智能家居远程监控系统设计—本科毕业设计论文Word格式文档下载.doc

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2008北京奥运提出了“数字奥运”的口号，建设部要求根据不同消费者的需要，推动家居数字化、建筑智能化技术及产品的发展，中国正迎来一个“数字城市”、“数字社区”建设与发展的热潮。

据国家建设部科技委智能建筑技术开发推广中心的报告称：

随着环保、健康、安全、舒适的智能家居逐步普及，家居智能化的比例会大幅增加；

按照智能家居发展的速度，智能家居市场对智能产品的需求量将大幅度的增长。

在未来几年里，国内的智能家居市场将会迅速崛起、膨胀。

1.2智能家居的发展与现状

智能家居是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，将与家居有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家居生活空间；

还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助家居与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生的安全性、舒适性，甚至合理控制各种能源的使用。

家居智能的基本目标是，将家居中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家居安防通过家居总线技术（HBS）连接到一个家居智能化系统上进行集中或者异地的监视、控制和家居事务性管理，并保持这些家居设施与住宅环境的协调。

1.2.1国外智能家居的发展与现状

20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，开始出现了住宅电子化（HE,HomeElectronics）的概念；

80年代中期，将家用电器、通讯设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体，形成了家居自动化概念（HA,HomeAutomation）。

80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为智慧星（WH,WiseHome），在欧洲称为时髦星（SH,SmartHome）。

当时日本正处于房产市场低迷时期，日本建设省在推进智能建筑概念时，抓住用于住宅的总线技术的契机，提出了家居总线系统概念（HBS,HomeBusSystem）。

而随着技术的继续发展和生物识别技术的实用性普及，智能化家居的概念才真正体现了其本意，在好莱坞科幻大片中看到的那种高度智能化的家居系统正在走进我们的生活。

1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在校内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家居智能化消化系统。

它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家居智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和软件配置等。

日本松下公司正在把“数码家庭”的概念应用到养老院。

养老院的所有房间都与局域网相连，装备多种测量仪器、触摸式显示屏、数码摄像机等，这样每个居住者的体温、血压等多项数据传送到护理中心，实现远程医疗护理。

美国麻省理工学院的实验室正在研究“智能房间”，通过生物传感器探测人的行为来自动控制和调节居住系统。

日本大型住宅公司MisawaHome为解救购房者对房屋防盗室，当遇到小偷闯入门时屋主可躲进去紧急避难，防盗室设有两道厚重的门，其中内门只要从里面上锁后，外部无法靠人力打开。

防盗室内装设电话专线，电话线埋在地下；

另外还可在屋内放置一个机器人，可以依歹徒恐吓的声音来反应，并出声求救，发挥报警求救功能。

1.2.2国内智能家居的发展与现状

智能家居在我国经历了近7年的起步阶段，发展速度缓慢，这主要是因为没有投入大量的资金，开发技术短期内也不成熟。

但是随着建筑智能化行业协会的成立及技术水平的不断提高，产品在市场上已逐步推广。

前期主要集中在一些分散的智能家居控制子系统的研究上，如三表抄送系统、门禁系统、可视对讲系统等。

随着集成技术、通信技术、互操作能力和布线标准的发展而不断改进，实现它们之间信息共享，使得系统安装方便、使用灵活。

目前，国内一些传统家电业的巨头如海尔、创维、TCL、科龙、海信等也开始进入智能化家居市场。

而先进入该区域的一些企业基本都推出了各自的产品，如清华同方推出的经济型的智能化家居设备“e-home数字家园”系统已经得到了一定程度的应用。

第二部分系统需求分析

经过前几年各商家、媒体对家居智能化概念性的宣传，现在消费者对智能家居产品已经不断熟悉。

针对国内市场的实际情况分析，消费者对远程抄表和物业管理兴趣索然，但是对家电控制、家居安防报警网络却情有独钟，所以目前众多企业都往这一方向发展。

而嵌入式技术在最近几年得到了广阔的发展。

嵌入式处理器的性能得到了显著地提高，这就为以嵌入式为基础的智能化家居系统的发展奠定了硬件基础，使较复杂的检测和识别算法在系统中得到应用。

在软件方面，出现了丰富的支持嵌入式设备的软件，使嵌入式系统的开发的难度降低，出现了大量专注于嵌入式的企业，使嵌入式开发中能得到良好的技术支持。

同时智能化家居的概念也更加明确，相关的智能化技术得到了显著地发展，使开发能获得大量先进的资料。

2.1系统功能性需求分析

智能家居系统采用手机作为远程终端。

该系统工作时，由手机发出中文短消息命令，操作命令经过GSM移动通信网络传送给GPRS模块，智能家居控制系统通过GPRS模块接收操作命令并进行判断处理。

如果是家电控制命令，则经继电器驱动电路控制相应的家电动作，如果是数据采集命令，智能家居控制系统则控制GPRS模块将用户所要的数据以中文短信息的形式发给作为远程控制终端的手机。

当家居出现有人入室盗窃或火灾迹象时，门磁传感器或烟雾传感器发出报警信号，经光电耦合电路送给智能家居控制系统，智能家居控制系统判断处理后通过GPRS模块采用中文短信的形式向预先指定的手机发送报警信息。

用户通过手机或Internet实现对家电、灯光、窗帘、门禁、安防等基础设施及室内环境的远程实时监视与控制，同时还可自动完成三表（水、电、气）的抄表工作。

智能家居系统远程控制系统的具体功能如下。

★空调远程启停控制：

在夏季，用户回家前可以用手机发出打开空调命令使室温在用户到家时达到理想的温度。

如果用户发现离家时空调忘记关闭，可以通过手机发出命令关闭空调。

★供热阀远程启停控制：

在冬季，用户回家前可以用手机发出打开空调命令，使家居供热系统工作。

家中无人时关闭供热系统，这样可合理地节约能源。

★热水器远程启停控制：

当用户在回家后需使用热水，可以提前通过手机发出热水器启动命令，以满足使用需要。

★防盗报警功能：

系统在布防后，若房间的门或窗被强行打开，系统会立即发出防盗报警短消息至用户手机，远方的用户在接收到报警短信后，确认家居有被盗迹象可远程启动家居内声光报警器，对入室窃贼起威慑作用。

★防火报警功能：

系统在厨房内设置烟雾传感器，当烟雾浓度达到报警限时系统发出报警短消息给远方用户手机。

★家电工作状态远程采集功能：

如果用户想要了解远方家居内家电设备的工作状态，可通过手机发出家电工作状态查询命令，系统会根据查询命令发出指定家电或所有家电设备的工作状态短消息到用户手机。

★家居室温远程采集功能：

系统的温度传感器实时监测家居内的室温，如果用户想了解家居内的室温，可通过手机发出温度采集命令，系统会将当前的室温以短消息的形式发给用户。

★其他功能：

系统具有较强的扩展能力，可以方便的扩展其他功能。

2.2系统非功能性需求分析

2.2.1系统的技术指标

远程监控命令和信息显示：

全部远程监控命令和显示信息均以中文短消息的形式表示。

监控命令发出后系统的动作响应时间小于10秒。

系统对监控命令具有容错性，当所发出的命令短信不完备或有错误时监控系统将不工作。

★通信指标：

符合GSM短消息业务标准。

中国移动通信网络或中国联通通信网络覆盖范围广，除因网络状况拥挤或SIM卡欠费等客观因素外，保证用户在任何时间、任何地点都可以实现对家居的远程监控。

★防盗报警指标：

门窗打开隙缝大于1.5cm，系统发出防盗报警信息，远方手机在15秒内收到报警短信。

★烟雾报警指标：

灵敏度符合国际GB4715-93；

烟雾浓度达到报警值后15秒之内远方手机收到报警信息。

★家具室温测量：

测量范围为-55℃～+125℃，当温度在-10℃～+85℃之间时测量误差为0.5℃，手机短消息的温度显示值精确到个位时，温度采集响应时间小于30秒。

2.2.2智能家居无线技术概述

1GPRS技术简介

通用分组无线业务（GenevalPacketRadioServ－ice,GPRS）以分组交换技术为基础，采用IP数据网络协议，使现有GSM网的数据业务突破了最高速率9.6Kb/s的限制，最高数据速率可达171.2Kb/s。

GPRS具有永远在线、高速传输、按流量计费、减少无线资源浪费及通信成本低等优点。

2蓝牙技术简介

蓝牙技术是一项新兴得技术，它的主要目的是在全世界建立一个短距离得无线通信标准。

它使用2.4～2.5GHzISM（IndustryScientificMedical）频段传送语音和数据。

运用成熟、实用、先进的无线技术来代替电缆，它提供了低成本、低功耗的无线接口，使所有固定和移动设备通过微微网PAN（Per2sonalAreaNetwork）连接起来。

这样，人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制。

第三部分系统设计

3.1概要设计

　　智能家居系统远程监控系统的核心部分是一个嵌入式Web服务器，系统集有线与无线两种通信方式于体，用户可以通过手机或PC机登陆家中的嵌入式Web服务器，通过用户名和密码验证之后，便可以查看或控制家用电器、灯光、窗帘、门禁、安防等基础设施；

系统带有LCD和键盘，具有良好的人机界面；

用户可以通过键盘设定系统所需要的参数；

系统具有丰富的可扩展接口，如A/D转换接口、无线蓝牙接口、RS485接口、GPRS接口、以太网接口。

系统的总体结构设计如图3-1所示。

图3-1系统的总体结构图

3.2系统方案设计

3.2.1系统整体软硬件方案设计

在智能家居的诸多功能中，人们最关心的是家居安防和家电控制的实现，所以本系统方案的着眼点放在家居安防和加点控制功能的实现。

如