物联网在智能家居方面的发展和应用毕业设计29.docx
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物联网在智能家居方面的发展和应用毕业设计29
南京邮电大学
毕业论文
题目
物联网在智能家居领域的生长与应用
专业
信息治理与信息系统
学生姓名
潘文龙
班级学号
B070105B07010530
指导西席
张立凡
指导单位
经济与治理学院
日期：
年月日至年月日
结业设计（论文）原创性声明
本人郑重声明：
所提交的结业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究事情所取得的结果。
除文中已注明引用的内容外，本结业设计（论文）不包罗任何其他小我私家或团体已经颁发或撰写过的作品结果。
对本研究做出过重要孝敬的小我私家和团体，均已在文中以明确方法标明并体现了谢意。
论文作者签名：
日期：
年月日
摘要
（“摘要”之间空两格，接纳三号字、黑体、居中，与内容空一行）
智能家居作为家庭信息化的实现方法，已成为社会信息化生长的重要组成部分。
从小我私家、大众办事以及政府需求来看，凸显出生长智能家居财产的迫切性。
在国度鼎力大举推动产业化与信息化两化融合的大配景下，物联网将是智能家居财产生长历程中一个比力现实的突破口，对智能家居财产的生长具有重大意义。
物联网技能的生长与成熟，使得跨财产、跨领域技能和业务融合成为现实，并成为智能家居行业的财产化加快器。
在物联网给智能家居财产带来机会的同时，物联网和智能家居所面临的问题同样是不可忽视的，挑战与机会并存。
要害词：
物联网；智能家居；互联网；信息技能；
ABSTRACT
（接纳三号字、TimesNewRoman体字、加黑、居中、与内容空一行）
Intelligenthouseholdasafamilyofinformatizationofrealization,hasbecomethesocialinformatizationdevelopmentimportantcomponent.Frompersonal,publicserviceandthegovernmentneedstosee,whichhighlightstheurgencyofintelligenthouseholdindustrydevelopment.Incountriespromoteofindustrializationandinformationfusionoftwobigbackground,contentnetworkingisintelligencehouseholdindustrywillbeintheprocessofthedevelopmentofamorerealisticbreachofintelligenthouseholdindustry,thedevelopmentisofgreatsignificance.Contentdevelopmentandnetworkingtechnologiesacrosstheindustry,mature,makesinterdisciplinarytechnologyandbusinessamalgamationtobecomeareality,andbecomeintelligenthouseholdindustryoftheindustrializationoftheaccelerator.Forintelligenthouseholdincontentnetworkingindustrywithopportunitiesatthesametime,thethingnetworkingandintelligenthouseholdproblemsfacingisalsonotignore,thechallengeandopportunity.
Keywords：
Intelligenthousehold；tentnetworking；TheInternet；Informationtechnology；
目录
第一章绪论
1.1研究配景及其意义
物联网（InternetofThings,IoT）被预言为继互联网之后全球信息财产的又一次科技与经济浪潮,受到各国政府、企业和学术界的重视,美国、欧盟、日本等甚至将其纳入国度和区域信息化战略。
1991年美国麻省理工学院（MIT）的KevinAsh-ton传授首次提出物联网的看法。
1995年比尔·盖茨在《未来之路》一书中也曾提及物联网,但未引起遍及重视。
1999年美国麻省理工学院创建了“自动识别中心（Auto-ID）”,提出“万物皆可通过网络互联”,阐发了物联网的根本寄义。
早期的物联网是依托射频识别（RFID）技能的物流网络,随着技能和应用的生长,物联网的内涵已经产生了较大变革。
2005年国际电信联盟（ITU-T）公布的物联网陈诉[1]中提出:
通过一些要害技能,用互联网将世界上的物体都连接在一起,使世界万物都可以上网。
这些要害技能包罗通信技能、RFID、传感器、呆板人技能、嵌入式技能和纳米技能等。
在未来10年左右时间里,物联网将得到大范围应用,革命性地改变世界的面貌。
2004年日本总务省（MIC）提出u-Japan筹划[6],该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接,希望将日本建立成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会。
2009年7月,日本IT战略本部公布了日本新一代信息化“i-Ja-pan”战略[3],提出到2015年通过数字技能实现“新的行政革新”,使行政流程效率化、尺度化和透明化,同时推动电子病历、远程医疗、远程教诲等应用的生长。
韩国于2006年确立了u-Korea筹划[3,7],该筹划旨在创建无所不在的社会（ubiquitoussociety）,在民众的生活情况里建立智能型网络（如IPv6、BcN、USN）和种种新型应用（如DMB、Telematics、RFID）,让民众可以随时随地享有科技智慧办事。
2009年韩国通信委员会出台了《物联网底子设施构建根本筹划》[3],将物联网确定为新增长动力,提出到2012年实现“通过构建世界最先进的物联网底子实施,打造未来广播通信融合领域超一流信息通信技能强国”的目标。
2009年欧盟执委会颁发了欧洲物联网行动筹划[3],描绘了物联网技能的应用前景,提出欧盟政府要增强对物联网的治理,促进物联网的生长。
行动方案的主要内容为:
（1）增强物联网治理;
（2）完善隐私和小我私家数据掩护;（3）提高物联网的可信度、担当度和宁静性;（4）评估现有物联网的有关尺度并推动新尺度的制定;（5）推进物联网方面的研发;（6）通过欧盟竞争力和创新框架筹划（CIP）推动物联网应用;（7）增强对物联网生长的监测、统计和治理等。
2009年1月,IBM与美国信息技能与创新基金会（ITIF）智库组织配合向奥巴马政府提交了“再起的数字之路:
增加事情、提高生产率和再起美国的刺激筹划”发起陈诉[3],提出通过信息通信技能（ICT）投资可在短期内创造就业时机,美国政府如果新增300亿美元的ICT投资（包罗智能电网、智能医疗、宽带网络三个领域）,就可以创造出94.9万个就业时机。
2009年1月,在奥巴马就任总统后的首次美国工商业领袖圆桌集会上,IBM首席执行官发起政府投资建立新一代的智能底子设施,提议得到了奥巴马总统的积极回应,美国政府把宽带网络等新兴技能定位为振兴经济、确立美国全球竞争优势的要害战略,随后出台的总额为7870亿美元的《苏醒和再投资法》中对上述提议进行具体落实。
《苏醒和再投资法》中勉励物联网生长的政策主要体现在推动能源、宽带通信与医疗三大领域实施物联网应用。
我国在物联网领域与技能先进国度相比不算落后[3]。
2009年2月IBM大中华区首席执行官钱大群在2009IBM论坛上公布了“智慧地球”生长计谋;中国移动总裁王建宙多次体现物联网将会是中国移动未来的生长重点。
2009年8月温总理“感知中国”的发言把我国物联网领域的研究和应用开发推向了热潮,无锡市率先创建了“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、多所大学在无锡创建了物联网研究院。
物联网是继PC、互联网、无线通信技能之后第四次信息技能革命,有重大的科学意义和应用代价。
依靠物联网人类可以以越发精细和动态的方法治理生产和生活,到达“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改进人与自然间的干系。
物联网的出现将从生活、生产、社会、经济、政治、军事、科技等方方面面影响人类生活和世界。
凭据美国权威咨询机构FORRESTER预测[3],到2020年世界上物对物互联的业务与人对人通信的业务将到达30比1,因此物联网常被称为下一个万亿级的通信业务。
1.2主要研究内容及研究要领
物联网处于起步阶段,要害技能有待突破,应用和市场有待于生长。
未来10年中物联网技能和应
用将会得到长足进步。
物联网领域主要研究内容我们认为有下述几个方面[1-4,33]:
（1）物联网的网络架构:
物联网是基于现有网络的泛在融合网络,它应该既与现有网络兼容,又有自己奇特的网络架构。
那么物联网的网络架构究竟应该是怎样的?
现有的架构如何演进到物联网?
（2）物联网的通信技能:
无线通信、无线智能传感器网络、微型传感器、网络通信、多媒体通信及宽带通信等已经相对成熟,但这些技能与物联网的干系、物联网给通信技能带来的新的问题等还未有深入的研究。
与此相关的技能包罗传感技能、识别技能、发明技能、盘算技能、网络通信技能、嵌入式智能技能、软件技能等。
（3）物联网的数据融合:
物联网中有海量的物体信息数据,如那边置惩罚海量的多样的数据信息,并将差别类型的数据进行融合是物联网的技能难题之一。
（4）物联网的异构网络融合:
物联网本质上是泛在网络,需要融合现有的种种通信网络,并引入新的通信网络。
要实现泛在的物联网,异构网络的融合是一个重要的技能问题。
（5）物联网的智能终端:
智能终端的研究干系到物联网的感知延伸层能否得以实现。
现有的智能终端主要有智能手机、PDA等,如何将现有的智能终端用到物联网中大概开发物联网需要的智能终端是一个重要研究内容。
（6）物联网的信息宁静和保密:
宁静和隐私将会是物联网面临的最大挑战。
需要研究物联网的网络宁静体系结构和宁静技能,主要包罗物联网的物理宁静计谋、访问控制计谋、信息加密计谋以及网络宁静治理计谋、系统宁静技能、网络宁静技能、应用宁静技能、宁静治理体系结构等。
（7）物联网相关尺度研究:
物联网还没有全球统一的尺度,尺度的缺失将大大制约技能的生长和范围化应用。
尺度创建是物联网财产生长的首要先决条件。
（8）物联网应用和业务开发:
推动物联网快速生长必须实现一些应用领域的示范应用,因此相关技能的研究和应用系统的开发实现是推动物联网生长的重要途径。
可以通过“局部试点、重点示范”的财产生长模式来动员物联网财产的连续康健生长。
第二章物联网的概述
2.1物联网看法
物联网的英文名称为“TheInternetofThings”，简称：
IOT。
从字面上解释，物联网就是“物物相连的互联网”。
可以从两方面去理解：
其一，物联网是在互联网底子之上的延伸和扩展的一种网络，物联网的焦点和底子仍然是互联网；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息互换和通信。
关于物联网的界说到现在还没有一个统一的界说，有一个较为普遍认同的界说是物联网通过射频识别（RFID）装置、红外感到器、全球定位系统、激光扫描器等种种信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息互换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和治理的一种网络。
2.2物联网的生长
究其来源，其实只不外是在20多年前，提出的“泛在盘算”框架下的一个小分支。
但是物联网的第一次提出源于1999年，美国麻省理工学院创建Auto-ID研究中心，进行RFID技能的研发，将RFID与互联网结合，提出了产物电子代码（EPC）解决方案。
这是物联网的雏形，一直到现在为止，RFID的生长照旧物联网生长的重要部分。
2003年，美国《技能评论》提出传感网络技能将是未来改变人们生活的十大技能之首。
2005年，在突尼斯举行的世界电联陈诉中明确提出了“物联网”的看法，
国际电信联盟（ITU）公布了《ITU互联网陈诉2005：
物联网》。
近几年金融危机之后的苏醒时期，物联网看法迅速流行，受到各国政府的重视。
我国的《国度中恒久科学与技能生长筹划（2006－2020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将物联网列入重点研究领域。
2.3物联网相关技能
物联网技能不是对现有技能的颠覆性革命，而是通过对现有技能的综合运用。
物联网技能融合现有技能实现全新的通信模式转变，同时，通过融合也肯定会对现有技能提出革新和提升的要求，催生出一些新的技能。
在通信业界，物联网通常被公认为有3个条理从下到上依次是感知层、传送层和应用层，如图1所示。
如果拿人来比喻的话，感知层就像皮肤和五官，用来识别物体，收罗信息；传送层则是神经系统，将信息通报到大脑进行处置惩罚；应用层类似人们从事的种种庞大的事情，完成种种差别的应用。
物联网涉及的要害技能非常多，从传感器技能到通信网络技能，从嵌入式微处置惩罚节点到盘算机软件系统，包罗了自动控制、通信、盘算机等差别领域，是跨学科的综合应用。
（1）感知层
物联网的感知层主要完成信息的收罗、转换和收集。
感知层包罗两个部分：
传感器（或控制器）、短距离传输网络。
传感器（或控制器）用来进行数据收罗及实现控制，短距离传输网络将传感器收集的数据发送到网关或将应用平台控制指令发送到控制器。
感知层的要害技能主要为传感器技能和短距离传输网络技能，例如射频标识（RFID）标签与用来识别RFID信息的扫描仪、视频收罗的摄像头和种种传感器中的传感与控制技能、短距离无线通信技能（包罗由短距离传输技能组成的无线传感网技能）。
在实现这些技能的历程中，又涉及到芯片研发、通信协议研究、RFID质料研究、智能节点供电等细分领域。
（2）传送层
物联网的传送层主要完成信息通报和处置惩罚，传送层包罗两个部分：
接入单位、接入网络。
接入单位是连接感知层的网桥，它汇聚从感知层得到的数据，并将数据发送到接入网络。
接入网络即现有的通信网络，包罗移动通信网、有线电话网、有线宽带网等。
通过接入网络，人们将数据最终传入互联网。
传送层是基于现有通信网和互联网创建起来的层。
传送层的要害技能既包罗了现有的通信技能，如移动通信技能、有线宽带技能、大众互换电话网（PSTN）技能、Wi-Fi通信技能等，也包罗了终端技能，如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为种种行业终端提供通信能力的通信模块等。
（3）应用层
物联网的应用层主要完成数据的治理和数据的处置惩罚，并将这些数据与各行业应用的结合。
应用层包罗两部分：
物联网中间件、物联网应用。
物联网中间件是一种独立的系统软件或办事步伐。
中间件将许多可以公用的能力进行统一封装，提供应富厚多样的物联网应用。
统一封装的能力包罗通信的治理能力、设备的控制能力、定位能力等。
物联网应用是用户直接使用的种种应用，种类非常多。
物联网应用包罗家庭物联网应用，如家电智能控制、家庭安防等，也包罗许多企业和行业应用，如石油监控应用、电力抄表、车载应用、远程医疗等。
应用层主要基于软件技能和盘算机技能实现。
应用层的要害技能主要是基于软件的种种数据处置惩罚技能，别的云盘算技能作为海量数据的存储、阐发平台，也将是物联网应用层的重要组成部分。
应用是物联网生长的目的。
种种行业和家庭应用的开发是物联网普及的源动力，将给整个物联网财产链带来巨大利润。
2.4物联网的应用
物联网技能的生长在全球范畴内引发了一场新的信息财产浪潮，海内外许多财产都加大了对物联网研究开发的力度，积极将其应用于社会实践当中。
中国物联网财产的总体范围，将经历应用创新、技能创新、办事创新3个阶段，到2015年预计将凌驾1万亿，2020年将凌驾5万亿[23]，遍及应用于社会生产、治理和人们的日常生活中。
2.1物流治理物联网最重要的应用是现代物流领域，该领域筹划明确提出要把物联网作为生长的重点。
目前我国物流的本钱偏高，占总生产本钱的18~20%，虽然近年来有所下降，但仍远高于外洋水平，因此利用物联网技能来推动物流信息技能的应用和尺度体系的建立是物流财产下一阶段的首要事情[6]。
物联网在物流治理中的应用目标是通过物联网的建立，形成集成化的信息平台，实现物流系统的现代化。
具体来说，可以利用物联网相关技能对包裹进行统一编码，嵌入EPC标签，这样物流途中便可实时控，有利于实时发明物流历程中出现的问题。
另外通过射频识别技能读取EPC编码信息并传输随处置惩罚中心，可供企业和消费者查询，切实增强群众的满意水平，有效地提高了物流办事的质量[24]。
2.2都会治理
随着网络化的生长与实施，都会治理演化成静态的部件治理和动态的事件治理[25]。
在“智慧地球”和“数字都会”的理念指导下，物联网和3S等要害技能的支撑下，可以将都会治理中所需的疏散、独立的图像收罗点进行联网，实时进行远程监控、传输、存储和治理等业务。
通过创建都会EPC信息港、都会电子商务平台，把种种指挥中心资源应用平台紧密联系[6]建立可连续生长的都会治理信息底子设施和信息系统。
这样便为都会治理和建立者提供一种全新而又直观的治理东西，为都会统一的宁静的监控、存储和治理打下坚固的底子。
2.3智能交通
智能交通系统可以保障人、车、路与情况之间的相互交换，从而提高交通系统的宁静和效率，以到达掩护情况、低落能耗的作用[8]。
它主要包罗公交行业无线视频监控平台、智能公交站台、电子票务、车管专家和公比武机一卡通5种业务。
交通信息收罗是其中的要害子系统，它是生长智能交通的底子和前提。
在交通信息收罗中，可接纳非打仗式的磁传感器来定时收集和感知区域内车辆的速度、车距等信息，这些信息传送随处置惩罚中心，可对交通情况和车辆进行整体治理。
终端节点上安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器，还可监测路面状况、能见度和车辆尾气污染等[26]。
车辆上也可以配备RFID系统，为车辆制定唯一的身份标记，实现一车一卡有条治理，切实包管车辆的严格羁系和交通顺畅。
2.4农业生产
物联网在农业上的应用更为遍及，主要体现在远程控制与实时收罗两方面。
智能农业产物可以通过无线信号收发模块传输数据，实现对大棚温湿度的远程控制，如自动开启大概封闭指定设备，调治温湿度等情况条件。
还可实时收罗温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO2浓度等情况参数，随时进行处置惩罚，为农业综合生态信息自动监测、情况的自动控制和智能化治理提供科学依据[26]。
另外在产物出售方面，可以运用成熟的物联网传感技能，在生态农业基地与消费者之间搭建一个的网络销售平台。
这样消费者便可以通过实时的网络视频了解农副产物的种植全历程，对产物更具有信心。
2.5移动通信
物联网将成为中国移动未来的生长重点，现阶段中国移动主推的M2M是物联网的最普遍应用形式，已经在全国31个省、市、自治区开展了M2M业务。
目前，中国移动已经摆设凌驾300万台的M2M终端，年增长率凌驾80%[27]。
运用物联网技能，上海移动已首先为多个行业客户定制打造了具有差别针对性的整套无线综合应用解决方案，该方案集数据收罗、传输、处置惩罚和业务治理于一体，旨在使人们的生活越发便捷与智能。
别的，物联网还可以在产业监
控、大众宁静、司法治理、医疗办事、情况掩护和小我私家家庭等各个领域应用，生长前景十分辽阔。
从智慧地球到感知中国，物联网技能促进了人与物、物与物的交换，加快了物品与网络的融合，使我们的事情生活时时连通、事事链接，将成为世界经济苏醒的新亮点[6]。
第三章智能家居的概述
3.1智能家居的内涵
智能家居看法的起源很早：
20世纪80年代初，随着大量接纳电子技能的家用电器面市，住宅电子化开始实现；80年代中期，将家用电器、通信设备与宁静防备设备各自独立的功效综合为一体，又形成了住宅自动化看法；至80年代末，由于通信与信息技能的生长，出现了通过总线技能对住宅中种种通信、家电、安防设备进行监控与治理的商用系统，这在美国被称为SmartHome，也就是现在智能家居的原型。
智能家居在WiKi百科中界说如下：
以住宅为平台，兼备修建、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、办事、治理为一体的高效、舒适、宁静、便利、环保的居住情况。
进入21世纪后，智能家居的生长更是多样化，技能实现方法也越发富厚。
总体而言，智能家居生长大抵经历了4代。
第一代主要是基于同轴线、两芯线进行家庭组网，实现灯光、窗帘控制和少量安防等功效。
第二代主要基于RS-485线、部分基于IP技能进行组网，实现可视对讲、安防等功效。
第三代实现了家庭智能控制的会合化，控制主机产生，业务包罗安防、控制、计量等业务。
第四代基于全IP技能，末端设备基于zigbee等技能，智能家居业务提供接纳“云”技能，并可凭据用户需求实现定制化、本性化。
目前智能家居大多属于第三代产物，而美国已经对第四代智能家居进行了开端的探索，并已有相应产物。
近年来，物联网成为全球存眷的热点领域，被认为是继互联网之后最重大的科技创新。
物联网通过射频识别（RFID）、红外感到器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息互换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和治理。
物联网的生长也为智能家居引入了新的看法及生长空间，智能家居可以被看作是物联网的一种重要应用。
基于物联网的智能家居，体现为利用信息传感设备（同居住情况中的种种物
品松耦合或紧耦合）将家居生活有关的种种子系统有机地结合在一起，并与互联网连接起来，进行监控、治理信息互换和通讯，实现家居智能化。
其包罗：
智能家居（中央）控制治理系统、终端（家居传感器终端、控制器）、家庭网络、外联网络、信息中心等。
3.2智能家居建立的意义
典范的智能家居具有以下功效：
★家居宁静监控：
种种报警探测器的信息收罗,开关门报警等如门磁、紧急按钮、红外探测、煤气探测、火灾探测等,并向住宅小区物业治理和警署报警。
★家电控制：
利用盘算机、移动电话通过高速宽带接入,并对电灯、空调、冰箱,电视等家用电器进行远程控制。
★家居治理：
远程三表水、电、煤气!
传送收费。
★家庭教诲和娱乐：
如远程讲授、家庭影院、无线视频传输系统、在线视频点播、交互式电子游戏等。
★家居商务和办公：
实现网上购物、网上商务联系,视频集会。
智能家居的特点：
“科技改变生活”。
智能家居的应用将对我们的家庭生活和生活方法带来深远影响。
★节省用度:
在不需要时,能源消耗装置可以自动封闭,这样可以低落您的用度。
★使用方便:
自动化系统提供远程遥控接口。
自动化系统还可以把重复的事情自动化。
在您外出时,还可以调解或控制家电。
★宁静性高:
家庭自动化系统在紧急情况时可以防备暴徒或报警。
您可以在任何地方可以监控该宁静系统,这样可以包管您的家居宁静运行。
★改变生活方法:
你可以穿着丁恤在家办公,可以在家炒股、进行远程集会,主妇在网上逛街,孩子在家里上课等。
生活中的方方面面都可以通过互联网在家进行,不受时间空间的限制。
现代化的生活事情方法较以往有了很大区别。
智能家居可以为人们带来更为惬意轻松的生活,在生活、事情节奏越来越快的今天,家居智能化也可以为人们淘汰繁琐家务、提高效率、节约时间,让人们有更多的时间去休息、教诲子女、熬炼身体和进修,使人们的生活质有了很大的提高。
第四章智能家居中的物联网应用及问题阐发
4.1现有智能家居中物联网的应
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