智能家居設(shè)計(jì)論文范文第1篇

（1）家居安全防盜報(bào)警對陌生人入侵、空調(diào)室外機(jī)被盜等情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)，語音警告，短信通知主人。

（2）家居溫度濕度控制對環(huán)境的溫濕度測量監(jiān)控，并在設(shè)置的相應(yīng)模式下進(jìn)行報(bào)警等。

（3）家居氣體質(zhì)量監(jiān)測空氣質(zhì)量、有害氣體檢測，火災(zāi)等室內(nèi)參數(shù)檢測，并在設(shè)置的相應(yīng)模式下進(jìn)行報(bào)警等。

（4）家居遠(yuǎn)程無線控制存在安全隱患時(shí)，如主人外出時(shí)忘記關(guān)閉煤氣閥門或家中用電設(shè)備等，立刻通過GSM模塊發(fā)送短信通知主人。

2方案設(shè)計(jì)

2.1整體方案框圖

本系統(tǒng)采用51平臺(tái)，系統(tǒng)主控制器由STC公司的15F2K61S2單片機(jī)構(gòu)成，顯示模塊為液晶LCD12864，無線通信模塊為SIM800E，由15F2K61S2單片機(jī)通過各種傳感器數(shù)據(jù)的采集，從而根據(jù)系統(tǒng)程序的設(shè)定完成數(shù)據(jù)的處理、各模塊的通信和控制等。

2.2硬件設(shè)計(jì)

（1）家居安全防盜報(bào)警當(dāng)家中有人時(shí)，在門上設(shè)置電磁開關(guān)、在窗戶玻璃設(shè)置探測器、紅外探測設(shè)備、紅外人體感應(yīng)模塊、聲光報(bào)警器、視頻監(jiān)控設(shè)備等，當(dāng)家人出門后，防盜報(bào)警設(shè)備均開啟設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時(shí)，觸發(fā)人體感應(yīng)傳感器，家庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并且在12864液晶屏上面顯示報(bào)警，同時(shí)通過GSM短信通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門，另外，通過程序可設(shè)定報(bào)警裝置的等級和報(bào)警器的靈敏度。

（2）家居溫度濕度控制包含溫度傳感器、濕度傳感器。可以獲得環(huán)境的溫度、濕度。為了獲得精確的濕度、氣壓和溫度數(shù)據(jù)，我們分別選用了DHT11濕度傳感器和DS18B20溫度傳感器，DHT11濕度模塊也可以輸出溫度數(shù)據(jù)，但是精度較差，為此我采用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度的采集，電路連接圖如圖4。

（3）家居氣體安全監(jiān)測當(dāng)室內(nèi)有害氣體超過正常標(biāo)準(zhǔn)時(shí),它將通過傳感器向主控制器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。因?yàn)橛泻�氣體分布不同，密度大于空氣的氣體，感應(yīng)器放在氣體源的下方。密度小于空氣的氣體，感應(yīng)器放在氣體源的上方，則在家里設(shè)置多個(gè)有害氣體傳感器作為檢測源，例如：當(dāng)采集到煤氣泄露時(shí)，聲光報(bào)警啟動(dòng)。綜合考慮，選擇MQ-2氣體傳感器，當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號(hào)。MQ-2氣體傳感器對液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想，這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器，而MQ-2傳感器已經(jīng)封裝成模塊，使用起來更加便捷設(shè)計(jì)要求符合。（圖5）

（4）家居遠(yuǎn)程無線控制遠(yuǎn)程無線控制采用SIM800E，模塊的工作電壓為3.3—5.5V,可以工作在EGSM900MHz和DCS1800MHz兩個(gè)頻段,所在頻段功耗分別為2w(900M)和1w(1800M)，GSM模塊具有基于GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的所有基本功能，模塊有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息、第三組的二類傳真、以及2.4k,4.8k,9.6k的非透明模式。對SIM800E的操作均采用AT指令，其包括GSM語音和短消息的控制。根據(jù)AT指令的GSM07.05標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)送或接受中文或中英文的混合短信息必須采用PDU模式，如果只是傳送英文和數(shù)字信息，采用TEXT模式，其工作流程圖如7所示。

3結(jié)束語

智能家居設(shè)計(jì)論文范文第2篇

關(guān)鍵詞：智能家居系統(tǒng) 櫥柜融合 設(shè)計(jì)研究

中圖分類號(hào)： TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2023）05（a）-0000-00

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷向前發(fā)展，人們逐漸進(jìn)入到信息化時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)使得我們的生活變得更加的多樣化和智能化，其提高了我們的生活品質(zhì)和工作的環(huán)境質(zhì)量。隨著信息化程度不斷加劇，智能化已經(jīng)成為主要的發(fā)展趨勢，在家具設(shè)計(jì)過程中，智能化家居系統(tǒng)也逐漸的應(yīng)用到家具設(shè)計(jì)的各個(gè)方面。我國的智能家居系統(tǒng)建設(shè)開始于二十世紀(jì)九十年代末期。最近幾年隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷飛速發(fā)展，我國的智能家具系統(tǒng)應(yīng)用到家具設(shè)計(jì)的很多領(lǐng)域當(dāng)中，其中各項(xiàng)技術(shù)也逐漸滲透入平常百姓的家中。本文主要結(jié)合櫥柜家具設(shè)計(jì)就智能家居系統(tǒng)的概念和功能進(jìn)行論述，并提出了設(shè)計(jì)的原則和方法，以供同人借鑒。

1智能家居的概念分析

智能家居概念最早出現(xiàn)在美國，其主要是以為住宅為基礎(chǔ)，通海包含了建筑設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信以及信息家電和設(shè)備的自動(dòng)化為一體的高效、綜合的管理平臺(tái)。智能家居主要是利用現(xiàn)代信息技術(shù)，綜合對家具進(jìn)行布局，將與生活息息相關(guān)的各種系統(tǒng)有效的結(jié)合在一起，不斷對人們的生活方式進(jìn)行優(yōu)化，幫助居民合理的對時(shí)間進(jìn)行安排，從而增加居住的安全性，更好解決經(jīng)濟(jì)成本，提高居民時(shí)間的利用率。

2智能家居系統(tǒng)的主要功能分析

智能家居在住宅中應(yīng)用的最終目的是為了提高居民的居住生活質(zhì)量，保證居住的安全性和舒適性。隨著最近幾年人們的居住需求發(fā)生改變，住宅職能化將會(huì)得到不斷的發(fā)展和進(jìn)步，而智能家居系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)將會(huì)變得越來越復(fù)雜化和大型化。各個(gè)子系統(tǒng)在承擔(dān)自己任務(wù)的同時(shí)也對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)起著十分重要的作用。智能家居系統(tǒng)提供的主要功能包括以下幾個(gè)方面：首先，家庭聯(lián)網(wǎng)功能。通過智能家居控制器上的各種功能鍵，可以將電腦的網(wǎng)絡(luò)與家具系統(tǒng)進(jìn)行連接，組建成家庭局域網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還可以使用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)賬號(hào)上網(wǎng)，節(jié)省更多的費(fèi)用；其次，短信收發(fā)功能，通過系統(tǒng)的液晶控制面板，可以接受網(wǎng)絡(luò)提供的各種信息，同時(shí)也可以通過用于的智能手機(jī)對家具進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制和操作，發(fā)出相應(yīng)的指令；再次，防盜報(bào)警功能。通過接入各種監(jiān)控探頭，可以根據(jù)防盜的需求隨時(shí)的布置，選擇在哪一個(gè)區(qū)域開展監(jiān)視；第四，防災(zāi)報(bào)警功能。通過接入煙霧探頭，瓦斯探頭和水浸探頭能夠全天監(jiān)控房間內(nèi)實(shí)際情況，特別是廚房內(nèi)的有無火災(zāi)、煤氣泄漏和溢水、漏水現(xiàn)象的發(fā)生，并能夠保證在系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警質(zhì)量之后，能夠促使系統(tǒng)將相應(yīng)的閥門關(guān)閉，確保住宅和居民的安全；第五，定時(shí)功能。通過無線遙控器或者液晶顯示面板，設(shè)計(jì)檢點(diǎn)的啟動(dòng)和停止計(jì)劃，特別是可以利用定時(shí)功能與櫥柜家具進(jìn)行融合，能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)做飯清潔和清理，例如利用夜間的電費(fèi)比白天便宜的現(xiàn)實(shí)情況，實(shí)施熱水器定時(shí)的開啟和停止功能，能夠更好的實(shí)現(xiàn)節(jié)約電費(fèi)的目的；第六，遠(yuǎn)程控制功能。利用智能家居的遠(yuǎn)程控制功能能夠?qū)崿F(xiàn)對櫥柜家具的定時(shí)啟動(dòng)和停止，例如對家庭和廚房內(nèi)的家用電的器開關(guān)布撤防等；最后，聯(lián)動(dòng)防控功能。這個(gè)能夠便于用戶能夠設(shè)計(jì)靈活的設(shè)計(jì)方案，例如煤氣泄漏，水管泄漏之后，聯(lián)動(dòng)就會(huì)開啟排風(fēng)功能和排水功能，保證居住環(huán)境的安全性，這些聯(lián)動(dòng)控制都是在同一個(gè)液晶面板上完成的。

3系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

3.1設(shè)計(jì)的原則分析

3.1.1個(gè)性化原則

智能家居在設(shè)計(jì)過程中，最大的特點(diǎn)就是保證了設(shè)計(jì)的個(gè)性化。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中會(huì)結(jié)合住宅的實(shí)際特點(diǎn)、住戶的實(shí)際經(jīng)濟(jì)條件和個(gè)人的愛好綜合進(jìn)行確定。在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合櫥柜家具的是情況應(yīng)該做全面的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。因?yàn)檎麄�(gè)智能家居系統(tǒng)是與小區(qū)和周圍環(huán)境是相互聯(lián)系的。因此，住戶在選擇設(shè)計(jì)方案時(shí)，除了要整合住宅內(nèi)部的實(shí)際情況，還應(yīng)該重視與小區(qū)的智能化系統(tǒng)有效融合。所以，住戶在選擇安裝各種系統(tǒng)過程中也應(yīng)該充分對目前小區(qū)的智能化系統(tǒng)應(yīng)用的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行全面分析，保證住宅內(nèi)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與小區(qū)對應(yīng)的系統(tǒng)向適應(yīng)。在智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，除了保證系統(tǒng)與住宅背部櫥柜家具更好的融合之外，還應(yīng)該預(yù)留一步外部接口，這樣在只能小區(qū)有了這些子系統(tǒng)的功能之后，與住宅進(jìn)行對接直接通過這些接口接入就行，不需要重新進(jìn)行建設(shè)，這樣操作起來也就更加方便。

3.1.2按照需求設(shè)置

在進(jìn)行智能家居系統(tǒng)設(shè)置過程中，首先應(yīng)該對住戶的需求，個(gè)人喜好以及風(fēng)格進(jìn)行全面的分析，并注意結(jié)合住宅內(nèi)部家具的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。需要明確的是，智能家居在設(shè)計(jì)過程需要很長的一段建設(shè)時(shí)間，不能一蹴而就，應(yīng)該按照住宅內(nèi)部的實(shí)際情況和用戶的需求有選擇性的進(jìn)行建設(shè)。智能家居系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中會(huì)涉及到很多專業(yè)領(lǐng)域，很多用戶對這些專業(yè)領(lǐng)域還不是十分熟知。因此，很多系統(tǒng)和軟件都是采用模塊化方式進(jìn)行安裝的，這就要求在安裝過程中選擇合理的模塊部件進(jìn)行整合和集成。

3.2設(shè)計(jì)步驟分析

智能家居系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該按照以下幾個(gè)步驟進(jìn)行，首先，設(shè)計(jì)配置家具的布線系統(tǒng)，完善家具網(wǎng)路系統(tǒng)建設(shè)，對電話系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)以及智能燈光系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)行建設(shè)；其次，對于有條件或者對于智能家居系統(tǒng)比較了解的用戶可以選擇智能控制器。通俗的講，一個(gè)完整的智能家居系統(tǒng)需要有一個(gè)對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面控制的控制器，但是對于一些資金和了解程度不足的用戶建議不要使用控制器；最后，選擇安裝其他的家庭只智能化設(shè)備和家具產(chǎn)品，在安裝過程中應(yīng)該保證系統(tǒng)能夠很好與家庭中的中央空調(diào)、整體廚衛(wèi)家具以及環(huán)境控制產(chǎn)品有效的融合。而對于一些已經(jīng)成熟的網(wǎng)絡(luò)家電，例如網(wǎng)絡(luò)電視等家具設(shè)備在價(jià)格合理的基礎(chǔ)上也可以選擇購買。

參考文獻(xiàn)

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[4] 王玨，郭斯宏. 下一代智能家居系統(tǒng)的概念和實(shí)現(xiàn)[J]. 智能建筑與城市信息. 2023（10）

智能家居設(shè)計(jì)論文范文第3篇

關(guān)鍵詞：智能家居；ZIGBEE；家庭自動(dòng)化；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；Android；移動(dòng)應(yīng)用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2023.11.126

0 引言

隨著21世紀(jì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們對智能化生活的要求越來越高，智能家居產(chǎn)品如雨后春筍般發(fā)展，之前各式高端大氣的智能家居逐漸進(jìn)入平民家庭。但是傳統(tǒng)智能家用電器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，過分注重智能性與用戶體驗(yàn)，導(dǎo)致了很多設(shè)備在待機(jī)狀態(tài)下能量損耗巨大，在總體上浪費(fèi)了大量電能。作者馬芳在論文[1]中提出過利用智能開關(guān)的定時(shí)閉合斷開來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的方法，這種實(shí)現(xiàn)方式雖然斷電時(shí)效性高，但是缺乏對一些關(guān)鍵電器設(shè)備的用電分析，容易造成節(jié)能錯(cuò)誤而帶來的家庭用電質(zhì)量下降，給客戶帶來不好的體驗(yàn)。 針對當(dāng)前智能家居節(jié)能形勢，本文提出了ZIGBEE與ANDROID平臺(tái)的智能家居節(jié)能系統(tǒng)，通過更有說服力的用戶用電習(xí)慣數(shù)據(jù)分析對各智能家居設(shè)備分配節(jié)能時(shí)段，定制更靈活的智能家居待機(jī)環(huán)境，重點(diǎn)解決智能家居待機(jī)功率消耗問題。

1 ZigBee相關(guān)技術(shù)與待機(jī)能耗

1.1 ZigBee技術(shù)解析

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，主要適合于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入到各種設(shè)備中，同時(shí)支持地理定位功能。

作為一種無線通信技術(shù)，ZigBee具有如下特點(diǎn)：功耗低，成本低，時(shí)延短，網(wǎng)絡(luò)容量大，高可靠性。 同時(shí)它也是一種無線連接，可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（歐洲流行）和915 MHz（美國流行）3個(gè)頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi)，但可以繼續(xù)增加。

1.2 待機(jī)功率損耗

待機(jī)能量研究。張友軍等研究待機(jī)能量的專家學(xué)者在論文[2]指出電器在待機(jī)狀態(tài)下的消耗功率不容忽視，而所謂的待機(jī)狀態(tài)，指的是電器在不執(zhí)行任何功率或者執(zhí)行某些功能時(shí)候電器功率都達(dá)到最小化的情況。如今的智能家居電器，則大多增加了待機(jī)模式，有一些也稱為睡眠模式。設(shè)計(jì)者通常為了追求用戶體驗(yàn)和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與協(xié)調(diào)器的實(shí)時(shí)通訊，在內(nèi)部編程設(shè)定了電器設(shè)備的能耗監(jiān)測模塊，這也就意味著單單依靠粗放的智能家居管理系統(tǒng)，智能性質(zhì)使得更多的家電始終保持待機(jī)狀態(tài)，以便衛(wèi)星，微波，WIFI等通訊網(wǎng)絡(luò)連接，這會(huì)大大造成待機(jī)功率的損耗。

2 基于ZigBee的智能家居節(jié)能系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

從技術(shù)架構(gòu)層面上看，智能家居節(jié)能系統(tǒng)分為執(zhí)行層、通信層和應(yīng)用層。執(zhí)行層主要負(fù)責(zé)環(huán)境信息，用電功率信息和上層指令的執(zhí)行，如各個(gè)智能家電。通信層作為應(yīng)用層和執(zhí)行層間信息傳遞的橋梁，比如家庭網(wǎng)關(guān)與協(xié)調(diào)器。應(yīng)用層則是進(jìn)行采集數(shù)據(jù)分析、對情景進(jìn)行邏輯判斷和提供人機(jī)交互界面等。

整體系統(tǒng)運(yùn)作流程分為指令調(diào)度方式和智能數(shù)據(jù)分析方式。指令調(diào)度方式：用戶通過安卓的APP軟件進(jìn)行3G/WIFI等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行指令發(fā)送，家庭網(wǎng)關(guān)接收信息后，進(jìn)行用戶認(rèn)證，確認(rèn)用戶權(quán)限符合后將應(yīng)用層指令幀轉(zhuǎn)換為硬件的指令編碼傳遞到協(xié)調(diào)器，最后由協(xié)調(diào)器判斷指令編碼進(jìn)行智能家居的電路開關(guān)調(diào)節(jié)等操作。

智能數(shù)據(jù)分析方式：協(xié)調(diào)器通過電路中的功率傳感器實(shí)時(shí)發(fā)送指令編碼給家庭網(wǎng)關(guān)，由家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，并分配時(shí)間段與信號(hào)幀傳輸?shù)接脩鬉PP上。用戶APP后臺(tái)擁有智能待機(jī)規(guī)律算法，實(shí)時(shí)分析獲取的數(shù)據(jù)并進(jìn)行排序歸檔，并通過每個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行決策樹運(yùn)算，得出用電預(yù)測結(jié)論來提醒用戶斷電節(jié)能。

2.2 硬件架構(gòu)

ZigBee芯片引用論文[6]硬件設(shè)計(jì)，選用32位基于Cortex-M3 ARM核心片上系統(tǒng)EM357，集成了2.4G與IEEE802.15.4兼容的無線收發(fā)器；使用192KB閃存和12KBRAM存儲(chǔ)；具有較高的抗干擾性，可以與其他2.4G網(wǎng)絡(luò)共存；同時(shí)具有產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)AES-128的加密引擎；硬件支持網(wǎng)絡(luò)級調(diào)試；可以作為ZigBee協(xié)調(diào)器，路由器或者終端設(shè)備。

硬件的主要設(shè)計(jì)包括家庭網(wǎng)關(guān)和終端節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)，下面以家庭網(wǎng)關(guān)為例。

為了充分利用Android移動(dòng)端的資源和高計(jì)算能力，家庭網(wǎng)關(guān)采用用ZigBee USB Dongle方式實(shí)現(xiàn)。Prolific公司的PL2303HXD芯片是一款支持USB轉(zhuǎn)串口的橋控制器，可在Android系統(tǒng)上以USB形式來提供串口功能。

2.3 網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

（1）家庭網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)采用了QT這款老牌嵌入式編程工具�？刂凭W(wǎng)關(guān)方面QT同時(shí)也提供了大量的開發(fā)文檔和WebKit引擎支持。

（2）設(shè)計(jì)ZigBee節(jié)點(diǎn)控制指令，指令格式：楨頭+節(jié)電編號(hào)+模塊ID+傳感器ID+命令+楨尾。

（3）QT串口編程：QextSeriaIport類：該類主要是實(shí)現(xiàn)串口與串口間的通訊，通過函數(shù)openCom（）實(shí)現(xiàn)打開設(shè)備，再利用readCom（）實(shí)現(xiàn)讀取串口指令（指令如圖）。最后在setLightStates傳遞各個(gè)傳感器輸送的信號(hào)，讀取的信息保存在數(shù)組中，由槽函數(shù)connect（）進(jìn)行處理。

2.4 移動(dòng)端與待機(jī)規(guī)律節(jié)能算法實(shí)現(xiàn)

移動(dòng)應(yīng)用端采用了安卓平臺(tái)，為了提升移動(dòng)端運(yùn)行處理效率，故簡化了傳統(tǒng)智能家居驅(qū)動(dòng)模塊，采用了android-async-http開發(fā)框架，降低了數(shù)據(jù)壓縮和排序壓力。

關(guān)鍵的算法技術(shù)：用戶家電待機(jī)規(guī)律節(jié)能算法。

智能家居設(shè)計(jì)論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：ZigBee；家庭網(wǎng)關(guān)；智能家居系統(tǒng)

傳感器網(wǎng)絡(luò)[1]、無線通信技術(shù)以及家庭計(jì)算機(jī)是智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。智能家居是在家居設(shè)備數(shù)字化的前提下，以家庭網(wǎng)絡(luò)化為基礎(chǔ)達(dá)到家庭智能化的目標(biāo)。家庭內(nèi)部組網(wǎng)是將一個(gè)個(gè)家居子系統(tǒng)互聯(lián)起來形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)點(diǎn)間的信息交換和資源共享，使得智能家居系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)的整體，本文從應(yīng)用角度闡述了基于ZigBee無線通信技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低速率、低功耗、低成本、高可靠性的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的靈活安裝及可移動(dòng)性特點(diǎn)，使其越來越多地被應(yīng)用于智能系統(tǒng)中�，F(xiàn)有的無線通信技術(shù)主要有藍(lán)牙、WiFi等，ZigBee 無線通信與它們相比如表1所示。

表1 ZigBee、Bluetooth和Wi-Fi比較

技術(shù)指標(biāo) ZigBee 藍(lán)牙 Wi-Fi

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 64000 7 32

傳輸速率（Mbit/s） 250 1 1

能耗 低 較高 高

工作頻率（GHz） 2.4 2.4 2.4

通信距離（m） 10-75 10 100

2 智能家居系統(tǒng)

與傳統(tǒng)家居系統(tǒng)孤立、靜態(tài)、被動(dòng)的特性相比，智能家居有三大優(yōu)勢：第一，是一個(gè)有機(jī)的整體。將家庭內(nèi)部各子系統(tǒng)之間聯(lián)系起來，并使家庭與外界聯(lián)系起來；第二，是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)。如人們忘記關(guān)窗，每逢刮風(fēng)下雨便會(huì)擔(dān)心，如果窗戶能夠動(dòng)態(tài)的感應(yīng)到天氣變化，刮風(fēng)下雨時(shí)可以自動(dòng)關(guān)閉，人們便不會(huì)有這樣的擔(dān)心；第三，是一個(gè)能動(dòng)的系統(tǒng)。系統(tǒng)不只是被動(dòng)的接收控制指令，同時(shí)還會(huì)根據(jù)環(huán)境的變化和用戶的習(xí)慣喜好自動(dòng)做出相應(yīng)的調(diào)整，從某種程度上體現(xiàn)出智能性。

智能家居系統(tǒng)一般包括3個(gè)部分，即家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、家庭外部網(wǎng)絡(luò)以及家庭網(wǎng)關(guān)[2]。用戶可以利用智能終端、個(gè)人電腦等通過互聯(lián)網(wǎng)、3G、GPRS等網(wǎng)絡(luò)登錄到家庭網(wǎng)關(guān)，進(jìn)而通過家庭控制器（協(xié)調(diào)器）利用無線射頻技術(shù)控制設(shè)備節(jié)點(diǎn)并接受來自設(shè)備節(jié)點(diǎn)傳感器的信息。組建家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)使家里的電器、數(shù)字設(shè)備等聯(lián)系起來，配置相應(yīng)的協(xié)議使得各設(shè)備節(jié)點(diǎn)之間可以進(jìn)行信息交換和資源共享。智能家居系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

2.1 家庭網(wǎng)關(guān)的作用

家庭網(wǎng)關(guān)是用來實(shí)現(xiàn)基于ZigBee協(xié)議體系構(gòu)建的家庭無線網(wǎng)絡(luò)與外部的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)、GPRS、3G之間的不同協(xié)議轉(zhuǎn)換的，完成不同網(wǎng)絡(luò)體系的互聯(lián)。從整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上看，家庭網(wǎng)關(guān)是家庭內(nèi)部無線網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的連接點(diǎn)。

2.2 分布式家庭控制網(wǎng)絡(luò)

在構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)的過程中采用基于ZigBee技術(shù)的分布式控制網(wǎng)絡(luò)[3]。在這種網(wǎng)絡(luò)中具有兩個(gè)以上的控制器，這些控制器在網(wǎng)絡(luò)中扮演著同樣重要的地位，可指定其中的一個(gè)控制器作為總的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者。因?yàn)楦鱾�(gè)控制器是平等的且每個(gè)控制器都有自己一定有限的工作范圍，所以當(dāng)一個(gè)控制器因故障無法正常工作的時(shí)候，只是影響了它管轄下的本地設(shè)備及相關(guān)的一些非本地設(shè)備的工作，不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)陷入癱瘓而無法工作的狀態(tài)。這既是分布式控制網(wǎng)絡(luò)最突出的優(yōu)點(diǎn)，也是非常符合智能家居控制的特性。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)主要包括家庭網(wǎng)關(guān)和各設(shè)備節(jié)點(diǎn)應(yīng)用模塊的設(shè)計(jì)。

3.1 家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)是以 MPC850微處理器為核心構(gòu)建的，根據(jù)智能家居的實(shí)際需求實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)、RS485、USB 接口、RS232 等。具體的電路不同模塊的設(shè)計(jì)包括Flash內(nèi)存設(shè)計(jì)、串行接口設(shè)計(jì)、復(fù)位電路設(shè)計(jì)、時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)、USB接口設(shè)計(jì)和電源設(shè)計(jì)等部分。由于Flash和Boot ROM分別采用16位和8位口，Boot ROM連接WE0、Flash連接WE1�？赏ㄟ^RESET進(jìn)行復(fù)位，系統(tǒng)上電時(shí)復(fù)位Flash和Boot ROM。以太網(wǎng)MAC采用MPC850模塊的 SCC2。系統(tǒng)上包括以下幾種復(fù)位源：MPC850內(nèi)部復(fù)位、調(diào)試口復(fù)位、復(fù)位按鈕復(fù)位、主電源復(fù)位。家庭網(wǎng)關(guān)是5V直流電源供電，當(dāng)設(shè)備需要3.3V電源時(shí)，通過DC-DC將5V轉(zhuǎn)換為3.3V。

3.2 各設(shè)備節(jié)點(diǎn)應(yīng)用模塊的設(shè)計(jì)

采用盛方SF-CC2430模塊進(jìn)行。SF-CC2430模塊采用了德州儀器（TI）ZigBee射頻芯片CC2430-F128，片上集成了高性能8051內(nèi)核、ADC、USART等，同時(shí)支持 ZigBee協(xié)議棧。本文以窗簾自動(dòng)化控制為例，簡單介紹各設(shè)備節(jié)點(diǎn)應(yīng)用模塊的設(shè)計(jì)。該模塊實(shí)現(xiàn)窗簾的自動(dòng)控制功能，如圖2所示。通過家庭控制器（協(xié)調(diào)器）主節(jié)點(diǎn)將來自于上位機(jī)（智能終端、PC）的步進(jìn)電機(jī)控制指令發(fā)送到步進(jìn)電機(jī)控制設(shè)備分節(jié)點(diǎn)，再由設(shè)備分節(jié)點(diǎn)控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（時(shí)間、方向以及速度等）。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

只有在用戶智能終端，如手機(jī)、個(gè)人電腦、遙控器等其他設(shè)備上進(jìn)行應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)，才能真正形成具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的整個(gè)智能家居系統(tǒng)[4]。本文以典型設(shè)備程序流程為例，討論智能家居子系統(tǒng)軟件開發(fā)的的主程序的運(yùn)行流程。圖3為家庭控制器的程序運(yùn)行流程圖。圖4為設(shè)備節(jié)點(diǎn)的程序運(yùn)行流程圖。

5 結(jié)束語

提出基于ZigBee技術(shù)的無線通信技術(shù)智能家居的解決方案，完成了系統(tǒng)架構(gòu)、硬件、軟件設(shè)計(jì)，以電動(dòng)窗簾自動(dòng)控制、家庭控制器程序流程和設(shè)備節(jié)點(diǎn)程序流程為例詳細(xì)探討了系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王雪.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：：37-324.

[2]馬倩倩.ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2007：34-42.

智能家居設(shè)計(jì)論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：智能家居 家庭自動(dòng)化 設(shè)計(jì)方案 01背包算法

中圖分類號(hào)：TP273+14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2023）10-0182-02

智能家具的概念最早誕生于美國，最早被運(yùn)用于實(shí)踐的是一幢1984年美國聯(lián)合科技公司的舊式大樓。它是以住宅為平臺(tái)，兼具建筑設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、信息家電和設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。隨后，人們對智能家居的定義進(jìn)行了一定的歸納和總結(jié)――利用電腦、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理平臺(tái)將與家居生活相關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合為一個(gè)共同的系統(tǒng)。

1 智能家居技術(shù)初探

1.1 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)，對于在一定空間范圍中的智能家居有突出的優(yōu)點(diǎn)與貢獻(xiàn)。ZigBee模塊是一種物聯(lián)網(wǎng)無線數(shù)據(jù)終端，利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)為用戶提供無線數(shù)據(jù)傳輸功能。該產(chǎn)品采用高性能的工業(yè)級ZigBee方案，提供多種實(shí)用接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸功能；ZigBee的使用功耗十分低，最低功耗小于1mA；可實(shí)現(xiàn)數(shù)字量輸入輸出、脈沖輸出。ZigBee技術(shù)在智能家居的掌控性與使用性方面起到了莫大的作用。

1.2 電力載波技術(shù)

電力載波通訊即PLC，是英文Power line Communication的簡稱。電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。其最大特點(diǎn)為：不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。這無疑使電力載波技術(shù)成為了解決智能家居數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴逊桨钢�一。同時(shí)因?yàn)閿?shù)據(jù)僅在家庭這個(gè)范圍中傳輸，遠(yuǎn)程對家電的控制我們也能通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)先連接到PC然后再控制家電方式實(shí)現(xiàn)。電力載波相對于ZigBee來說傳輸速率還要快，但它的缺點(diǎn)是現(xiàn)有配電變壓器對其信號(hào)有阻隔作用，這局限了它的傳送范圍；其次三相電力線間有很大的信號(hào)損失，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行的不穩(wěn)定性，這也是為什么電力載波技術(shù)有諸多優(yōu)點(diǎn)，在智能家居的應(yīng)用方面卻不能取代ZigBee的原因。

1.3 智能家居在中國

20世紀(jì)90年代末，智能家居才逐步走進(jìn)國人的視線。我國智能家居的建設(shè)最初始于廣州、上海、深圳等沿海一線城市，之后漸漸向內(nèi)陸地區(qū)發(fā)展。人們起初對智能小區(qū)這一新興事物的熱情空前高漲，但由于（1）智能化小區(qū)缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；（2）智能化相關(guān)產(chǎn)品不成熟；（3）房地產(chǎn)開發(fā)商盲目追求；（4）智能化專業(yè)知識(shí)欠缺導(dǎo)致的鑒別能力不足等原因，造成部分建成的小區(qū)智能化系統(tǒng)運(yùn)行不正常、使用頻率不高、系統(tǒng)維護(hù)無法跟進(jìn)，沒有達(dá)到預(yù)期的效果。

為此，建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心頒布了《全國住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)示范工程建設(shè)要點(diǎn)與技術(shù)導(dǎo)則》等系列文件對智能小區(qū)的建設(shè)加以指導(dǎo)。智能家居發(fā)展水平較高的上海市也成立了智能建筑試點(diǎn)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，并適時(shí)頒發(fā)了《上海市智能住宅小區(qū)功能配置大綱》。近年來，隨著科技的發(fā)展和普及，人們對智能家居有了理性的認(rèn)識(shí)，智能家居也在不斷地在中國得到完善與進(jìn)步。

2 我們身邊的智能家居

2.1 智能家居的基礎(chǔ)設(shè)施

2.1.1 路由器

路由器是連接因特網(wǎng)中各局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的設(shè)備，被稱為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的樞紐。不少家庭現(xiàn)在已經(jīng)使用路由器實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，在家中使用手機(jī)、平板電腦等智能設(shè)備方便地連接到網(wǎng)絡(luò)�，F(xiàn)今，路由器正朝著更加智能的方向發(fā)展。

2.1.2 智能開關(guān)

智能開關(guān)是指利用控制板和電子元器件的組合及編程，以實(shí)現(xiàn)電路智能開關(guān)控制的單元。它和機(jī)械式墻壁開關(guān)相比，功能特色多、使用安全，而且式樣美觀。打破了傳統(tǒng)墻壁開關(guān)的開與關(guān)的單一作用，除了在功能上的創(chuàng)新還賦予了開關(guān)裝飾點(diǎn)綴的效果。

智能開關(guān)被廣泛應(yīng)用于家居智能化改造、辦公室智能化改造、工業(yè)智能化改造、農(nóng)林漁牧智能化改造等多個(gè)領(lǐng)域，極大節(jié)約了能源，提高了生成效率和降低了運(yùn)營成本，真正的做到了智能行天下。

2.2 智能安防

智能化安防技術(shù)的主要內(nèi)涵是其相關(guān)內(nèi)容和服務(wù)的信息化、圖像的傳輸和存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理等等。一個(gè)完整的智能化安防系統(tǒng)主要包括門禁、報(bào)警和監(jiān)控三大部分。一些新建的小區(qū)多半會(huì)采用門禁的方式來保證業(yè)主的安全，一般采用智能家居的用戶則會(huì)采用裝有自動(dòng)報(bào)警的防盜門，少部分設(shè)有攝像裝備，以防自己不在家也能通過手機(jī)等設(shè)備，觀察家里的動(dòng)向。

一個(gè)比較常見的智能安防實(shí)例便是智能指紋鎖。指紋鎖依賴的重要載體便是指紋，指紋是手指末端正面皮膚上凹凸不平的紋路。盡管這只是人類皮膚的一小部分，但它所蘊(yùn)含的信息量卻十分巨大――這是因?yàn)檫@些紋路在圖案、斷點(diǎn)和交點(diǎn)上各不相同，在信息處理中這些被稱作特征。智能指紋鎖正是運(yùn)用了指紋的獨(dú)特性而創(chuàng)造出的智能安防產(chǎn)品。

2.3 智能電器

智能電器，在現(xiàn)代家居中應(yīng)用廣泛，如智能燈具、電冰箱、空調(diào)等。

3 智能家居設(shè)計(jì)方案

針對目前智能家居發(fā)展迅猛的趨勢，筆者在此嘗試為家庭實(shí)例設(shè)計(jì)智能家居方案。本設(shè)計(jì)方案從現(xiàn)有的一些設(shè)計(jì)思路出發(fā)，分析了現(xiàn)在市場上較為熱門的一些智能家居產(chǎn)品，并采用了算法設(shè)計(jì)中經(jīng)典的01背包算法計(jì)算解決出一定預(yù)算下的最優(yōu)方案。

3.1 智能家居設(shè)計(jì)的普遍思路

D1為一般家庭的智能家居設(shè)備連接圖。若對于自己家的戶型不想大的改動(dòng)或修正，即可采用上述圖的簡便方式來達(dá)到使家居智能的目的，通過家居的更換與開關(guān)的代替。若是像新房子或偏大的戶型，則可采用鋪設(shè)網(wǎng)線，使整個(gè)家居一體化的方式，來完全達(dá)到智能家居的目的。

3.2 算法應(yīng)用與采購方案

在01背包算法中，采用一維數(shù)組c來存放物品體積，一維數(shù)組w來存放物品價(jià)值。除此之外，采用二維數(shù)組f存儲(chǔ)計(jì)算結(jié)果――其中f[i][v]來表示前i件物品，（選擇其中一部分）放入一個(gè)容量為v的背包后可以獲得的最大價(jià)值。程序使用遞推公式f[i][j]=max（f[i-1][j]，f[i-1][j-c[i]]+w[i]）來完成計(jì)算。

針對本課題的現(xiàn)實(shí)意義，筆者對01背包算法進(jìn)行了修改。采用一維數(shù)組c來存放商品價(jià)格，一維數(shù)組w來存放物品所帶來的幸福感，二維數(shù)組中的f[i][v]則表示前i件物品，（選擇其中一部分）購買，所花價(jià)格上限為v后所能獲得的最大幸福感。遞推公式與經(jīng)典01背包相同。

4 結(jié)語

4.1 結(jié)論與收獲

通過本課題的研究，我有如下體會(huì)和收獲。

一是通過對智能家居幸福感算法的設(shè)計(jì)，對01背包算法有了更多的了解和認(rèn)識(shí)，并學(xué)習(xí)了C++語言的基礎(chǔ)知識(shí)。

二是對智能家居市場的調(diào)查，給我自身的數(shù)據(jù)提取能力和分析能力有了一定的提升，對目前的智能家居有了一個(gè)大致的了解。除此之外，本課題的設(shè)計(jì)到研究，使我了解并掌握了論文提綱設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)和文獻(xiàn)閱讀等研究方法。

三是明白了科學(xué)來源于生活，而應(yīng)用于生活，通過一系列的調(diào)查與分析、計(jì)算與總結(jié)，靈活運(yùn)用01背包算法，將其運(yùn)用于實(shí)踐上，雖然有不足，但可以解決一些資金不足問題，在一定范圍內(nèi)，使你的資金發(fā)揮最大價(jià)值，讓你物有所值，只有在生活中合理恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用一些我們學(xué)到的科學(xué)知識(shí)，才會(huì)提高我們生活水平與效率。

4.2 不足與展望

雖然本文所提出的方法具有較為廣泛的應(yīng)用價(jià)值，但該方法進(jìn)行了一系列簡化。在實(shí)際情況中，購置智能產(chǎn)品并設(shè)計(jì)智能家居還可能出現(xiàn)更為復(fù)雜的情況。

一些產(chǎn)品之間可能存在依賴性。例如智能插座依賴于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連接，那么必須在購買智能插座的同時(shí)購置路由器。僅購買智能插座，則它無法發(fā)揮任何效用。本文所提出的方法未將這種情況納入考慮。一些產(chǎn)品的功能可能互斥。例如購置了智能路由器之后，便不再需要普通路由器，它們的功能有所重復(fù)，但本文所提出的方法并沒有排除兩者同時(shí)購置的方案。一些產(chǎn)品組合購置，可能會(huì)產(chǎn)生更大的幸福感……

這些在實(shí)際情況中可能出現(xiàn)的復(fù)雜情況，還有待通過算法的修改和優(yōu)化來解決。背包算法是算法設(shè)計(jì)中的一個(gè)經(jīng)典模型，目前對于背包算法已有不少研究。這些研究成果，對于本文尚未解決的種種情況有很大借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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