 ,增添物業(yè)家裝亮點(diǎn) ,產(chǎn)品實(shí)用性強(qiáng) .二重價(jià)值 產(chǎn)品運(yùn)行需要用戶使用移動(dòng)手機(jī)卡 ,幫助移動(dòng)拓展更多的用戶 .三重價(jià)值提供的技術(shù)支持及服務(wù) .產(chǎn)品的安全性GSM 移動(dòng)通訊系統(tǒng)安全機(jī)制經(jīng)過多年的使用已經(jīng)趨于完善 ,通過對(duì)用戶的認(rèn) 證來防止未授權(quán)授權(quán)的接入 ,保證用戶的身份不被假冒 ,通過對(duì)空中接口傳輸加密以 防止在無線通道上的用戶信息被竊聽或冒充 ,以獨(dú)立于終端的硬件設(shè)備 SIM 卡作為 安全模塊 ,管理用戶的各種信息 .通過這種方式保持用戶的遠(yuǎn)程

4、控制通道的安全性和 隱私性三、主要技術(shù)及實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念3.1.1 系統(tǒng)模型 智能家居系統(tǒng)根據(jù)其傳感器和執(zhí)行器的不同性質(zhì) ,可以分為控制域、信息域和管理域三個(gè)部分控制域在控制域中 ,主要由智能傳感器和智能控制器組成 ,傳感器用來測(cè)量環(huán) 境參數(shù)的變化 , 并反饋執(zhí)行器的工作狀態(tài)執(zhí)行器接受傳感器發(fā)出的狀態(tài)信息或管理 域的控制指令并執(zhí)行 .信息域在信息域 ,將包括各種信息家電或網(wǎng)絡(luò)家電 ,如數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)冰箱、 網(wǎng) 絡(luò)微波爐、網(wǎng)絡(luò)洗衣機(jī)、數(shù)字機(jī)頂盒、數(shù)字音響、數(shù)碼相機(jī)、 PDA 、計(jì)算機(jī)等 ,也許 我們會(huì)用機(jī)項(xiàng)盒作為多媒體服務(wù)器對(duì)來自于家庭內(nèi)部和外部的各種圖像、視頻、音 頻及其它媒體信息進(jìn)行采集、存貯、

5、分配、數(shù)字化壓縮及解壓縮處理等,并通過各種終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互 .管理域智能家居系統(tǒng)的管理模型使各個(gè)智能家居系統(tǒng)表現(xiàn)出差異性.從控制節(jié)點(diǎn)到智能化系統(tǒng)服務(wù)器以及實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的信息終端中的所有軟件,構(gòu)成了家庭智能化的管理域 .管理域一般應(yīng)由前端信息采集軟件、 網(wǎng)絡(luò)通信軟件、各節(jié)點(diǎn)控制軟件 人機(jī)交互界面 ,以及實(shí)現(xiàn)智能化控制及管理模型的管理軟件、通信協(xié)議等組成.3.1.2 依托技術(shù)GPRS 技術(shù)GPRS (General Packet Radio Service 即通用無線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)面向用戶提供移動(dòng)分組的 IP或者 X . 25連接.與 GSM 電路交換數(shù)據(jù)相比

6、，GPRS 在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載和支持上具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)：資源共 享,頻帶利用率高，用戶只有在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)才占有系資源； 數(shù)據(jù)傳輸率高,GPRS 采 用分組交換技術(shù) ,每個(gè)用戶能同時(shí)占用多個(gè)無線信道 ,同一無線信道又可由多個(gè)用戶 共享.理論上,GPRS 最高傳輸率可達(dá) 1 71. 2kbit/s；支持 X . 25 協(xié)議和 IP 協(xié)議,可與現(xiàn) 有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通互連； 用戶永遠(yuǎn)在線且按流量、 時(shí)間計(jì)費(fèi) ,通信成本低 .由此可 見，將 GPRS技術(shù)應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是最理想的選擇ZigBee 技術(shù)Zigbee 是一組基于 IEEE 批準(zhǔn)通過的無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安 全和應(yīng)用軟

7、件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，被稱作 IEEE （Zigbee）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).Zigbee 技術(shù)是一種 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本和可靠性高的雙向無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),主要適合于自動(dòng)控制、 醫(yī)用設(shè)備控制、 家庭自動(dòng)化等領(lǐng)域 ,可以嵌入各種設(shè)備中 ,同時(shí)支持 地理定位功能 .Zigbee 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：i.數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒-250KB /秒,專注于低傳輸應(yīng)用；ii.功耗低：在低功耗待機(jī)模式下 ,兩節(jié)普通 5 號(hào)電池可使用 6-24 個(gè)月免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩.這也是 ZigBee 的支持者所一直引以為豪的獨(dú) 特優(yōu)勢(shì).iii.成本低：ZigBee 數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單,所以大大降低了

8、成本；iv.網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納 65,000 個(gè)設(shè)備；v.時(shí)延短：典型搜索設(shè)備時(shí)延為 30ms 休眠激活時(shí)延為 15ms 活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為 15ms；vi.網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng) ,通信可靠；vii. 數(shù)據(jù)安全： ZigBee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用 AES-128 加密算 法（美國(guó)新加密算法 ,是目前最好的文本加密算法之一） ,各個(gè)應(yīng)用可靈活確 定其安全屬性；viii. 有效范圍?。?有效覆蓋范圍 1075 米之間，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和 各種不同的應(yīng)用模式而定 ,基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境 ;ix.工作頻段靈活：使用頻段為、868MHz（歐洲）和

9、915MHz（美國(guó)），均為免 執(zhí)照（免費(fèi)）的頻段 .具體實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)通過其核心設(shè)備一一嵌入 SIM 卡式遙控器來實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)化 的功能 .具體功能如下：1.照明控制 :為所有的燈光提供一個(gè)有效的控制手段 ,您町以在任何地方 ,任 何時(shí)候控制您的燈光2.家電控制 :手機(jī)遠(yuǎn)程即可控制家中所有的用電設(shè)備 ,可以隨時(shí)隨地對(duì)家用 電器實(shí)現(xiàn)啟、?？刂?,起到節(jié)能的效果3.安防系統(tǒng) :可以通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)查看居室內(nèi)影像4.門禁系統(tǒng) :可以收到訪客影像 ,并遠(yuǎn)程開門5.車庫(kù)管理系統(tǒng) :可以收到訪客影像 ,并遠(yuǎn)程開車庫(kù)門 ,車庫(kù)暖氣燈光等6.系統(tǒng)管理 :用戶可以通過手機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)認(rèn)證 ,執(zhí)行相關(guān)日程 ,完成日程所

10、規(guī) 劃的控溫和控電需求 .以上系統(tǒng)均不是獨(dú)立的 ,而是與其他系統(tǒng)相互聯(lián)系 ,融合為一個(gè)統(tǒng)一的整體 , 并互相響應(yīng) ,做到真正意義上的智能產(chǎn)品構(gòu)想圖如下四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能描述4.1.1 照明控制系統(tǒng)包含對(duì)單個(gè)燈光的開關(guān)或臥室，餐廳等多個(gè)區(qū)域內(nèi)燈光的開關(guān)進(jìn)行控制,空呷PSTHTI水話主I皈井艾無址仙浪曲門錨可董乍揀坐拭愴機(jī)IOVMJAI珂呷傭像口E山+垃封圭機(jī)審觀豈低怙物備理衣憐超謁監(jiān)悴主機(jī)S里二6李（A忖人電越電詁遼夕卜發(fā)生器M也按達(dá)并可以按照系統(tǒng)內(nèi)含和用戶自定義的情景模式，執(zhí)行多種情景模式實(shí)現(xiàn)一體控制，讓用戶回到家就能享受完美的生活居住環(huán)境主要功能圖：4.1.2 家電控制系統(tǒng)該系統(tǒng)提供對(duì)家庭

11、內(nèi)各個(gè)家用電器的啟動(dòng)與停止，如開啟微波爐進(jìn)行加 熱，打開百葉窗，開啟加濕器還包括對(duì)空調(diào)和熱水器的開關(guān)和溫度調(diào)節(jié)等，這種集中式 的無線控制可以讓用戶遠(yuǎn)離居室安全問題主要功能圖：4.1.3 安防系統(tǒng)安防系統(tǒng)能夠通過手機(jī)遠(yuǎn)程隨時(shí)隨地查看居室內(nèi)安裝的攝像頭影像，并 可霉IHRIt窗書*!KTVflausi式以移動(dòng)攝像頭角度.可以通過該系統(tǒng)查看孩童或保姆在家的活動(dòng)或工作情況，還有 門窗的開關(guān)情況，如在關(guān)鍵位置加裝傳感器后實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報(bào)警主要功能圖:4.1.4 門禁系統(tǒng)結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有來訪客人按門鈴后，發(fā)送來訪人的影像到用戶手 機(jī)，用戶可以全面了解來客的信息，并可通過智能手機(jī)開門，并可以對(duì)室內(nèi)不同空間 發(fā)送關(guān)門指令，限制來訪人活動(dòng)范圍4.1.5 車庫(kù)管理系統(tǒng)通過與門禁系統(tǒng)相似的方式根據(jù)來訪人圖像，用戶判斷后發(fā)送指令開門，并自動(dòng)打開車庫(kù)的燈光和空調(diào)系統(tǒng)等4.1.6 系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理內(nèi)包含對(duì)手機(jī)遠(yuǎn)程認(rèn)證，日程的建立與管理，自定義情景模式 等.日程管理與情景模式的組合使用可以讓你回家，招待客人或進(jìn)入晚間模 式都可以像按下一個(gè)按鈕這么簡(jiǎn)單.情景模式可以有多個(gè)預(yù)定場(chǎng)景，如晚餐,做飯或 影院模式，運(yùn)動(dòng)時(shí)間等等.五、結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)信息處理