智能家居系统开题报告文档格式.docx

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指导教师：

（教授）

2017年4月3日

1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势

一、课题研究的意义

随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，特别是现代计算机技术、现代控制技术、现代通信技术和现代图形显示技术的发展，人类开始迈入数字化和网络化为平台的智能化社会，开始出现诸如智能化仪表、智能化机器人、智能化汽车、智能化飞机、智能化高速公路、智能化家庭、智能化小区、智能化大厦、智能化城市等具有不同智能程度的产品、设备、工具，甚至工作环境和生活环竟,并且呈现高速发展的趋势。

伴随着数字化和网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世间的每个角落，成为一种不可阻挡的历史趋势。

这些现象都反映和体现了国际社会信息化和智能化的发展要求。

因此，家居智能化也是21世纪新概念住宅的必然趋势[1]。

智能家居与普通家居相比，它不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，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换功能，帮助家庭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，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

二、国内外研究现状

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，这在美国称为智慧屋（WH，WiseHome），在欧洲称为时髦屋（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，提出了家庭总线系统概念（HBS，HomeBusSystem），邮政省与通产省于1986年组织日本电子机械工业协会与电波技术协会共同组建HBS标准[2]。

2003年深秋,汉城对网络家电做了一次近距离的体验。

在进家前,通过手机接通了网络家电的中央遥控器,空调器在用户的旨意下,通过远程遥控开启所需要的温度,同时所有门窗将自动关闭来保证能源的有效利用。

同样,手机和遥控器还可以指挥其它电器工作,如遥控洗衣机洗衣、干衣,并通知用户衣服已经烘干,而且冰箱上的电脑显示器显示着冰箱内所存储的食品是否短缺并及时从网络上下单。

显示器还可以切换为电视机的功能,使用户及时的了解国内外新闻,同时可从网络上下载和欣赏电影节目。

等用户休息后,又可通过遥控器将所有灯具关闭。

面对舒适的网络家电生活,让用户感到一切尽在掌中。

2012年住建部制定了《国家智慧城市试点暂行管理办法》和《国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（试行）》；

工信部制定了《物联网“十二五”发展规划》，根据国家“十二五”规划纲要，智能家居是物联网产业重点发展的十大领域之一。

2013年11月，全国智能建筑及居住区数字化标准技术委员会正式发布了《中国智慧城市标准体系研究》[3]。

2015年11月1日住房城乡建设部发布了GB50314—2015《智能建筑设计标准》。

家居智能化是推进城市智慧化发展的重要环节，这些政策的出台为智能家居的发展提供了强大的后方保障。

在我国，虽然上世纪年代末,我国政府就给予了智能建筑与智能家居行业高度重视,加上各大公司和媒体的大力宣传,然而家庭智能化系统尚处于从无到有的初级阶段,智能化系统构成还没有统一的标准。

伴随着改革开放的不断深入,国内生活水平的不断提高,智能家居概念逐渐为普通家庭所接受。

面对如此大的潜在消费市场,国内各大厂商尤其是一些大型的企业利用自身的资金和技术等方面的优势,也加紧智能家居产品的研发和生产。

目前,中国的智能家居技术正在蓬勃的发展,并向着更加实用化、个性化、标准化发展[4]。

三、水平和发展趋势

随着社会经济水平的发展，现在人们的生活追求个性化、自动化，追求快节奏，追求充满乐趣的生活方式，家装要求的档次越来越高，生活家居要求一种人性化、智能化。

智能电子技术在现实生活中的智能家居电子产品中得到广泛应用。

而计算机网络与通讯技术的应用，给人们的家居生活带来了全新的感受。

智能家居正在日渐兴起，家居智能化成为一种趋势[5]。

智能家居是信息时代的产物，以计算机和网络技术为核心，渗透并应用到建筑行业，它的发展趋向于将建筑艺术与信息技术完美地结合，形成既有安全、舒适和高效等特性，又能将科学技术与文化艺术相融合的综合体。

根据目前科学技术的高速发展和各学科之间的信息交互越来越紧密的现状[6]以及人们群众物质消费水平的不断提高。

在未来，智能家居控制系统[7]大概有以下五个发展方向：

1．向“一体化系统集成”方向发展 

未来智能家居控制系统在设计上，需要实现管理自动化、监控安防、三表计量、可视对讲、火灾报警和电气设备监控六方面功能的集成一体化设计[8]，并进一步降低系统的设计成本，这是其未来发展的一个方向。

2．向面向节能环保方向发展 

智能化的本质之一是降低成本和提高效率，节能是降低成本的关键技术，环保是全球的要求，智能家居如何结合现有技术降低功耗、减少对家庭和小区的环境污染[9]，提高生活环境的质量，这些也是其未来发展必须考虑的因素。

衡量一个智能家居系统的成功与否，并非仅仅取决于系统的先进性、智能化和集成度，而是取决于系统在能够正确平稳运行的同时，它的设计和配置是否达到低成本、低功耗和高效率的要求，是否能够减少对家庭和小区的环境污染，是否实现了资源循环使用。

3．向仿人智能化、网络化、人性化方向发展 

家居智能化是未来家居生活发展的必然趋势，它是人们群众物质文化生活需求增长的标志，更是时代科技的进步和升华[10]。

仿人智能化是智能控制发展的必然趋势，它是当代高科技技术和生物学技术的高度综合和升华。

因此，家居的智能化也必然向仿人智能化方向发展；

网络化是信息技术、通信技术和计算机技术发展的必然趋势，是智能化的一个重要条件；

人性化体现了“以人为本”的思想，是科学技术发展的目的和最终归宿。

因此，也是智能家居未来的一个发展方向。

4．向规范化、标准化方向发展 

智能家居研发机构联合设计一套完整、通用且统一的无线通信协议标准，以方便协同合作和交流，促进智能家居行业的发展。

需保证不同厂商之间系统可以兼容与互联[11]。

系统的前端设备是多功能的、开放的、可以扩展的设备。

我国智能家居发展较晚，新技术、新产品层出不穷，标准和规范还在制定之中，并且产品的规范化、标准化方面仍存在着许多问题。

5．向具有“中国特色”的家居智能化方向发展

家居智能化系统需要大量的适合中国国情的产品和运行软件，目前国内开发的软硬件产品的种类较少，水平较低。

因此，这一方面的研究开发急需加强。

参考文献：

[1]林贤光．智能建筑-建筑发展的必然趋势和进步的标志[J].中国科学，2012,（5）:

18-30.

[2]程大章．智能住宅小区工程建设管理[M].上海：

同济大学出版社，2003.3.

[3]刘晓胜等．智能小区工程技术导论[M].北京：

电子工业出版社，2001.1.

[4]杨晓林．现代住宅小区智能化电气设计[J].建筑管理现代化，2005,

（1）:

25-28.

[5]陈龙．居住小区智能化系统与技术[M].北京：

中国建筑工业出版社，2002.10 

.

[6]刘晓胜，吴乐南等．我国智能小区发展的思考[J].低压电器，2003,

（2）:

1-15.

[7]于永权．智能家居网络的构架功能及发展[J].电子世界，2008,（3）:

15-22.

[8]许礼捷．室内监测报警系统的设计开发[D].南京：

东南大学，2007.

[9]韩江洪，张建军等．智能家居系统与技术[M].安徽：

合肥工业大学出版社，2005.10.

[10]徐欣，樊一华．智能家居：

现状、研究与思考[J].电子产品世界，2013,（3）:

1-28.

[11]蔡安妮，孙景鳌．多媒体通信技术基础[M].北京：

电子工业出版社，2000.

2.课题的基本内容，可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施

一、课题探究的基本内容

要设计的智能家居系统，应首先考虑设备的成本和系统的功能。

本文设计的智能家居系统主要通过住宅内的一些传感器，可以实时告知用户家庭里的情况，出现一些意外时候还可以报警。

另外，用户还可以通过个人手机短消息的方式对家里的电器设备进行远程控制,以便能够及时了解和控制家中电器及环境的状态。

图1.主要功能模块图

在熟悉原理的基础上，综合应用各种技术开发出一套简单的智能家居系统。

系统以STC89C52主芯片为控制芯片的系统，包括主控芯片模块，GSM模块，家庭终端传感器模块及其他可扩展的模块，设计出各个部分相应硬件电路图和对总体软件流程的概述，最后将各个部分综合在一起实现调试，完成初期预定的功能。

二、可能遇到的困难

（1）怎样才能通过使用手机，经由GSM模块对家庭里的各个电器实现远程操作。

（2）模块与模块质之间的接口应该如何设置与匹配，才能使得系统整体稳定，各个部分协调工作完成信息交互，正常工作。

三、解决问题的方法

（1）广泛查阅书籍和相关资料，多多学习新的知识及应用。

（2）对难以分析理解的，或者困惑的地方，积极向指导老师寻求帮助，在老师的指导帮助下解决问题。

3.课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析

一、研究手段

在前期准备阶段时，收集相关的文献资料，查阅中外文献，请教老师和同学讨论，学习掌握智能家居系统的各个模块部分的所需的基础知识。

参考类似的设计方法及资料，就本课题的内容进行酝酿和思考，确定自己的设计方案。

根据所查阅的资料和规范要求，结合本课题具体情况，进行选择、设计和整理，得出具体的模型，最后进行总结。

二、可行性分析

从智能家居的需求上看，随着生活水平的不断提高和对生活环境要求的提高，人们对智能化家居产品的需求在快速膨胀，智能家居使人们的生活质量大大提高，国家的现代化建设也不断使人们能负担这个新事物。

从智能家居的成本上看，随着集成技术的迅猛发展，微处理器等智能家居控制系统中涉及到的硬件成本也迅速降低，这也使本系统的硬件成本可控。

相信电子信息技术的发展，将使中国在不久的将来，迅速普及智能家居产品。

从技术上来看，本系统以嵌入式为基础的，随着嵌入式技术在最近几年得到了广阔的发展，比较明显的表现是嵌入式处理器的性能得到了显著提高，这保证了整个系统的硬件基础牢固，性能及其稳定性得到保证。

在软件方面，出现了大量支持嵌入式设备的软件，使嵌入式系统的开发的难度大大降低。

同时智能化家居的概念引入后得到广泛重视，相关的智能家居技术资料很丰富，这也使得在学习前人成果的前提下，进行创新成为可能。

（1）经济可行性：

主要是指该技术的研究在经济上是否可行。

本课题在中国属于朝阳行业，具有很大的市场潜力和发展前景，投资小，效益高，完全具有可行性。

（2）技术可行性：

这项技术在国内外已经日渐成熟，只是欧美，日本等国的普及大大超前国内，技术上，已经逐步拉近距离，并无明显的技术差距。

（3）社会可行性：

在欧美，日本等国已经相当普及，国内却因为成本较大，所以普及率不高，但随着人们生活水平的提高，日益增长的物质需求将改变人们的生活方式，并且符合国家倡导的高效节能政策，使这项技术在未来几年内，得到迅速的普及和应用。

指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量意见和对设计结果的预测）

指导教师（签名）

年月日

系审查意见：

系主任（签名）：

年月日