孟成11142p28论文物联网智能家居系统.doc
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1、南京信息职业技术学院毕业设计论文系 部 电子信息学院 专 业 物联网应用技术 姓 名 孟成 学 号 11142P28 题 目 物联网智能家居系统设计方案研究指导教师 谭立容老师 毕业设计(论文)中文摘要题目:物联网智能家居系统设计方案研究摘要:随着社会经济的发展,人们对生活便利需求的越来越高。智能家居作为家庭智能信息化的实现方式,已成为社会智能信息化发展的重要组成部分。伴随着智能家居系统的飞速发展,怎么协调各个电气之间的运行成为智能家居研究的一个重要课题。合理的智能家居系统对物联网智能家居的发展有着重要的意义。科技是把双刃剑,在物联网给智能家居产业发展带来机遇的同时,物联网和智能家居所面临的问
2、题也同样是不可忽视的,挑战与机遇并存。本文主要阐述物联网的相关应用领域和具体的物联网在智能家居中的应用方案以及物联网智能家居系统技术方案的设计。关键词:物联网;智能家居;信息技术;智能家居系统毕业设计(论文)外文摘要Title: The research on the design oroposal of intelligentsmart homesystemWith the development of society and economy, peoples demand for the convenient life style is higher and higher. The sma
3、rt home, a way to realize the informatisation of the smart home, has bocome a significant component of the development of informationlizing the social intellegence. As the smart home is expanding rapidly, how to harmonize the function of every appliance becomes a critical topic. Reasonable home smar
4、t system plays a crucial role in intelligentsmart homesystem. Technology is a double-edged sword, the internet of things brings opportunities for the smart home, in the meantime, the problems they are facing cant be ignored. There are both challenges and opportunities. The mian content is the relate
5、d application area and the specific application schemes used in smart home of the internet of things and the design oroposal of intelligentsmart homesystem.Key words:the internet of things, smart home, information technology, intellegent smart home system目录1 绪论52 物联网的概述52.1 物联网概念52.2 物联网的发展62.3 物联网相
6、关技术62.4 物联网的应用72.4.1 物流管理72.4.2 城市管理82.4.3 智能交通82.4.4 农业生产82.4.5 移动通信93 智能家居的概述93.1 智能家居的内涵93.2 智能家居的简介103.3 智能家居建设的意义104物联网智能家居系统技术方案的设计114.1物联网智能家居系统的简介114.2物联网智能家居系统的设计124.2.1 系统硬件设计124.2.2 系统软件设计134.3产品架构体系154.4系统产品的主要技术性突破174.4.1 传感终端设备技术需突破174.4.2 物体属性技术需突破174.4.3 物联网智能家居体系结构需建立174.4.4物联网智能家居系
7、统成本的控制175智能家居系统发展的发展趋势185.1 不同细分市场的智能家居产品出现185.2 整体智能家居系统功能将是未来的必然趋势185.3 “三网融合”18结 论20致 谢21参考文献221 绪论2009年12月8日,温家宝总理把互联网+物联网称为“感知中国”,并将物联网列入五大必争产业制高点之一。智能家居作为家庭智能信息化的实现方式,已成为社会智能信息化发展的重要组成部分。伴随着智能家居系统的飞速发展,怎么协调各个电气之间的运行成为智能家居研究的一个重要课题。合理的智能家居系统对物联网智能家居的发展有着重要的意义。科技是把双刃剑,在物联网给智能家居产业发展带来机遇的同时,物联网和智能
8、家居所面临的问题也同样是不可忽视的,挑战与机遇并存。本文主要阐述物联网的相关应用领域和具体的物联网在智能家居中的应用方案以及物联网智能家居系统技术方案的设计。 本文着重介绍了物联网的相关应用和当前制约智能家居发展的因素,分析了现有智能家居系统的主要功能,从智能家居的角度,介绍了物联网系统及相关技术,进而提出了家居物联网的系统框架,设计出合理便捷的物联网智能家居系统。最后,总结了完善的物联网智能家居系统对智能家居行业发展的重要意义。2 物联网的概述2.1 物联网概念物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。顾名思义,“物联网就是物物相连的
9、互联网”。其中包含两层意思:第一是物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二是其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。物网联网就是“物物相连的互联网”。物联通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用,被称为继计算机、互联网之后世界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核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。另外从家电互联互通的意义上讲,智能家居是涵盖在物联网这个大概念之下的。网络信息、无线信息、三网融合以及物联网的快速发展都为智能家
10、居提供了高速发展的条件和可能。2.2 物联网的发展物联网是在20多年前,提出的“泛在计算”框架下的一个小分支。但是物联网的第一次提出源于1999年,美国麻省理工学院成立Auto- ID研究中心,进行RFID技术的研发,将RFID与互联网结合,提出了产品电子代码(EPC)解决方案。这是物联网的雏形,一直到现在为止,RFID的发展还是物联网发展的重要部分。2003 年,美国技术评论提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2005 年,在突尼斯举行的世界电联报告中明确提出了“ 物联网”的概念,国际电信联盟(ITU) 发布了ITU 互联网报告2005:物联网。近几年金融危机之后的复苏时期,
11、物联网概念迅速风行,受到各国政府的重视。我国的国家中长期科学与技术发展规划(20062020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。下面介绍下物联网在中国迅速崛起得益于我国在物联网方面的几大优势。第一是我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究,研发水平处于世界前列;第二是在世界传感网领域,我国是标准主导国之一,专利拥有量高;第三是我国能够实现物联网完整产业链的国家之一;第四是我国无线通信网络和宽带覆盖率高,为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持;第五是我国已经成为世界第二大经济体,有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。2.3 物联网相关技术物联网技术是对
12、现有技术的整合和综合运用。物联网技术融合现有技术实现全新的通信模式转变,同时,通过融合也必定会对现有技术提出改进和提升的要求,催生出一些新的技术。在通信业界,物联网通常被公认为有3个层次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,对基本信息的感知;传送层则是神经系统,将信息传递到大脑进行处理即信息的传输;应用层类似人们从事的各种复杂的事情,就是对事情进行处理。物联网涉及的关键技术非常多,从传感器技术到通信网络技术,从嵌入式微处理节点到计算机软件系统,包含了自动控制、通信、计算机等不同领域,是跨学科的综合应用。图1(1)感知层:感知层是物联网的皮肤
13、和五官-用于识别 物体,采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网关等,主要功能是识别物体、采集信息,与人体结构中皮肤和五官的作用类似。(2)网络层:由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息,具备网络运营和信息运营的能力。(3)应用层:物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口,它与行业需求结合,实现物联网的智能应用,将物联网技术与行业应用相结合,实现广泛智能化应用的解决方案集。2.4 物联网的应用 物联网技术的发展在全球范围内引发了一场新
14、的信息产业浪潮,国内外许多产业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。中国物联网产业的总体规模,将经历应用创新、技术创新、服务创新3个阶段,到2015年预计将超过1万亿,2020年将超过5万亿,广泛应用于社会生产、管理和人们的日常生活中。2.4.1 物流管理 物联网最重要的应用是现代物流领域,该领域规划明确提出要把物联网作为发展的重点。形象点来说,可以利用物联网相关技术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,有利于及时发现物流过程中出现的问题。另外通过射频识别技术读取EPC编码信息并传输到处理中心,可供企业和消费者查询,切实增强群众的满意程度,有效地提
15、高了物流服务的质量。最终实现的是一种智能化的物流管理!2.4.2 城市管理 随着网络化的发展与实施,城市管理演化成静态的部件管理和动态的事件管理。在“智慧地球”和“数字城市”的理念指导下,物联网和3S等关键技术的支撑下,可以将城市管理中所需的分散、独立的图像采集点进行联网,实时进行远程监控、传输、存储和管理等业务。通过建立城市EPC信息港、城市电子商务平台,把各种指挥中心资源应用平台紧密联系建设可持续发展的城市管理信息基础设施和信息系统。这样便为城市管理和建设者提供一种全新而又直观的管理工具,为城市统一的安全的监控、存储和管理打下坚实的基础。2.4.3 智能交通 智能交通系统可以保障人、车、路
16、与环境之间的相互交流,从而提高交通系统的安全和效率,以达到保护环境、降低能耗的作用。它主要包括公交行业无线视频监控平台、智能公交站台、电子票务、车管专家和公交手机一卡通5种业务。交通信息采集是其中的关键子系统,它是发展智能交通的基础和前提。在交通信息采集中,可采用非接触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,这些信息传送到处理中心,可对交通环境和车辆进行整体管理。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。车辆上也可以配备RFID系统,为车辆制定唯一的身份标志,实现一车一卡有条管理,切实保证车辆的严格监管和交通顺畅。2.4.4
17、 农业生产物联网在农业上的应用更为广泛,主要体现在远程控制与实时采集两方面。智能农业产品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,如自动开启或者关闭指定设备,调节温湿度等环境条件。还可实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO2浓度等环境参数,随时进行处理,为农业综合生态信息自动监测、环境的自动控制和智能化管理提供科学依据。另外在产品出售方面,可以运用成熟的物联网传感技术,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品的种植全过程,对产品更具有信心。2.4.5 移动通信 物联网将成为中国移动未来的发展重点。运用物联
18、网技术,上海移动已首先为多个行业客户定制打造了具有不同针对性的整套无线综合应用解决方案,该方案集数据采集、传输、处理和业务管理于一体,旨在使人们的生活更加便捷与智能。此外,物联网还可以在工业监控、公共安全、司法管理、医疗服务、环境保护和个人家庭等各个领域应用,发展前景十分广阔。从智慧地球到感知中国,物联网技术促进了人与物、物与物的交流,加快了物品与网络的融合,使我们的工作生活时时连通、事事链接,将成为世界经济复苏的新亮点。3 智能家居的概述3.1 智能家居的内涵如今,家庭内部里的许多家用设备形式越来越多样,有些设备本身就具备遥控能力,比如空调、电视机等,有些则不具备这方面能力,比如热水器、微波
19、炉、电饭煲、冰箱等。而这些设备即使可以遥控,对其控制能力、控制范围都是非常有限的。并且这些设备之间都是相互孤立存在的,不能有效实现资源与信息的共享。随着物联网技术的发展,特别是物联网网关技术的日益成熟,智能家居中各家用设备问互联互通的问题也将得到解决。物联网通过射频识别(RFID)、红外感应器、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交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网的发展也为智能家居引入了新的概念及发展空间,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,表现为利用信息传感设备(同居住环境中的各种物品松耦
20、合或紧耦合)将家居生活有关的各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、管理信息交换和通讯,实现家居智能化。其包括:智能家居(中央)控制管理系统、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 智能家居的简介智能家居(Smart Home)是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音频视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。 智能家居有两层含义,一层含义是指住宅环境,即单个住宅中的智能家居或小区中实施的基于智能小区平台的
21、智能家居项目;另外一层含义是指智能家居系统产品,包括硬件、软件、集成与安装服务、售后在内的一个完整服务过程。与传统家居相比,智能家居除了具有传统的居住功能,提供舒适安全、宜人的家庭生活空间之外,最大的特点是将传统家居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,降低家庭能耗。3.3 智能家居建设的意义 “ 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式带来深远影响。一是节省费用:在不需要时, 能源消耗装置可以自动关闭, 这样可以降低您的费用。二是使用方便:自动化系统
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