物联网技术在家用电器中的应用及其系统设计毕业论文.docx

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物联网技术在家用电器中的应用及其系统设计毕业论文

毕业论文

物联网技术在家用电器中的应用及其系统设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

随着人们生活收入的不断提高。

人们已经不再满足传统的衣食住行，而越来越多的关注如何提高自己的生活质量。

本论文研究旨在为人们的家庭生活提供更富人性化的智能家电产品及其系统设计，增进“人与物”、“物与物”、“人与人”之间的交流。

且智能家居利用物联网的网络通信技术、自动控制技术、音视频技术等对住宅内的家用电器、灯光照明进行智能控制。

因此研究的正是如何构建一个舒适的居住环境，让人们体验方便、快捷、人性化的家庭内部服务——智能家居。

同时介绍了物联网的基本概念、核心技术以及在物联网背景下智能家居行业的发展与应用。

今天在网络时代，人们的生活方式也随之改变，节奏加快，工作时间延长，工作压力不断增加，而空闲的休息时间却不断减少。

因此，人们迫切的希望能有智能化的家居产品出现，从而减轻人们日常生活的负担，由此家用电器的智能化将成为未来家电发展的主要趋势。

关键词：

人性化，物联网，智能家居，网络时代

Abstract

Withtheincreaseofpeople'slife. Peoplearenolongersatisfied the basicnecessitiesoflife,and moreandmoreattention onhowtoimprovetheir qualityoflife. Thispaper aimsto provideamore rich smartappliances product of people's familylife, topromote the"object", "things","people" theemotionalexchangebetween. TheuseoftheInternetofthings and smart HomeFurnishing network communicationtechnology, automaticcontroltechnology,audioandvideotechnology forresidential householdappliances, lighting intelligentcontrol. It isthestudyofhowto builda comfortablelivingenvironment,letpeopleexperiencethe convenience, fast,personalized service -- intelligent HomeFurnishing withinthefamily. Wealsointroducethebasicconcept ofInternetofthings, the coretechnologyand the networking development andapplicationofintelligent HomeFurnishing industry background. Today, intheInternetage,people'swayoflife haschanged, tospeedupthepace, worktime, work pressureincreases,whilethe free time isdecreasing. Therefore, peopleareeagerto have intelligent HomeFurnishing products, soastoreducethe burdenon the people'sdailylife, householdappliances, intelligent homeappliances willbecomethe maintrendofthefuture developmentofthe.

Keywords:

 humanization, networking, intelligent HomeFurnishing, network era

1绪论………………………………………………………………………………………1

1.1物联网的起源.......................................................................................................................1

1.1.1物联网的概述......……………………………………………………………………21.1.2物联网在国内外发展研究的情况………………………………………………........3

1.1.3物联网的关键技术……………………………………………………………….......4

1.2智能家居……………………………………………………………...................................4

1.2.1智能家居的概念……………………………………………………………................4

1.2.3智能家居应用…………………………………………………………........................5

1.2.4智能家居发展趋势……………………………………………………......................5

2.智能家居系统设计方案…………………………………………………………...................7

3.1智能家居系统总体设计思想………………………………..............................................7

3.2系统工作过程………………………………………………………….............................9

3.3应用技术分析…………………………………………………………............................9

3.3.1无线传输技术……………………………………………………..............................9

3.3.2GPRS技术……………………………………………………..................................10

3.3.3系统控制器技术…………………………………………………….........................12

3.4智能家居的系统设计…………………………………………………….............................13

3.4.1主处理器的选取…………………………………………………….............................13

3.4.2模块框架结构……………………………………………………....................................13

结论………………………………………………………………………………………….15

致谢…………………………………………………………………………………………16

参考文献……………………………………………………………………………………17

1绪论

1.1物联网的起源

1.1.1物联网的概述

物联网是新时期高科技技术的举足轻重的组合片段，也是“信息化”纪元的重要进化阶段。

其英文称谓是：

“Internetofthings”。

顾名思义，物联网其含义是指物与物通过传感设备和红外或无线识别技术与互联网技术紧密地连接起来，实现智能化管理这有两层含义：

其一，物联网的着力点和基本还是互联网，是在互联网基础上的拉伸和壮大的网络它概括互联网及互联网上全套的资源，兼容互联网所有的应用，兼容互联网所有应用，其二，其用户端拉开和扩展到了任何物料与物料之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。

利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人和物等由此新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，促成信息化、远程管理控制和智能化的网络。

物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，如进行全球、国际间、省际间、区域间的物流监控；对环境污染的监控；促成交通管理、家居、路灯控制智能化；各种类型的无障碍扫描收费；可进行各种类型数据的智能检索查询服务。

也因此被称为继微处理器、互联网之后领域信息产业发展的第三次浪潮。

物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。

因此，应用创新是物联网发展的基本，以用户感受为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

很显而易见，就时下的技术水准而言，相当长的一段时间内，“物联网”还将是不得不落实最最简单、最最基本的“物连网”。

1.1.2物联网在国内外发展研究的情况

近几年，物联网技术成为发展的热潮打破了人们的传统思维，物联网技术的目标是将所有的物品均与网络连接起来，系统可以自动实时的，对物体进行分辨、定位、追踪、监控并触发相应事件。

因为物联网技术的发展几乎涉及到了信息技术的方方面面，是一种凝聚。

2009年，中国政府提出了“感知中国”计划，要大力扶持物联网产业发展，并将物

联网上升为国家五大战略性新兴产业中的第二位。

同年８月7日，温家宝总理在江苏无锡调研时，对微纳传感器研发中心给予高度关注和评价，谈到把物联网中心设在无锡，辐射全国的总体想法。

温家宝总理指出“在传感网的发展上，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，“在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展”，“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫‘感知中国’中心”。

目前我国在国家重大科技项目、国家自然科学基金、国家“863”计划中已部署了物联网相关技术的研究。

在通信协议、芯片、协同处理、网络管理、智能计算等领域组织开展了技术攻关。

且物联网技术除在灾情监测、交通、物流、医疗、环保等领域已经开始应用外，在智能电网、智能安防等方面的应用也开始实施，我国已具有了一定的物联网基础，核心技术自主知识产权的缺乏是存在的问题，标准体系待建立等。

同时我国已形成了较完整的敏感元件与传感器产业，产业规模稳步增长。

我国形成了RFID低频和高频的完整产业链以及以京、沪、粤为主的空间布局，2009年市场规模达到85亿元并成为全球第3大市场。

我国仪器仪表产业连续多年实现20%以上的增长，2009年产值超过5000亿元，企业数量为5000多个，小型企业数量占比达到90%。

国外对物联网的研发一开始仅局限于条形码、RFID等技术在商业零售、物流领域应用，如美、欧、日、韩等少数国家。

随着远程通信技术以及计算技术等的发展，其应用已拓展到各种环境监测、安防保护、智能型基础设施等领域。

“智能型互联建筑”。

可以节约至少15%的能耗；开发电力、交通、医疗、银行等智能化以及城市间智能化。

2009年1月，在美国总统奥巴马与美国工商领袖的"圆桌会议"上，IBM公司CEO提出"智慧地球"的概念，即把传感器放到电网、铁路、桥梁和公路等物体中，能量极其强大的计算机群，能够对整个网络内部人员和物体实施管理和控制。

目前RFID技术正处于迅速成熟的时期，许多国家都将RFID作为一项重要产业予以积极推动。

1.1.3物联网的关键技术

从专业的角度来看，可以将物联网划分为三层：

感知层、网络层和应用层，它们分别对应着物联网的三项关键技术：

1.传感器技术

目前数字信号已经在很大范围内取代了模拟信号，而且对于计算机而言，它也只能识别数字信号。

如何获取数字信号，或者说如何将模拟信号转换成数字信号，就需要通过传感器技术来实现；传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。

可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。

由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。

世界各国都十分重视这一领域的发展。

相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。

2.RFID技术

RFID具有快速读写、距离远、长期跟踪管理等特点，被认为是21世纪最有发展潜力的信息技术之一，因为可以实现点对点的物对物的操作，在物联网发展中起着至关重要的作用。

RFID技术用于实现物联网真正意义上的物理性，借助相应的射频设备，各种物品和设备就像携带了一个“电子身份证”，更具智能化；借助无线网络技术，人与物之间可以展开“对话”，物体和物体之间也能进行“交流”。

RFID是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种环境之下。

RFID技术可同时识别多个标签，操作快捷方便。

RFID主要包括产业化关键技术和应用关键技术两方面，其中RFID产业化关键技术主要包括：

标签芯片设计与制造，例如低成本、低功耗的RFID芯片设计与制造技术，适合标签芯片实现的新型存储技术，防冲突算法及电路实现技术，芯片安全技术，以及标签芯片与传感器的集成技术等。

天线设计与制造：

例如标签天线匹配技术，针对不同应用对象的RFID标签天线结构优化技术，多标签天线优化分布技术，片上天线技术，读写器智能波束扫描天线阵技术，以及RFID标签天线设计仿真软件等。

RFID标签封装技术与装备：

例如基于低温热压的封装工艺，精密机构设计优化，多物理量检测与控制，高速高精运动控制，装备故障自诊断与修复，以及在线检测技术等。

RFID标签集成：

例如芯片与天线及所附着的特殊材料介质三者之间的匹配技术，标签加工过程中的一致性技术等。

读写器设计：

例如密集读写器技术，抗干扰技术，低成本小型化读写器集成技术，以及读写器安全认证技术等。

目前RFID技术的应用范围非常广泛。

3.网络技术

物联网在感知层获得大量数据后要进行远距离的传输，此时移动网络将是最主要的接入手段。

互联网络作为物联网的通道，要保证信息有序正确的流送，就依赖于安全可靠的中间传输机制。

随着物联网应用的发展、终端数量的增长，会产生非常庞大的数据流，在应用层就需要引入云计算中心处理海量信息，进行辅助决策。

云计算作为一种虚拟化、硬件/软件运营化的解决方案，可以为物联网提供高效的计算、存储能力，为泛在链接的物联网提供网络引擎。

此外，物联网中涉及关键技术还有中间件、客户端软件、用户卡鉴权和安全、远距通信（移动网/互联网等）、安全和隐私等。

1.1.4物联网发展的未来趋势

互联网和移动通信网的发展，改善了人与人之间的交流方式和交流效率，缩短了时间和空间的距离；而“物联网”引入了人与物之间的交流，成为改变人类生活的技术首选，其发展目标就是使人们在任意时间、任意地点都可以与任何物品相联，无疑为人类生活带来了革命性的变化。

如何立足国民经济和社会发展对物联网技术的重大需求，构建物联网新型体系结构，突破物联网设计和实施的关键技术，并以应用为导向来带动物联网技术的发展，需要继续加大对物联网基础平台和关键技术的投入，加快物联网标准的建立，并以需求来驱动物联网应用。

相信物联网的推广将会成为推进经济发展和社会进步的驱动器。

中国物联网产业的发展是以应用为先导，存在着从公共管理和服务市场，到企业，行业应用市场，再到个人家庭市场逐步发展成熟的细分市场递进趋势。

目前，物联网产业在中国还是处于前期的概念导入期和产业链逐步形成阶段，没有成熟的技术标准和完善的技术体系，整体产业处于酝酿阶段。

此前，RFID市场一直期望在物流零售等领域取得突破，但是由于涉及的产业链过长，产业组织过于复杂，交易成本过高，产业规模有限，成本难于降低等问题使得整体市场成长较为缓慢。

物联网概念提出以后面向具有迫切需求的公共管理和服务领域，以政府应用示范项目带动物联网市场的启动将是必要之举。

从而随着公共管理体制和服务市场应用解决方案技术的不断成熟、技术的不断整合和提升逐步，将形成比较完整的物联网产业链条，从而将可以带动各行各业大型企业随之的应用市场。

待各个行业的应用逐渐成熟后，带动各项服务的完善、流程的改进，应用市场才会随之成熟起来。

1.2智能家居

1.2.1智能家居的概念

智能的定义：

从感觉到记忆到思维这一过程，称为“智慧”，智慧的结果就产生了行为和语言，将行为和语言的表达过程称为“能力”，两者合称“智能”。

智能是知识与智力的总和。

智能家电的定义就是具备智能化和信息网络的功能，将现代信息技术、数字化技术、计算机技术应运于传统家电的产品，它具有远程控制、远程维护、自动报警和模糊记忆等特性。

智能家居是在互联网的影响之下物联化体现。

智能家居