引論：我們?yōu)槟砹?3篇智能家居設(shè)計(jì)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫(xiě)作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

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一、電力線(xiàn)通信技術(shù)概述

電力線(xiàn)通信技術(shù)(PLC)是把載有信息的高頻加載于電流，用電力線(xiàn)傳輸，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器將高頻信號(hào)從電流中分離出來(lái)，傳送到計(jì)算機(jī)或其他信息家電，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。目前PLC技術(shù)已經(jīng)形成寬帶接入型與家庭網(wǎng)絡(luò)型兩種發(fā)展模式，家庭網(wǎng)絡(luò)型是指通過(guò)電力線(xiàn)在用戶(hù)家中組建高速LAN。這種模式的PLC只提供家庭內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，即通過(guò)家庭的內(nèi)部的普通電力線(xiàn)，進(jìn)行組網(wǎng)連接家庭內(nèi)部局域網(wǎng)。電力線(xiàn)通信技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：信息家電可以通過(guò)電力線(xiàn)進(jìn)行通信，無(wú)需另外布線(xiàn)，利用電源線(xiàn)實(shí)現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)成本較低；電力網(wǎng)是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)，PLC技術(shù)可以輕松地滲透到每個(gè)家庭，其應(yīng)用范圍廣泛；網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)是電源插座，電源插座隨處可見(jiàn)，數(shù)目較多且接插方便；不需要撥號(hào)，接入電源插座即接入網(wǎng)絡(luò)；電力線(xiàn)載波通信較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表、家居監(jiān)控等功能。利用電力線(xiàn)載波通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)最方便。

二、電力線(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問(wèn)題

2.1載波技術(shù)1)正交頻分多路復(fù)用技術(shù)。低壓電力線(xiàn)載波信道的傳輸特性的特點(diǎn)是具有時(shí)變性，衰減較大，而且各種干擾噪聲復(fù)雜。為提高電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，電力線(xiàn)通信大都采用正交頻分多路復(fù)用技術(shù)(OFDM)進(jìn)行調(diào)制。即將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為N個(gè)并行數(shù)據(jù)分配給N個(gè)不同的正交子載波，實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳輸。這樣既可得到很高的數(shù)據(jù)傳送速率，又能夠有效地抑制碼間干擾。應(yīng)用OFDM技術(shù)于電力線(xiàn)通信中具有明顯的優(yōu)越性。OFDM頻帶不僅利用率高，而且抗干擾性強(qiáng)，可以克服電力線(xiàn)上固有的高噪聲、多徑效應(yīng)和頻率衰減等現(xiàn)象，有效利用現(xiàn)有低壓電力線(xiàn)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字通信。2)擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)。這一技術(shù)的抗干擾和抗多徑效應(yīng)也較強(qiáng)。因此，也有一些廠(chǎng)家采用這種技術(shù)開(kāi)發(fā)電力通信產(chǎn)品。擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)在相對(duì)較寬的頻帶上擴(kuò)展了信號(hào)頻譜，降低了信號(hào)的功率譜密度，降低了電磁輻射，削弱了對(duì)其他通信系統(tǒng)的干擾。而且接收端通過(guò)窄帶濾波技術(shù)提取有用信號(hào)，信號(hào)的信噪比很高，抗干擾性增強(qiáng)。另外，擴(kuò)頻通信可以實(shí)現(xiàn)碼分多址。對(duì)于1Mbps左右的系統(tǒng)，應(yīng)用擴(kuò)頻技術(shù)就可以完全滿(mǎn)足傳輸容量的要求，且其設(shè)備簡(jiǎn)單，擴(kuò)頻調(diào)制方式較為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)傳輸速率要求在10Mbps及以上時(shí)，擴(kuò)頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來(lái)較困難。在10Mbps及以上傳輸速率宜采用OFDM調(diào)制技術(shù)。

2.2網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)目前，家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)有許多種，較為成熟的有X210、CEBus和LonWorks等。1)X210是最早應(yīng)用于家庭設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的。X210的控制模式為主從控制模式，信息是單向傳輸?shù)模瑥目攸c(diǎn)只能接收主控點(diǎn)發(fā)來(lái)的信息，不能反饋。X210的系統(tǒng)信息的傳輸較慢(傳送一個(gè)指令需時(shí)0.883s)，抗干擾性能差，可用節(jié)點(diǎn)數(shù)為256個(gè)，只能用于普通家庭中的簡(jiǎn)單控制和專(zhuān)項(xiàng)控制。但其價(jià)格十分低廉，而且安裝使用較方便，如僅組建一個(gè)簡(jiǎn)單的家居智能網(wǎng)絡(luò)，可以考慮X210技術(shù)。2)CEBus是一個(gè)較完整的開(kāi)放系統(tǒng)，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)于1992年正式推出，并定為IS260/EIA2600標(biāo)準(zhǔn)。它定義了在幾乎所有傳送媒體(Medium)中信號(hào)的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，并要求控制信號(hào)在所有的媒體中都要以相同的傳送速度(10Kbps)傳送，從而有效地避免信號(hào)傳輸中可能出現(xiàn)的“瓶頸”問(wèn)題。CEBus的抗干擾能力比X210強(qiáng)，控制功能亦十分豐富。但接口技術(shù)比較復(fù)雜，價(jià)錢(qián)較貴，在中國(guó)的應(yīng)用不多見(jiàn)。3)LonWorks是由美國(guó)Echelon公司于1990年12月開(kāi)發(fā)成功的全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。1997年8月，被EIA的集成家庭系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)定為家庭網(wǎng)絡(luò)(HomeNetworking)的標(biāo)準(zhǔn)。Lon2Works完全支持OSI的7成協(xié)議，具有良好的開(kāi)放性、互操作性，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成以分布控制為控制模式。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)家電來(lái)說(shuō)，只需要將已定義的的網(wǎng)絡(luò)家電之間信息傳遞的語(yǔ)法和語(yǔ)義標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)后，就能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠(chǎng)商之間產(chǎn)品的相互兼容。LonWorks的分布式架構(gòu)使其具有獨(dú)立性，部分節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)造成系統(tǒng)癱瘓。LonWorks最基本的部件是同時(shí)具有通信與控制功能的神經(jīng)元芯片，具有很強(qiáng)的通信能力和一定的數(shù)據(jù)處理能力。其抗干擾能力很強(qiáng)，其可靠度是這三種網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)最高的(約99.8%)，并具有完善的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)和工具。LonWorks的分布式架構(gòu)，每一個(gè)控制裝置都可以有隨插即用的功能，減免了二次拉線(xiàn)造成的成本，并避免了重新布線(xiàn)的不便。LonWorks可擴(kuò)展性強(qiáng)，在將來(lái)對(duì)系統(tǒng)升級(jí)時(shí)，可充分利用原有資源，降低升級(jí)的復(fù)雜性及成本。上述三類(lèi)家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都是各有其特點(diǎn)，組網(wǎng)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。但如果要組建一個(gè)統(tǒng)一的、操作性強(qiáng)、功能完善、可靠性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)的家居智能網(wǎng)絡(luò)，采用LonWorks技術(shù)是一個(gè)明智的選擇。

三、電力線(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)的組成

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1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

智能家居系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī)、系統(tǒng)分機(jī)、Internet服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)接口等部分組成。其中系統(tǒng)主機(jī)通過(guò)服務(wù)器（個(gè)人計(jì)算機(jī)）連入Internet，并通過(guò)自己的PSTN公用電話(huà)交換網(wǎng)接口電路連入PSTN。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。主機(jī)與分機(jī)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸組成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。系統(tǒng)主機(jī)通過(guò)本地?zé)o線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)同系統(tǒng)分機(jī)進(jìn)行通訊、傳輸控制命令和反饋信息。

該系統(tǒng)正常工作時(shí)，用戶(hù)可以通過(guò)Internet和PSTN兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，當(dāng)通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，本系統(tǒng)可提供一個(gè)界面友好的終端軟件，用戶(hù)只需登陸到運(yùn)行在家中的服務(wù)器即可對(duì)家中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；當(dāng)通過(guò)PSTN訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，本系統(tǒng)將為用戶(hù)提供語(yǔ)音操作界面。其工作流程如圖2所示。

2系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

本系統(tǒng)的硬件主要有系統(tǒng)主機(jī)與系統(tǒng)分機(jī)兩大部分。系統(tǒng)主機(jī)由單片機(jī)AT89C52和各種接口電路組成，如圖3所示。系統(tǒng)分機(jī)由單片機(jī)AT89C52和各種接口電路、傳感器單元電路、固態(tài)繼電器控制電路組成，并由固態(tài)繼電器控制具體設(shè)備，具體硬件組成框圖如圖4所示。

通過(guò)系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路可將主機(jī)CPU從繁忙的計(jì)算中解脫出來(lái)，以便把主要精力運(yùn)用在控制和信息傳遞上。系統(tǒng)主機(jī)主要依照各個(gè)功能電路的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯判斷和控制命令的輸出。系統(tǒng)分機(jī)的各種接口電路和主機(jī)相似，只是根據(jù)設(shè)備的不同（傳感器單元）有著細(xì)節(jié)上的變化。下面主要介紹系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路。

2．1nRF401無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸電路

無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸電路由Nordic公司的單片UHF無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)芯片nRF401及其電路構(gòu)成。nRF401采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，其工作效率可達(dá)20kbit／s，且有兩個(gè)頻率通道供選擇，并且支持低功耗和待機(jī)模式。它不用對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，其天線(xiàn)接口設(shè)計(jì)為差分天線(xiàn)，因而很容易用PCB來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2．2看門(mén)狗電路

看門(mén)狗電路由MAX813L及其元件組成。通常，在單片機(jī)的工作現(xiàn)場(chǎng)，可能有各種干擾源。這些干擾源可能導(dǎo)致程序跑飛、造成死機(jī)或者程序不能正常運(yùn)行。如果不及時(shí)恢復(fù)或使系統(tǒng)復(fù)位，就容易造成損失。看門(mén)狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機(jī)時(shí)，能有效地使系統(tǒng)復(fù)位以使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在程序中定期給P1．5送入看門(mén)狗信號(hào)，就可以保證在程序運(yùn)行異常時(shí)，由MAX813L使單片機(jī)復(fù)位。

2．3DS1307時(shí)鐘接口電路

DS1307時(shí)鐘芯片是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的I2C總線(xiàn)接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。DS1307可以獨(dú)立于CPU工作，它不受晶振和電容等的影響，并且計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，月積累誤差一般小于10秒。此芯片還具有掉電時(shí)鐘保護(hù)功能，可自動(dòng)切換到后備電源供電。同時(shí)還具有閏年自動(dòng)調(diào)整功能，可以產(chǎn)生秒、分、時(shí)、日、月、年等數(shù)據(jù)，并將其保存在具有掉電保護(hù)功能的時(shí)間寄存器內(nèi)，以便CPU根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行讀出或?qū)懭搿Ｓ捎趩纹瑱C(jī)AT89C52沒(méi)有I2C總線(xiàn)接口，因此，要驅(qū)動(dòng)DS1307，就必須采用單主機(jī)方式下的I2C總線(xiàn)虛擬技術(shù)。在此方式下，以單片機(jī)為主節(jié)點(diǎn)（主器件），主器件永遠(yuǎn)占有總線(xiàn)而不出現(xiàn)總線(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)，且可以用兩根I／O口線(xiàn)來(lái)虛擬I2C總線(xiàn)接口。I2C總線(xiàn)上的主器件（單片機(jī)）可在時(shí)鐘線(xiàn)（SDL）上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，在數(shù)據(jù)線(xiàn)（SDA）上產(chǎn)生尋址信號(hào)、開(kāi)始條件、停止條件以及建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骷Ｈ魏伪贿x中的器件都將被主器件看成是從器件。在這里，DS1307作為I2C總線(xiàn)的從器件。I2C總線(xiàn)為同步串行數(shù)據(jù)傳輸總線(xiàn)，其內(nèi)部為雙向傳輸電路，端口輸出為開(kāi)漏結(jié)構(gòu)，因此，需加上拉電阻。

2．4MT8880C雙音頻編解碼電路

由于單片機(jī)是通過(guò)MT8880C芯片得到PSTN網(wǎng)絡(luò)的雙音頻信號(hào)解碼輸出，也就是說(shuō)，單片機(jī)可以識(shí)別來(lái)自PSTN網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)，用戶(hù)可以根據(jù)系統(tǒng)的語(yǔ)音提示進(jìn)行按鍵選擇以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)身份的識(shí)別與遠(yuǎn)程控制。因此，利用MT8880C的雙音頻編碼功能，系統(tǒng)可以在緊急時(shí)刻將用戶(hù)預(yù)置的緊急電話(huà)打到PSTN網(wǎng)絡(luò)，從而把損失減少到最低。

2．5ISD4004語(yǔ)音錄放電路

ISD4004是美國(guó)ISD公司生產(chǎn)的一種語(yǔ)音錄放芯片。它可錄制8～16分鐘的語(yǔ)音信號(hào)。該芯片可提供SPI標(biāo)準(zhǔn)接口和單片機(jī)進(jìn)行接口，其語(yǔ)音的錄放控制均通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該芯片的一個(gè)最大特點(diǎn)是可以按地址編程錄放，因而可由ISD4004和單片機(jī)編程控制來(lái)構(gòu)成本系統(tǒng)與PSTN網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的語(yǔ)音平臺(tái)。由于ISD4004的INT和RAC腳輸出為開(kāi)漏結(jié)構(gòu)，因此需要加上拉電阻。

2．6MAX202串行通訊電路

通訊電路可由串行通訊專(zhuān)用芯片MAX202組成，通過(guò)此電路可以方便地與PC機(jī)進(jìn)行串行通訊。

2．7鈴流檢測(cè)與摘掛機(jī)控制電路

當(dāng)系統(tǒng)被呼叫時(shí)，電話(huà)交換機(jī)發(fā)出鈴流信號(hào)。振鈴為25±3V的正弦波，失真小于10％，電壓有效值為90±15V。振鈴信號(hào)以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。由于振鈴信號(hào)電壓比較高，所以先要通過(guò)高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光耦。再經(jīng)光耦隔離轉(zhuǎn)換后，從光耦輸出時(shí)通時(shí)斷的正弦波，最后經(jīng)RC回路進(jìn)行濾波以輸出標(biāo)準(zhǔn)的方波。該方波信號(hào)可以直接輸出至單片機(jī)的定時(shí)器1進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鈴流的檢測(cè)。

由于程控電話(huà)交換機(jī)在電話(huà)摘機(jī)時(shí)電話(huà)線(xiàn)回路電流會(huì)突然變大（約30mA），因此，交換機(jī)檢測(cè)到回路電流變大就認(rèn)為電話(huà)機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。自動(dòng)摘掛機(jī)電路可以通過(guò)單片機(jī)的P1．7來(lái)控制一個(gè)固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器的控制端應(yīng)連接一個(gè)大約300Ω的電阻后再接入電話(huà)線(xiàn)兩端，從而完成模擬摘掛機(jī)。

3系統(tǒng)軟件編制

本系統(tǒng)軟件主要由系統(tǒng)主機(jī)和系統(tǒng)分機(jī)的C51程序和系統(tǒng)與Internet網(wǎng)絡(luò)通訊程序組成。

3．1系統(tǒng)主機(jī)程序的編制

系統(tǒng)主機(jī)程序主要用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。包括無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸程序、看門(mén)狗程序、時(shí)間戳程序、雙音頻編解碼程序、語(yǔ)音錄放程序、串行通訊程序、鈴流檢測(cè)與摘掛機(jī)控制程序、系統(tǒng)初始化程序、意外事件處理程序等。程序編制以消息驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)思想。消息由計(jì)數(shù)器中斷1、外部中斷0和串行中斷產(chǎn)生，在中斷服務(wù)程序中，應(yīng)將相應(yīng)的狀態(tài)位置位，而在消息循環(huán)中則應(yīng)按相應(yīng)的狀態(tài)位調(diào)用功能函數(shù)，然后由功能函數(shù)將相應(yīng)的狀態(tài)位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循環(huán)中。其程序流程如圖5所示。該系統(tǒng)的分機(jī)程序和主機(jī)類(lèi)似，故此不再詳述。

3．2系統(tǒng)與Internet網(wǎng)絡(luò)通訊程序的編制

這部分通訊程序分為服務(wù)器和客戶(hù)端兩個(gè)程序，主要通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)完成用戶(hù)的控制功能。

服務(wù)器程序主要完成客戶(hù)端與系統(tǒng)主機(jī)通訊的中轉(zhuǎn)，即將客戶(hù)端發(fā)來(lái)的控制或者查詢(xún)命令翻譯成系統(tǒng)主機(jī)能識(shí)別的格式，或者將系統(tǒng)主機(jī)收到的報(bào)警等信息上傳到客戶(hù)端。服務(wù)器程序使用Socket與客戶(hù)端進(jìn)行Internet通訊。

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一、智能家居的概念

智能家居別稱(chēng)智能住宅，英文名稱(chēng)為“Smart Home”。其是一個(gè)以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ⒆詣?dòng)化，智能化于一體的高效、舒適、安全、便利，安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境。智能家居集成是利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線(xiàn)技術(shù)、安全防范技術(shù)、音視頻技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)備產(chǎn)品集成。它的目標(biāo)是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等信息通信技術(shù)手段，通過(guò)遠(yuǎn)程控制終端來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家居電器等的智能控制，使其能夠按照人們的意愿設(shè)定工作運(yùn)行，而不論距離的存在。智能化是智能家居的兩大特點(diǎn)之一，其另一大特點(diǎn)就是遠(yuǎn)程控制。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電控制、防盜報(bào)警、電話(huà)遠(yuǎn)程控制、計(jì)算機(jī)控制等多種功能和手段，讓生活變得更加舒適、簡(jiǎn)單和安全。

智能家居因?yàn)槭墚a(chǎn)品生產(chǎn)商的限制。使其短時(shí)間內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，所以一般都是一個(gè)商家單獨(dú)做系統(tǒng)研發(fā)方案的。其中比較具有影響力的一次是2007年微軟推出的“未來(lái)之屋”的一個(gè)方案，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于日常家居生活的一個(gè)典型案例。當(dāng)人們進(jìn)人房屋時(shí)，安全系統(tǒng)會(huì)對(duì)進(jìn)入者的面部進(jìn)行掃描，確認(rèn)身份后才會(huì)打開(kāi)房門(mén)。冰箱的液晶顯示器能夠智能的列出保存的食物清單，廚房水槽可以能夠根據(jù)使用者身高不同而調(diào)節(jié)高度，而排風(fēng)機(jī)可以檢測(cè)油煙濃度，已作出是否需要開(kāi)啟的決定。除了這些，每個(gè)房間的裝修風(fēng)格墻、壁顏色和溫度，都可以根據(jù)使用者的喜好自由更換。

二、國(guó)內(nèi)外智能家居發(fā)展?fàn)顩r

智能家居起源于20世紀(jì)80年代初，隨著大量電子家用電器的面市，家居生活電子化開(kāi)始實(shí)現(xiàn)；80年代中期，通過(guò)把家用電器、安全防范設(shè)備與通信設(shè)備各部分獨(dú)立的功能用途整合成一體，形成了家居生活自動(dòng)化的概念；到80年代末，隨著通信信息技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了利用總線(xiàn)技術(shù)把家居生活中各種家電、通信、安防設(shè)備進(jìn)行管理與監(jiān)控的商用系統(tǒng)，其在當(dāng)時(shí)被美國(guó)稱(chēng)為Smart Home，也就是現(xiàn)在智能家居的雛形。智能家居進(jìn)入21世紀(jì)后，其發(fā)展是多樣化的，技術(shù)實(shí)現(xiàn)的方式也更加豐富了。總的來(lái)講，智能家居發(fā)展過(guò)程大概包括四個(gè)階段。第一階段主要是利用兩芯線(xiàn)、同軸線(xiàn)進(jìn)行家庭組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了窗簾、燈光控制等功能。第二階段主要利用RS-485線(xiàn)、部分利用IP技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)安防、可視對(duì)講等功能。第三階段實(shí)現(xiàn)了家庭智能控制的系統(tǒng)化，控制主機(jī)產(chǎn)生，功能包括控制、安防等業(yè)務(wù)。第四階段全部利用IP技術(shù)，末端設(shè)備利用zigbee等技術(shù)，智能家居功能提供采用“云”技術(shù)，達(dá)到了可以根據(jù)用戶(hù)需求實(shí)現(xiàn)個(gè)性化，以及定制。近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)成為了全世界關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)題，全球公認(rèn)為其是繼互聯(lián)網(wǎng)之后最有價(jià)值的科技創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按制定的協(xié)議把所有物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)進(jìn)行信息通訊以及交換，來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化跟蹤、管理、識(shí)別、監(jiān)控和定位。物聯(lián)網(wǎng)的科技創(chuàng)新也為智能家居引入了新的定義，也擴(kuò)大了其展領(lǐng)域。

在國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)智能家居的公司中，其家庭內(nèi)部組網(wǎng)中多采用有線(xiàn)方武（如X-10），但是利用無(wú)線(xiàn)通信的。 大多是自己制定簡(jiǎn)單的協(xié)議，并沒(méi)有使用比較成熟的比較適用于智能家居的協(xié)議。國(guó)內(nèi)早期典型的智能家具系統(tǒng)有：海信的智能家居控制系統(tǒng)、科龍集團(tuán)研制的智能網(wǎng)絡(luò)家居系統(tǒng)等。他們的產(chǎn)品因?yàn)閹в胁煌臉?biāo)準(zhǔn)，為產(chǎn)品的相互兼容帶來(lái)無(wú)法避免問(wèn)題。2005年6月，以海爾為首的 “e家佳”和聯(lián)想牽頭的“閃聯(lián)”同時(shí)被信息產(chǎn)業(yè)部確定為推薦性標(biāo)準(zhǔn)，從而拉開(kāi)了數(shù)字家庭競(jìng)爭(zhēng)的序幕。到目前為止，智能家居系統(tǒng)的發(fā)展有了很大的進(jìn)展，其功能也越來(lái)越多樣化，其產(chǎn)品的兼容性問(wèn)題也得到了很大的改善。

三、智能家居的特點(diǎn)

1、節(jié)約能源：在不需要時(shí)，能源系統(tǒng)可以自動(dòng)關(guān)閉，這樣可以減少能源的浪費(fèi)，減低使用能源的費(fèi)用。

2、操作方便：智能家居系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程遙控接口。智能家居系統(tǒng)還可以把重復(fù)的工智能化。在您外出時(shí)，還可以控制家電。

3、安全性高：智能家居系統(tǒng)在緊急情況下可以防御壞人或報(bào)警。您可以在任何地方可以監(jiān)控家里的安全狀態(tài)，這樣可以保證您住宅的安全。

4、改變生活方式：您可以在家辦公，進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)議，孩子在家里上課，主婦在網(wǎng)上逛街等。生活中的大部分都可以利用互聯(lián)網(wǎng)在家進(jìn)行，不受時(shí)間地域的限制。智能化的生活工作方式與以往的生活工作方式有了很大區(qū)別。智能家居可以給人們帶來(lái)更為簡(jiǎn)單快捷的生活，在現(xiàn)在這個(gè)生活、工作節(jié)奏越來(lái)越快的社會(huì)，智能家居也可以為人們減少繁瑣家務(wù)、節(jié)約時(shí)間，讓人們有時(shí)間去休息，去教育子女，去鍛煉身體和進(jìn)修，使人們的生活工作質(zhì)量有了很大的提高。

四、智能家居的控制

智能家居應(yīng)該不需要依賴(lài)復(fù)雜的集成和布線(xiàn)，而是能夠感知環(huán)境、感知人，并且隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人與物、物與物的溝通將變得不再困難。手機(jī)不應(yīng)該是控制器，而應(yīng)該只是這些“管家們”和人溝通的一個(gè)管道。智能家居控制系統(tǒng)是由各個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)組合而成的，要根據(jù)需要，減少或者增加子系統(tǒng)，以滿(mǎn)足需求。另外，可以設(shè)置各種控制模式，如離家模式，回家模式，下雨模式，生日模式，宴會(huì)模式，節(jié)能模式等，極大滿(mǎn)足生活品質(zhì)需求，即插即用，特別用無(wú)線(xiàn)的方式，可以快速部署系統(tǒng)。

通過(guò)上述內(nèi)容簡(jiǎn)要介紹了智能家居設(shè)計(jì)的內(nèi)容，分析了其在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，詳細(xì)指出了其特點(diǎn)與有效控制形式，希望通過(guò)本論文能推動(dòng)智能家居的發(fā)展。

篇4

1 無(wú)線(xiàn)傳感器在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀

最近幾年，尤其是無(wú)線(xiàn)通信、集成電路和傳感器等技術(shù)的飛速發(fā)展，使得大批低成本、低功耗、多功能的無(wú)線(xiàn)傳感器占據(jù)了大量的市場(chǎng)。而隨之發(fā)展的還有無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)近幾年來(lái)在世界上有著廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)。它不僅僅是在在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、等傳統(tǒng)領(lǐng)域取得了巨大成就，還在醫(yī)療和護(hù)理領(lǐng)域也得到了快速發(fā)展。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家根據(jù)室內(nèi)的微塵來(lái)測(cè)量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺(jué)姿勢(shì)以及每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況。英特爾公司也推出了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭護(hù)理技術(shù)。利用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)將獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并且根據(jù)這些信息進(jìn)行護(hù)理，從而減輕護(hù)理人員的工作量。基于無(wú)線(xiàn)傳感器應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及其發(fā)展大潮，為我們研究的健康體檢系統(tǒng)提供了支撐和動(dòng)力。

2 基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的健康體檢系統(tǒng)

2.1 功能及設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要是通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)。通過(guò)表面粘貼的傳感器作為神經(jīng)系統(tǒng)使用，來(lái)對(duì)使用者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和整理，系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)提出幫助和解決問(wèn)題。根據(jù)已經(jīng)檢測(cè)的數(shù)據(jù)分析健康狀況并給予合適的意見(jiàn)，可以通過(guò)圖標(biāo)等形式顯示在智能終端。

2.1.1 通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取和整理

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通常由大量密集部署在某個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)以及一個(gè)或多個(gè)位于區(qū)域內(nèi)或區(qū)域附近的數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)組成。這些傳感器節(jié)點(diǎn)體積小，但配備有傳感器、嵌入式微處理器和無(wú)線(xiàn)收發(fā)器等器件，集信息采集、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線(xiàn)通信等功能于一體，能夠通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信和自組織方式形成網(wǎng)絡(luò)，可以檢測(cè)和處理監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境數(shù)據(jù)或目標(biāo)信息，并將所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)和信息傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)，從而協(xié)作完成指定的監(jiān)測(cè)任務(wù)。同時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)還可以通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)作為網(wǎng)關(guān)，與現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（如互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等）建立連接，使遠(yuǎn)程的監(jiān)控中心或終端用戶(hù)能夠使用采集到的數(shù)據(jù)和信息。該系統(tǒng)以智能終端設(shè)備的Android操作系統(tǒng)平臺(tái)，用戶(hù)通過(guò)手機(jī)與無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系，將無(wú)線(xiàn)傳感器處理后的數(shù)據(jù)反映到手機(jī)中，讓用戶(hù)可以隨時(shí)查看健康狀況。

2.1.2 無(wú)線(xiàn)傳感器進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)

通過(guò)表面粘貼的傳感器作為神經(jīng)系統(tǒng)使用，來(lái)對(duì)使用者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）進(jìn)行測(cè)量。該系統(tǒng)在腕環(huán)設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫用戶(hù)隨時(shí)了解自己的狀況，利用無(wú)線(xiàn)通信傳遞必要的信息，來(lái)感知和預(yù)報(bào)身體狀況。

2.1.3 無(wú)線(xiàn)傳感器系統(tǒng)對(duì)用戶(hù)提出幫助和解決問(wèn)題

根據(jù)已經(jīng)檢測(cè)的健康狀況，在后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比查找，針對(duì)不同用戶(hù)的各項(xiàng)身體指標(biāo)反饋不同的健康建議，并顯示在手機(jī)客戶(hù)端。

2.2 基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的健康體檢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)首先提示用戶(hù)進(jìn)行注冊(cè)，并設(shè)置賬戶(hù)名和密碼。注冊(cè)成功即可利用已經(jīng)注冊(cè)的用戶(hù)名和密碼登錄健康體檢系統(tǒng)中心，與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)用戶(hù)名和密碼進(jìn)行匹配，若匹配不成功則返回錯(cuò)誤信息，要求重新輸入；只有在匹配完全成功時(shí)，進(jìn)入系統(tǒng)的頁(yè)面，頁(yè)面設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.2.2 系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)表示層、控制層、業(yè)務(wù)邏輯層。表示層是處理數(shù)據(jù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，執(zhí)行通用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能。控制層主要是進(jìn)行函數(shù)間參數(shù)傳遞。業(yè)務(wù)邏輯層為了實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)接口函數(shù)，符合系統(tǒng)的功能。分層系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)已成功在軟件系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用。分層設(shè)計(jì)可以使系統(tǒng)分工，有利于系統(tǒng)修改與維護(hù)，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性。總會(huì)出現(xiàn)業(yè)務(wù)流程改造的情況，然而接口的功能。在系統(tǒng)的需求下，轉(zhuǎn)換調(diào)用順序可以實(shí)現(xiàn)不同功能，不用對(duì)接口進(jìn)行再次開(kāi)發(fā)，體現(xiàn)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。 細(xì)化系統(tǒng)三層把它們分為表示層、應(yīng)用層、服務(wù)層、實(shí)體域、數(shù)據(jù)層。各層之間相互連接相互貫通，體現(xiàn)了系統(tǒng)的連通性。表示層劃分為表示層和應(yīng)用層。功能是顯示系統(tǒng)的頁(yè)面情況，應(yīng)用層功能是進(jìn)行信息交換，通過(guò)參數(shù)傳遞并成功發(fā)送信息。服務(wù)層用XML語(yǔ)言，為業(yè)務(wù)類(lèi)服務(wù)提供業(yè)務(wù)功能接口。實(shí)體層是數(shù)據(jù)實(shí)體，通過(guò)數(shù)據(jù)驗(yàn)證和封裝完成數(shù)據(jù)。

其具體工作原理見(jiàn)圖2。

3 結(jié)論

本系統(tǒng)借助于現(xiàn)在日益發(fā)展起來(lái)的無(wú)線(xiàn)傳感器，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，收集和分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)，建立起健康體檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析檢測(cè)身體健康狀況，并且提供健康常識(shí)的查詢(xún)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析反饋健康狀況并且給予藥物治療的建議。

對(duì)于創(chuàng)建這樣一套健康體檢系統(tǒng)，基于所學(xué)的計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言及其容易開(kāi)發(fā)出來(lái)，但是在系統(tǒng)推廣上還有不足，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)完整性問(wèn)題、傳感器成本問(wèn)題及能源供給問(wèn)題，都需要進(jìn)一步改進(jìn)。

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作者簡(jiǎn)介

張曉丹（1995-），女，現(xiàn)為泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院2013級(jí)信息管理與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生。

孟凡燕（1994-），女，現(xiàn)為泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院2013級(jí)信息管理與信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)學(xué)生。

王浩淼 （1994-），男，現(xiàn)為泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院2014級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生。

喬晶（1982-），女，山東省萊蕪市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為泰山醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院講師。主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用，信息管理。

通訊作者簡(jiǎn)介