智能家居論文范文
時間：2023-04-11 20:55:47
導語：如何才能寫好一篇智能家居論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
智能家居（SmartHome）是以家為平臺，兼備建筑、自動化，智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環境。家居智能化技術起源于美國，最具代表性的是X-10技術，通過X-10通信協議，網絡系統中的各個設備便可實現資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應用。至今，X-10技術產品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節能。
隨著網絡技術的發展，特別是無線網絡的發展，網絡化智能家居系統可提供遙控、家電（空調，熱水器等）控制、照明控制、室內外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安全。
2.智能家居中的總線技術
要實現家居的智能化，就必須實現家居的網絡化，使家居內的大部分電器設備能夠通過一定的方式連入網絡，從而實現這些設備的遠程控制和自動控制。家居電器的上網實質是網絡最后接入的1公里之內的問題，此類問題要求網絡可靠性高、信心量少，多個設備之間的互操作性強。就智能家居而言，如何把結構和性能不一的電器設備接入網絡，如何能夠實現這些設備的相互通信是在構建智能家居時主要考慮的問題，所以說，智能家居的關鍵技術其實就是網關技術和總線技術。文章主要討論的是其中的總線技術。
總線技術在智能家居行業當中，目前可以算是應用最為廣泛的一種技術手段。在總線技術下生成的智能家居系統，最大的特點是具有可擴展性，工程安裝也不是很復雜。由于科學技術的不斷發展，新生成許多總線協議下的智能家居系統的價格也不是很高，目前市場的銷售情況也很不錯。
智能家居中的現場總線控制系統通過系統總線來實現家居燈光、電器及報警系統的聯網以及信號傳輸，采用分散型現場控制技術，控制網絡內各功能模塊只需要就近接入總線即可，布線比較方便。一般來說，現場總線類產品都支持任意拓撲結構的布線方式，即支持星型與環狀結構走線方式。燈光回路、插座回路等強電的布線與傳統的布線方式完全一致。"一燈多控"，在家庭應用比較普遍，以往一般采用"雙聯"、"四聯"開關來實現，走線復雜而且布線成本高。若通過總線方式控制，則完全不需要增加額外布線。是一種全分布式智能控制網絡技術，其產品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。典型的總線技術采用雙絞線總線結構，各網絡節點可以從總線上獲得供電（24V/DC），亦通過同一總線實現節點間無極性、無拓撲邏輯限制的互連和通信，最高的信號傳輸速率和系統容量則分別為10KBPS和4G，完全能夠滿足現代智能家居的需要。
3.主要的總線技術比較
目前，國際上家庭總線的標準主要有以下幾種：前述的X-10，日本的家庭總線(HomeBus)，歐洲標準安裝總線(EIB)和BatiBus，美國Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受業界關注，應用最廣的是X-10、LonWorks和消費總線（CEBus）這三種。
3.1X-10技術
X-10技術是世界上最早出現的，也是最簡單的智能家庭網絡系統，它的出現標志著家居智能化技術的成熟。在智能家居20多年發展過程中，X-10技術得到了極大的應用。它在美國的發展已經25年的歷史了，到目前為止美國的X-10用戶已經達到1000萬以上，X-10控制規格已成為當今美國家庭自動化控制規格的主要領導者。歐洲版的X-10發展也相當迅速并得到普及，漸漸的，這一技術開始進入亞洲。可以說，X-10是二十世紀最具代表性的家庭智能自動化產品。
X-10采用電力線作為其網絡通信介質，系統中的各個設備直接掛在電力線上就可以相互通信，X-10技術基于X-10協議，由發射器發出X-10控制信號，通過現有電力線網轉輸X-10信號到接收器，然后由接收器再對各燈具、用電器等用電設備進行控制。
但X-10采用的是電力線通信方式，容易受到干擾，系統的抗干擾性能比較差，且尋址空間小，對模擬量支持不夠，只能提供非常有限的功能。如果只要求這些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益豐富的今天，X-10有逐漸被取代的趨勢。
3.2LonWorks
LonWorks是美國Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技術為設計、創建、安裝和維護設備網絡方面的許多問題提供解決方案：網絡的大小可以是兩個到32385個設備，并且可以適用于任何場合。LonWorks提供從收發器到協議到軟件API的一個完整的、端到端的控制網絡解決方案。
LonWorks網絡中設備的通信是采用一種稱為LonTalk的網絡標準語言實現的。LonTalk協議由各種允許網絡上不同設備彼此間智能通信的底層協議組成。LonTalk協議提供一整套通信服務，這使得設備中的應用程序能夠在網絡上同其他設備發送和接收報文而無需知道網絡的拓撲結構或者網絡的名稱、地址，或其他設備的功能。LonWorks協議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優先級發送，以提供規定受限制的事務處理次數。對網絡管理服務的支持使得遠程網絡管理工具能夠通過網絡和其他設備相互作用，這包括網絡地址和參數的重新配置、下載應用程序、報告網絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線，雙絞線，無線（RF），紅外（IR），同軸電纜和光纖。
LonWorks也有其弱點，主要是價格太高，光電開關的體積太大，對此，Echelon公司開發了一個智能型收發器－－PL3120芯片組，其中整合了Echelon公司的PLT－22電力線實體層和8位的Neuron芯片核心，這使得LonWorks被越來越多的高級建筑所采用。
3.3CEBus
消費總線（CEBus）起源于1984年美國電氣工業協會的消費電器小組制定的家電互聯的規范，1992年，它被正式命名為CEBus規范(EIA600)。消費總線出現后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等國際著名公司的支持，在智能住宅和住宅自動化領域具有舉足輕重的影響。
消費電子總線網絡拓撲結構可以是總線型、星型、樹型或混合型。總線中的每個節點的地位是平等的，不需要一個主控設備。對于多節點競爭訪問網絡資源的解決方法是采用沖突檢測和沖突解決，網絡中各節點的控制關系通過綁定來實現，從而使整個家庭中的電器系統能成為一個智能的整體。
參照ISO的網絡協議建議書，消費電子總線可劃分為物理層、數據鏈路層、網絡層和應用層。CEBus在應用層定義了一種面向對象的、嚴格的設備描述語言CAL（CommonApplicationLanguage），簡稱公共應用語言，其內容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應用語言采用了面向對象的方法，把任意一個家電設備按照功能分解成幾個預定義的對象模型。在面向對象的編程語言中，一個對象由數據和操作這些數據的函數組成。在消費總線中，這些對象也由數據（稱為實例變量）和操作（稱為方法）組成，不同的設備可以采用相同的對象，用相同的方法操作，但是控制結果隨設備的不同而有不同的意義。
CEBus以其簡便的協議、日臻完善的技術正日益成為消費電子設備互操作的企業標準，CEBus通訊的低層功能已實現了芯片化，所以接入設備比較便宜。目前，市場上此類芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。隨著載波通訊技術的進一步成熟，CEBus將在儀器儀表、家庭自動化、智能樓宇建設、智能小區建設以及工業廠區建設中得到更為廣泛的應用。但由于CEBus接口技術比較復雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應用也不多見。
4.小結
隨著信息技術的高速發展，智能家居技術越來越受到人們的關注，是現代網絡技術研究的重點之一，而利用總線技術來實現智能家居又是智能家居技術發展的重要方向。文章中介紹的幾種主流總線技術都有各自的特點，就本項目而言，LonWorks網絡是一個不錯的選擇，是我們以后研究的重點方向之一。
參考文獻
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篇2
（1）家居安全防盜報警對陌生人入侵、空調室外機被盜等情況及時發現，語音警告，短信通知主人。
（2）家居溫度濕度控制對環境的溫濕度測量監控，并在設置的相應模式下進行報警等。
（3）家居氣體質量監測空氣質量、有害氣體檢測，火災等室內參數檢測，并在設置的相應模式下進行報警等。
（4）家居遠程無線控制存在安全隱患時，如主人外出時忘記關閉煤氣閥門或家中用電設備等，立刻通過GSM模塊發送短信通知主人。
2方案設計
2.1整體方案框圖
本系統采用51平臺，系統主控制器由STC公司的15F2K61S2單片機構成，顯示模塊為液晶LCD12864，無線通信模塊為SIM800E，由15F2K61S2單片機通過各種傳感器數據的采集，從而根據系統程序的設定完成數據的處理、各模塊的通信和控制等。
2.2硬件設計
（1）家居安全防盜報警當家中有人時，在門上設置電磁開關、在窗戶玻璃設置探測器、紅外探測設備、紅外人體感應模塊、聲光報警器、視頻監控設備等，當家人出門后，防盜報警設備均開啟設防。當有非法侵入時，觸發人體感應傳感器，家庭控制器發出聲光報警信號，并且在12864液晶屏上面顯示報警，同時通過GSM短信通知家人及小區物業管理部門，另外，通過程序可設定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。
（2）家居溫度濕度控制包含溫度傳感器、濕度傳感器。可以獲得環境的溫度、濕度。為了獲得精確的濕度、氣壓和溫度數據，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據，但是精度較差，為此我采用DS18B20溫度傳感器進行溫度的采集，電路連接圖如圖4。
（3）家居氣體安全監測當室內有害氣體超過正常標準時,它將通過傳感器向主控制器發出報警信號。因為有害氣體分布不同，密度大于空氣的氣體，感應器放在氣體源的下方。密度小于空氣的氣體，感應器放在氣體源的上方，則在家里設置多個有害氣體傳感器作為檢測源，例如：當采集到煤氣泄露時，聲光報警啟動。綜合考慮，選擇MQ-2氣體傳感器，當傳感器所處環境中存在可燃氣體時，傳感器的電導率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大。使用簡單的電路即可將電導率的變化轉換為與該氣體濃度相對應的輸出信號。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，是一款適合多種應用的低成本傳感器，而MQ-2傳感器已經封裝成模塊，使用起來更加便捷設計要求符合。（圖5）
（4）家居遠程無線控制遠程無線控制采用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網絡進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AT指令的GSM07.05標準，發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字信息，采用TEXT模式，其工作流程圖如7所示。
3結束語
篇3
>> ZigBee在智能家居系統中的應用 ZigBee技術在智能家居系統中的應用 智能家居系統設計及應用 智能尋跡小車在智能家居系統中的應用 智能家居系統的應用及發展趨勢 感應開關在智能家居系統中的應用 智能家居系統的實踐應用 ARM嵌入式系統在智能家居監控中的應用 智能家居系統在住宅電氣設計中的應用與研究 嵌入式技術在智能家居控制系統中的應用 淺析智能家居系統在高端別墅中的應用 ZigBee短程無線通訊技術在智能家居系統中的應用 淺談通信技術在智能家居系統中的應用 串口通信在智能家居監控系統中的應用 智能家居在老人醫療中的應用 淺談智能小區及智能家居系統應用 基于Linux平臺的智能家居安防子系統的設計與開發 現代智能家居系統構建及綜合應用 基于Linux的智能家居研究與實現 智能家居系統的應用研究 常見問題解答 當前所在位置：l HTTP/1.1
3.Web服務器響應
客戶機向服務器發出請求后,服務器會客戶機回送響應。響應消息包括狀態行、響應頭、空行及實體內容。在響應報文中,包括協議版本號和應答狀態碼,關于它自己的數據及被請求的文檔信息。
例如:HTTP/1.1 200 OK
Content-type: text/html
4.關閉連接
數據傳送完畢,雙方通過4次握手,結束TCP/IP連接。
結束語:
本文重點是通過了對Linux系統的具有針對性的裁剪,從而為智能家居的硬件而量身定制,然后在裁剪后的系統上添加網絡硬件的驅動,最后通過對TCP/IP協議棧有針對性的模塊化裁剪,在RAM芯片上嵌入了精簡的TCP/IP協議棧,實現了WebServer的功能。并且提供了遠程控制的Web頁面,實現了家用電器的遠程控制。
通過在計算機上雙機的模擬測試,可以實現在客戶機上瀏覽到由WebServer服務器為之提供的智能家居網頁。并且在Proteus軟件中可以實現頁面上的回控操作。
參考文獻:
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[3]王視聽,尹志宏.一種無線射頻收發模塊的應用,電子技術應用,2005,8
篇4
關鍵詞：Android；智能家居；Zigbee；智能網關程序
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A
Abstract： Smart home system has always been a global focus in the IT people and home appliance manufacturers. Smart home system based on Android was proposed and implemented. And， there were some related technologies to be introduced， for example： intelligent gateway program， Android users control program， Zigbee technology. How to design each module of this system are described in detail and the function display. The last， the system was tested on the handheld terminal， system operation is stable， the performance of the whole system is basically consistent with the expected goal， and has a high practical value.
Key words： Android； smart home； Zigbee； intelligent gateway program
隨著科學技術的不斷發展，人類的生活水平在逐漸地改善和提高，而對家以及家居的理念也不斷更新，智能家居作為現代化家居的發展方向之一，在近年來得到了非常廣闊的發展的空間[1-3]。目前，智能家居系統已經由原來以 PC 為控制中心轉向以嵌入式家庭智能網關為核心的嵌入式系統領域。家庭智能網關是智能家居系統的核心單元[4]，本文開發了一套基于 Android 平臺家庭智能系統，該系統是家庭環境監測系統的重要組成部分，是連接家庭內部 ZigBee 傳感器網絡與家庭外部網絡的橋梁。
1 關鍵技術
1.1 智能網關程序
智能W關程序是連接Android系統與ZigBee無線網絡的橋梁，運行在Android系統的服務層，智能網關程序通過3G、WiFi、以太網等通信方式與Android用戶控制程序相連，然后將用戶控制程序發過來的指令通過串口發給ZigBee網絡協調器，ZigBee網絡協調器解析相應的指令后發送給各個傳感器節點，以此來實現控制傳感器節點設備的功能。
智能網關程序執行的流程圖如圖1所示。
1.2 Android用戶控制程序
智能物聯網的用戶控制程序運行于Android系統應用層，采用JAVA語言開發。用戶控制程序通過接收用戶的輸入操作，生成相應的控制指令然后通過3G、WiFi、以太網或者藍牙等通信方式發送到智能網關系統[5-6]。同時，用戶控制程序還可以接收智能網關程序發送過來的傳感器所采集的信息以及告警指令，這樣我們可以查看得到傳感器采集信息的情況，以及可以及時處理相關的警告。Android用戶控制程序框架如圖2所示。
1.3 ZigBee
Zigbee技術是一種傳輸速率低，傳輸距離近，低功耗、低復雜度、和低成本的近距離的無線組網通訊技術[7]。Zigbee的通訊距離可以從75米到幾百米、幾公里、甚至更遠，是一種高度可靠的無線數據傳輸網絡，可包括多達65000個無線數據傳輸模塊[8]。Zigbee網絡的主要目的就是為了去實現自動化的控制工業現場的數據傳輸，為此，它的基本要求就是高可靠性、簡單易用和低成本。Zigbee網絡的每個節點既可以中轉由其它節點傳送的數據，也可以進行數據監控和采集。除此，Zigbee的網絡節點還可以無線連接那些不參與數據傳輸的孤立的子節點。
2 系統功能設計[9-10]
本系統主要包含五大功能模塊：信息采集功能模塊、燈光控制功能模塊、電器控制模塊、智能窗簾模塊、智能監控模塊。
2.1 信息采集功能模塊
打開各個節點板（燒寫了溫濕度節點映像的CC2530節點板）上的電源開關，等待各個節點板的D6燈點亮，說明連網成功。我們觸摸打開SmartHome程序，如果Zigbee網絡搜索成功，可以看到智慧家庭主界面，如圖3所示。在信息采集圖像模塊中主要包括：光線感應、溫濕度、空氣質量、火焰監測，如圖4所示。
2.2 燈光控制功能模塊
燈光控制模塊負責開啟或關閉家居的燈光，部分代碼實現如下：
if （v == this.btnRayOpen） {// 臥室燈，開啟按鈕
if （btnRay == 0） {
super.sendRequest（0x0002， new byte[] { 0x05， 0x02， 0x01 }）；// 開啟命令
btnRay = 0x01； // 標識這盞燈的狀態，0斷開，1開啟
btnRayOpen.setClickable（false）；//設置開燈按鈕不可用
btnRayClose.setClickable（true）；//設置關燈按鈕可用
}
} else if （v == this.btnRayClose） {// 臥室燈，斷開按鈕
if （btnRay == 0x01） {
super.sendRequest（0x0002， new byte[] { 0x05， 0x02， 0x00 }）；// 斷開命令
btnRay = 0x00； // 狀態位置 0
btnRayClose.setClickable（false）；
btnRayOpen.setClickable（true）；
}
}
上述代碼是開啟或關閉臥室燈的，同理，客廳、嬰兒房、衛生間燈光的代碼與其類似。
2.3 電器控制模塊
觸摸打開電器控制圖標，可以看到電器控制情況。觸摸打開各個房間下面的“開”按鈕，可以看到繼電器板子上相關的小燈點亮，如圖5所示，如果繼電器另一端連接著真實的電器，可以看到相關的電器開始工作。
2.4 智能窗簾模塊
智能窗簾模塊需要通過讀取參數響應窗簾開啟、斷開的狀態，主要代碼如下：
if （cmd == 0x8001 && dat[0] == 0） {// 讀參數響應
for （int i = 1； i < dat.length； /* i+=2 */） {
pid = Tool.builduInt（dat[i]， dat[i + 1]）；
i += 2；
if （pid == 0x0802） {
btnC = dat[i]；
if （btnC == 0） { // 窗簾斷開狀態
btnOpen.setBackgroundResource（R.drawable.on01）；
btnClose.setBackgroundResource（R.drawable.off02）；
} else { // 窗簾開啟狀態
btnOpen.setBackgroundResource（R.drawable.on02）；
btnClose.setBackgroundResource（R.drawable.off01）；
}
} else { return； }
}
}
2.5 智能監控模塊
該模塊可以在用戶的 Andriod 手機或平板電腦上顯示家里攝像頭拍攝到的家里實時監控圖像。
將模擬攝像頭電源接好，并插入s210x開發板上的JVC1的VIN1端口，點擊智能監控圖標可以看到當前的攝像頭的監視畫面，如圖6所示。
3 智能家居平臺控制操作
（1）把協調器模塊插到s210x節點板的Zigbee的兩排插槽中，然后打開協調器節點的電源開關。
（2）確認一下JUART的跳線是設置為Zigbee的狀態，然后開啟s210x實驗平臺的電源，打開Android應用程序的面板，找到Android用戶控制程序，即SmartHome程序，并觸摸打開SmartHome應用程序。
（3）如果W關部分移植成功，協調器節點已經下載好相關的程序，我們可以在物聯網綜合演示實驗的界面上可以一次看到Toast信息：“正在搜索Zigbee網絡…127.0.0.1”、“網絡搜索結束”。
（4）按下s210x實驗平臺屏幕下方的MENU按鍵，會彈出相關的菜單選項。其中“設置”內容是默認的Zigbee網關地址和視頻監控地址。“搜索網絡”選項可以對網絡進行搜索。“關于”是ZigBeen網絡信息。
4 結 論
綜上所述，基于Android的智能家居系統，極大地提高了人們的生活質量，其功能不再僅限于簡單的設備控制和查詢，而是可以在一部手機上實現日常生活中的各項事務。隨著物聯網技術和智能家居在國內的推廣和發展，利用Android手機作為智能家居手持終端的應用開發將越來越具有商業價值和市場前景，在開發技術上也會越來越成熟[11]。
參考文獻
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篇5
關鍵詞：ZigBee；家庭網關；智能家居系統
傳感器網絡[1]、無線通信技術以及家庭計算機是智能家居系統設計的核心。智能家居是在家居設備數字化的前提下，以家庭網絡化為基礎達到家庭智能化的目標。家庭內部組網是將一個個家居子系統互聯起來形成一個網絡，實現設備節點間的信息交換和資源共享，使得智能家居系統成為一個有機的整體，本文從應用角度闡述了基于ZigBee無線通信技術的智能家居系統的現實意義。
1 ZigBee技術
ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低速率、低功耗、低成本、高可靠性的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸。無線網絡技術的靈活安裝及可移動性特點，使其越來越多地被應用于智能系統中。現有的無線通信技術主要有藍牙、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
技術指標 ZigBee 藍牙 Wi-Fi
網絡節點 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
與傳統家居系統孤立、靜態、被動的特性相比，智能家居有三大優勢：第一，是一個有機的整體。將家庭內部各子系統之間聯系起來，并使家庭與外界聯系起來；第二，是一個動態的系統。如人們忘記關窗，每逢刮風下雨便會擔心，如果窗戶能夠動態的感應到天氣變化，刮風下雨時可以自動關閉，人們便不會有這樣的擔心；第三，是一個能動的系統。系統不只是被動的接收控制指令，同時還會根據環境的變化和用戶的習慣喜好自動做出相應的調整，從某種程度上體現出智能性。
智能家居系統一般包括3個部分，即家庭內部網絡、家庭外部網絡以及家庭網關[2]。用戶可以利用智能終端、個人電腦等通過互聯網、3G、GPRS等網絡登錄到家庭網關，進而通過家庭控制器（協調器）利用無線射頻技術控制設備節點并接受來自設備節點傳感器的信息。組建家庭內部網絡使家里的電器、數字設備等聯系起來，配置相應的協議使得各設備節點之間可以進行信息交換和資源共享。智能家居系統的總體架構如圖1所示。
2.1 家庭網關的作用
家庭網關是用來實現基于ZigBee協議體系構建的家庭無線網絡與外部的TCP/IP網絡、GPRS、3G之間的不同協議轉換的，完成不同網絡體系的互聯。從整個系統的結構上看，家庭網關是家庭內部無線網絡與外部網絡之間的連接點。
2.2 分布式家庭控制網絡
在構建家庭網絡的過程中采用基于ZigBee技術的分布式控制網絡[3]。在這種網絡中具有兩個以上的控制器，這些控制器在網絡中扮演著同樣重要的地位，可指定其中的一個控制器作為總的網絡協調者。因為各個控制器是平等的且每個控制器都有自己一定有限的工作范圍，所以當一個控制器因故障無法正常工作的時候，只是影響了它管轄下的本地設備及相關的一些非本地設備的工作，不會導致整個系統陷入癱瘓而無法工作的狀態。這既是分布式控制網絡最突出的優點，也是非常符合智能家居控制的特性。
3 系統硬件設計
系統硬件的設計主要包括家庭網關和各設備節點應用模塊的設計。
3.1 家庭網關的設計
網關的硬件設計是以 MPC850微處理器為核心構建的，根據智能家居的實際需求實現了以太網、RS485、USB 接口、RS232 等。具體的電路不同模塊的設計包括Flash內存設計、串行接口設計、復位電路設計、時鐘電路設計、USB接口設計和電源設計等部分。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。可通過RESET進行復位，系統上電時復位Flash和Boot ROM。以太網MAC采用MPC850模塊的 SCC2。系統上包括以下幾種復位源：MPC850內部復位、調試口復位、復位按鈕復位、主電源復位。家庭網關是5V直流電源供電，當設備需要3.3V電源時，通過DC-DC將5V轉換為3.3V。
3.2 各設備節點應用模塊的設計
采用盛方SF-CC2430模塊進行。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內核、ADC、USART等，同時支持 ZigBee協議棧。本文以窗簾自動化控制為例，簡單介紹各設備節點應用模塊的設計。該模塊實現窗簾的自動控制功能，如圖2所示。通過家庭控制器（協調器）主節點將來自于上位機（智能終端、PC）的步進電機控制指令發送到步進電機控制設備分節點，再由設備分節點控制步進電機的運行狀態（時間、方向以及速度等）。
4 系統軟件設計
只有在用戶智能終端，如手機、個人電腦、遙控器等其他設備上進行應用軟件設計，才能真正形成具有實際應用價值的整個智能家居系統[4]。本文以典型設備程序流程為例，討論智能家居子系統軟件開發的的主程序的運行流程。圖3為家庭控制器的程序運行流程圖。圖4為設備節點的程序運行流程圖。
5 結束語
提出基于ZigBee技術的無線通信技術智能家居的解決方案，完成了系統架構、硬件、軟件設計，以電動窗簾自動控制、家庭控制器程序流程和設備節點程序流程為例詳細探討了系統硬件和軟件的設計。
[參考文獻]
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隨著網絡技術和通信技術的不斷發展以及人們對生活要求的不斷提高，實現家庭智能的遠程控制已經成為必然的趨勢。國家建設部住宅產業化促進中心提出住宅小區要實現六項智能化要求，其中包括實行安全防范自動化監控管理：對住宅的火災、有害氣體的泄漏實行自動報警；防盜報警系統應安裝紅外或微波等各種類型報警探測器；系統應能與計算機安全綜合管理系統聯網；計算機系統能對防盜報警系統進行集中管理和控制。但由于目前無線通訊技術的不成熟、運行費用高等弊端，智能家居控制器與外網無線通訊技術成為導致市場接受度低的重要因素，而GPRS系統的特點能夠很好的解決該問題。GPRS網絡通信業務是通訊公司推出的一項數據傳輸通信業務，在GPRS網絡覆蓋區域內，傳輸距離不受限制，通信費用相對低廉，傳輸速率較快。本文涉及家庭智能系統及GPRS技術相關背景，分析了其各自基本特點和所要實現的基本功能，并在此基礎上提出了基于GPRS無線智能家居系統的總體解決方案。最后總結系統核心GPRS芯片軟硬件實現方法。
系統總體架構
網絡應用的普及以及各種信息家電的產生都使得在家庭內部對Internet的訪問不再局限于單個 PC，每個家庭都將面臨如何在家庭內部傳送 Internet 數據以及如何將各種家電設備連接起來的問題，基于此，智能家居網絡應運而生。智能家居網絡是信息社會的基本單元。未來的家庭中，各種家電設備將組成一個家庭局域網，并通過智能家居控制器接入互聯網。智能家居網絡的市場發展潛力極其可觀，幾家大的廠商 Intel、IBM、Microsoft 及 Sony 都早已涉及其中。
智能家居網絡指的是在一個家居中建立一個通信網絡，將各種家電設備互相連接起來，實現對所有智能家居網絡上的家電設備的遠程使用和控制及任何要求的信息交換，如音樂、電視或數據等。智能家居網絡的構架包括家庭內部網絡系統、智能家居控制器以及智能家居網絡與外部Internet網絡之間的數據通信。其中，智能家居控制器是智能家庭網絡的一個重要組成部分，起到核心的管理、控制和與外部網絡通訊作用。它是通過家庭管理平臺與家居生活有關的各種子系統有機結合的一個系統，也是連接家庭智能內部和外部網絡的物理接口，完成家庭內部同外部通信網絡之間的數據交換功能，同時還負責家庭設備的管理和控制。
智能家居控制器一方面需要為家庭內部布線提供通訊接口，能夠采集家庭設備的信息，并進行處理，自動控制和調節；另一方面智能家居控制器作為家庭網關，也為外部提供網絡接口，連通家庭內部網絡和外部Internet 網絡，使得用戶可以通過網絡等方式訪問家庭內部網絡，實現監視和控制。此外智能家居控制器還應當具備自動報警等功能，即當發現報警信號如：有人惡意闖入，溫度超高等，控制器能立即處理并向用戶發出報警信號。
如圖1所示，智能家居控制器為系統的核心。可采用ARM嵌入式系統設計，能夠自動運行、處理數據，通過 RS485 總線管理和控制各控制終端。并且控制器通過 GPRS模塊，實現家庭系統與外部網絡的通訊，使用戶可以通過短信和互聯網等方式實現家庭系統的遠程控制，同時，控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機界面，方便用戶實現本地控制。控制終端為單片機組成若干小的控制系統控制各家用設備，并通過控制總線將這些小的控制系統組成網絡，連接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。
智能家居控制器的具體功能包括：
家用設備的數據采集：采集家用設備包括室內溫度，燈具家電，防盜門等設備的狀態數據，經控制器處理后反饋給用戶。
本地控制：用戶通過控制器上的鍵盤和顯示屏，對家用設備進行監控。
遠程控制：遠程用戶可以通過發送手機短信或通過互聯網對家庭系統進行控制和查詢。
自動報警：當控制器檢測到非法闖入或溫度超高等報警信號時，及時觸發室內報警裝置，并通過發送報警短信等方式及時通知用戶。 轉貼于
溫度查詢：用戶可以通過控制器查詢室內溫度。
防盜門密碼設置：用戶可以通過本地或遠程方式修改防盜門的密碼，在門外輸入正確密碼后才可打開門。
紅外家電控制：接收用戶命令，通過紅外發射電路控制電視、空調等紅外可控的家電設備。
其它燈具等開關量控制：接收用戶命令控制燈具等開關量設備。
智能家居控制器通過 GPRS模塊，實現家庭系統與外部網絡的通訊為系統核心部分，解決以前智能家居系統瓶頸的關鍵技術。GPRS(通用分組無線業務)的簡稱，是在現有的GSM系統上新增新GGSN(網關支持節點)和SGSN(服務支持節點)節點發展出來的一種新的分組數據承載業務。GPRS 與現有的 GSM 系統最根本的區別是，GPRS 是一種分組交換系統，特別適用于間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。GPRS網絡傳輸的主要優點有：永遠在線、按流量計費、快速登錄、高速傳輸、覆蓋范圍內不受限制(傳輸距離、地形、天氣等)、數據傳輸可靠等。
基于ARM及GPRS智能家居控制器的軟硬件實現
GPRS通信模塊安裝在智能家居控制器中，主要功能為通過GPRS網絡連接到Internet網絡，并主動與監控中心建立通信鏈路，進行雙向數據通信。GPRS通信模塊設計采用了Freescale公司生產的內嵌TCP/IP協議的G24 GPRS OEM。該模塊尺寸小，功耗低，便于集成。
GPRS通信終端收發模塊主要由G24模塊、天線、SIM卡、相關的電平轉換電路和RS232串口組成。模塊的供電電壓為5V，可采用USB端口供電。GPRS通信模塊通過RS232串行口與智能家居控制器ARM進行通信。 論文基于GPRS的無線智能家居系統方案來自66wen.com免費
G24收發模塊采用AT指令操作，通過RS232串行口進行數據通信。GPRS 網絡通信原理為：首先通過SGSN節點使通信終端模塊附在GPRS網絡上；然后通過GGSN節點由PPP(Point to Point Protocol)協議獲得一個隨機分配的IP地址，連接到Internet上；最后通信終端模塊通過Internet，按照監控中心設定的端口號與監控中心建立通信鏈路。軟件流程如圖2所示。
(1) 測試G24通信是否正常。首先選擇串行口并設置波特率，G24波特率的范圍為600到460800bit/s，支持自動波特率偵聽，能夠自動與監控中心通訊模塊的波特率保持一致。發送“AT”，如果模塊返回“OK ”，則通信正常，否則重發。
(2)接入Internet。首先測試當地是否有GPRS覆蓋，向模塊發送 “AT+CGPRS?”，如果返回“+CGPRS:1”，則有GPRS覆蓋，否則隔5秒鐘后再次檢測。然后發送“AT+ CGATT=1”使模塊附在GPRS網絡上。最后發送“AT+MIPCALL=1，cmnet”通過PPP協議建立與GGSN的無線連接，獲得一個動態的IP地址，接入Internet。
(3) 連接監控中心。向模塊發送“AT+MIPOPEN= ，，，， ”建立與監控中心通信連接。如果返回“+MIPOPEN: Socket ID，1”，則說明與監控中心建立了通信連接，如果返回“+MIPSTAT: 1，1”，則說明有物理鏈接中斷，須重新進行連接。其中對AT+MIPOPEN指令的參數作以下說明：
Socket ID：G24通信連接的ID號，G24有4個可用Socket，每個Socket有1372Byte緩沖區。
Source Port：G24的數據傳輸端口號，其值為0~65535。建議采用1024 以上的端口號。
Destination Address：目標端的IP地址，也就是監控中心監控服務器的IP地址。
Destination Port：目標端的數據傳輸端口號，即監控中心監控服務器設定的傳輸端口號。
Protocol：傳輸通信協議，0表示TCP方式，1表示UDP方式。
(4)數據收發。與監控中心建立通信連接后，就可以進行數據收發了。發送數據用“AT+MIPSEND=1， ’Data’; +MIPPUSH=1”。“Data”表示要發送的數據，本設計采用了G24 默認的ASCII碼編碼，須用十六進制的ASCII碼形式表示。一旦有數據到達，G24模塊就會通過RS232串行口返回“+MIPRTCP: ，，”。其中Left是一個十進制的數字，表示還有多少個字符在協議棧中尚未接收，如果數據全部接收，則Left為0；接收到的數據“Data”是十六進制的ASCII碼形式。 轉貼于
(5)斷開通信連接。向模塊發送“AT+ MIPCLOSE=Socket ID”，模塊返回“OK”，表示斷開成功。
篇7
[關鍵詞]無線門鈴；避障；單片機；nRF24L01；超聲波測距；
中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）02-0112-02
第一章 緒論
1.1 課題研究背景及意義
隨著科技的發展，尤其是云計算、物聯網的出現，智能家居的概念在各大媒體上頻繁出現，進入大眾的視野。在我國，智能家居的概念在十余年前引入，并推向市場。隨著社會的發展、經濟水平的提高，人們對家居質量的追求也越來越高，要求家居舒適化、安全化、智能化，對智能家居系統的渴求也越來越強烈，對智能家居系統功能多樣性，便利性及特殊用途的要求也越來越高。其中，門鈴系統作為智能家居系統必不可少的一部分，其研究與發展的重要性不言而喻[1]。
2010年第六次全國人口普查顯示，我國60歲以上人口占13.26%，比2000年上升2.93個百分點，我國老齡化進程逐步加快。目前，中國已經成為世界上老年人口最多的國家，也是人口老齡化發展速度最快的國家之一。據聯合國統計，到本世紀中期，中國將有近5億人口超過60歲，而這個數字將超過美國人口總數。中國養老行業是關系到每一個人切身利益的現實問題，也引起了全社會的廣泛關注。中國也逐漸成為全球老齡產業市場潛力最大的國家之一。此外，在我國，無論是城市還是農村，普遍存在著夫妻雙方都工作而由老人單獨在家照顧小孩的現象。因此，針對老年人的智能家居產品設計將成為科技創新的熱門方向之一。
1.2 論文研究的主要內容和創新點
針對無線智能門鈴及門鈴提醒系統與視聽障礙老年人群的人C交互特點，本論文主要研究智能門鈴的無線控制系統及手持設備化提醒系統的方案設計，針對視聽障礙老年人群的人機交互方案設計，室內行走避障報警系統等方面。
（1）無線控制系統及手持設備化提醒系統的方案設計
無線控制系統是無線傳輸技術與單片機控制技術的結合，其將門上發送端接收到的按鍵信號轉化為無線信號，通過特定的無線網絡傳送給門鈴接收端，這就使得門鈴系統脫離了各種線纜的羈絆，降低布線成本，也為加入智能家居無線組網提供基礎。
門鈴提醒系統手持設備是在無線控制系統的基礎上，對門鈴提醒系統采用鋰電池供電，縮小系統尺寸，實現手持設備化。手持設備的可移動特點會大大提高整個門鈴系統的靈活性和便利性。
（2）針對視聽障礙老年人群的人機交互方案設計
傳統門鈴系統來客提醒一般形式為電子鈴聲，語音對話或視頻監控，而視聽障礙人群一般不便于接收此類信息。因此本研究中門鈴系統在保留原有固定式提醒形式外，增加了可移動手持設備上的來客振動提醒形式，更加直觀地將信息呈現給視聽障礙人群，實現完美的人機交互。
（3）室內行走避障報警系統的實現
考慮到視聽障礙老年人群在接收到來客提醒后前去開門的過程中，會遇到室內桌椅等各種障礙物，而這會影響老年人行走的便利性及安全性。因此，本研究汲取了目前極為熱門的汽車自動駕駛的概念，在門鈴提醒系統手持設備上集成了實時障礙檢測及報警系統，通過與來客振動提醒不同的振動形式來提醒用戶注意前方障礙。
第二章 系統的總體設計
2.1 系統硬件平臺的設計
本系統硬件平臺的設計如圖2-1所示，整個門鈴系統分為門鈴發送端和手持接收端，兩部分都以STC12C5A60S2單片機最小系統板為控制核心。其中門鈴發送端搭載門鈴按鍵和無線發送模塊、蜂鳴器，供電系統可以是市電或電池；手持接收端搭載無線接收模塊、接收確認按鍵、直流振動電機、蜂鳴器、TFT（Thin Film Transisitor）液晶顯示屏、超聲波測距模塊、障礙報警距離調節按鍵組等，供電系統采用可充電鋰電池。
2.2 系統軟件模塊的設計
本系統軟件部分主要分為無線傳輸模塊、超聲波測距報警模塊、人機交互界面模塊等。
無線傳輸模塊實現兩個2.4G射頻收發模塊nRF24L01之間的數據傳輸功能；
超聲波測距報警模塊包括超聲波測距模塊HC-SR04的觸發與接收，回饋數據的處理，障礙報警距離的調節；
人機交互界面模塊包括門鈴按鍵和應答按鍵的檢測及與無線信號的轉換，提醒系統振動功能的控制，測距顯示以及液晶屏上其他友好性界面設計。
第三章 超聲波測距障礙物報警系統實現
3.1 超聲波測距模塊HC-SR04介紹
HC-SR04超聲波測距模塊可提供2cm-400cm的非接觸式距離感測功能，測距精度可達高達3mm；模塊包括超聲波發射器、接收器與控制電路。模塊共有4個引腳，VCC供5V電源，GND接地，TRIG觸發控制信號輸入，ECHO回響信號輸出。
超聲波測距模塊基本工作原理：
（1）采用I/O口TRIG觸發測距，給最少10us的高電平信號；
（2）模塊自動發送8個40KHz的方波，自動檢測是否有信號返回；
（3）有信號返回時，通過I/O口ECHO輸出一個高電平，高電平持續的時間就是超聲波從發射到返回的時間。測量距離=（高電平時間*聲速（340m/s））/2。
3.2 障礙物報警距離設置
為了適應身體健康狀況不同的老年人以及不同的家居環境，本研究設計了障礙物報警距離的用戶設置功能。設置功能硬件電路實現如圖3-1所示，
系統通過Adjust_Key選擇進入或者退出用戶設置模式，若M入用戶設置模式，則由left和right按鍵選擇障礙物報警距離（cm）的百位、十位、個位，再由up和down按鍵對選中位數的數值進行增減操作。系統將障礙物報警距離初始值設為50cm，用戶在此基礎上進行操作。
總結與展望
針對現實生活中視聽障礙老年人群應答門鈴障礙及室內行走安全問題，本文結合單片機控制技術、短距離無線網絡技術和超聲波測距技術，設計并實現了一種手持無線智能避障門鈴系統，打破傳統門鈴提醒系統空間局限性，增加對老年人的安全性，給人們的生活帶來便利，系統還額外集成了廣場舞一鍵召集功能，該功能由一個主機和多個從機組成，主從機關系可設置，主機由舞團團長或召集人擔任，其他團員為從機。當主機發送召集信息后，從機接收信息并由團員確認，從機將確認信息發送回主機。當老人出門時，手持設備可開啟避障功能，實現了視聽障礙老年人群參加健身和社交活動的便捷性，保障了老年人的身心健康。
參考文獻
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關鍵詞：物聯網；物聯網技術；智能建筑技術；傳感器聯網方式；
中圖分類號：TP393文獻標識碼： A 文章編號：
一.前言
本文深刻、生動、形象地闡述了物聯網概念的豐富內涵，進一步對物聯網加深理解，并深刻分析了物聯網技術對智能建筑技術的影響和其在智能化建筑領域的廣泛應用，在簡要描述我國物聯網技術在智能化建筑領域中的應用以及發展形勢，闡明了物聯網技術在智能化建筑領域中存在著巨大的發展潛力和機遇，表明物聯網時代已經來臨。
二.物聯網（The Internet Of things）
物聯網的發展，體現在它是信息化、工業化發展相融合的結果 ；是信息技術以及傳感 / 控制技術兩種技術相融合的產物 ；是物理基礎設施（例如 ：光、機電設備）以及 IT基礎設施相融合一體的架構。物聯網到如今為止，還沒有明確的絕對定義，下面是現在流行對物聯網的幾種具體描述 ：
美 國 MIT 的 Kevin Ashton 曾經用“Internetof Things”來描述，物聯網就是通過網絡把計算機連接到真實傳感器網絡的世界（1999）。ITU ：物聯網通常是通過 RFID 及智能計算等科學技術來對進行全世界設備互連的網絡（2005）。百度百科 ：物聯網通常是通過 RFID、紅外感應器以及全球定位系統，還有激光掃描器等信息傳感設備，按著約定成俗的協議，可以把任何物品跟互聯網連接起來，來進行信息交換以及進行通信，以便實現智能化的識別、定位以及跟蹤、監控和應用于管理的一種網絡。
《物聯網產業發展研究》報告（2010.4.8）顯示：物聯網通常是由能自我標識、感知及智能的物理實體，基于通信技術而相互連接，形成的網絡，而且這些物理實體可以在沒有人工干預的條件下，來實現協同以及互動，為人們生產和生活，提供智慧及集約的服務 。中國物聯網大會（2010.6.29）上說明：凡是以傳感器和傳感技術來感知物體的特性，按照約定的協議，來實現任何時候的物與物之間、人與人之間的互聯互通，以實現智能化識別、定位、跟蹤、管理的網絡 。
在筆者看來，所謂物聯網，顧名思義就是物與物之間，以及人與人的智能互聯互通。大家都知道，移動通信網是一種信息傳輸的網絡，是人和人之間的互聯，是網絡中俗稱的“客流”系統 ；互聯網卻是虛擬的信息共享的網絡，是電腦和電腦之間的互聯。然而物聯網它卻是一個能信息感知的網絡，又稱傳感網。傳感網是物和物之間的互聯，屬于網絡中的“物流”系統。物聯網聯接的通常是現實的物理世界，并非是非虛擬的世界。在物聯網上，不僅能對物質的東西進行撐控，甚至還能對人的心情發生感受。物聯網不僅僅是讓你了解大千世界，而且可以讓你觸摸大千世界，感受大千世界。感知到包括傳感器的信號采集以及協同處理還有智能組網，甚至信息服務，可以達到控制以及指揮的目的，感知是為了達到遠程控制和管理。從虛擬信息空間和人人互聯發展直到對現實物理世界進行感知，為信息傳輸以及信息處理，提供更為豐富的需求資源，從而掀起一波又一波的新的產業化浪潮。
伴隨我們國家“十二五”規劃，全國上下以物聯網為代表的戰略型的新興產業，逐年發展起來，并且還將成為我國大力扶持以及發展的七大戰略性的行業之一。根據權威機構的預測，我們國家將要在未來的十年間，投入大約將近四萬億，在全國范圍內大力發展物聯網業，其中的智能建筑、辦公、家居以及RFID 等產業必將是未來我們國家重點發展的領域。
三．物聯網對智能建筑技術的影響
（1）在智能建筑技術領域中，物聯網的影響是無處不在的，設備通過傳感器聯網技術而遍及大部分子系統，這樣也可以說，很多子系統已經是處于準物聯網形態或者已經是處于物聯網形態。例如 ：智能家居和建筑設備監控，以及安防、一卡通等系統。對于物聯網形態，有三個方面的內容 ：具體是傳感器聯網 、互聯網的協議、設備網站。
（2）智能建筑設備傳感器聯網方式
智能建筑設備傳感器聯網方式分別是：單 向 / 雙 向 ；單 路 / 多 路 以及TCP/IP 網和非 TCP/IP 網以及設備間無直接互動 / 直接互動。現實應用的有一卡通 / 視頻監控等。復雜的有智能家居 / 建筑設備監控等等。
（3）智能建筑的物聯網形態
智能建筑物聯網主要應用于家居網，家居網主要是對家電、安防、窗簾、遠傳表具進行連接。家居網可以是無線，也可以是通過電力載波，也可以是通過以太網等，絕大部分家居網都不是 TCP/IP 來支持的網絡。整個家居里面是由智能家居控制器來對這些設備的進行控制聯網。每個家庭里面，通過安裝一個智能家居控制器，到小區里就可以通過以太網跟住戶進行連接，住戶同時也可以反饋自己家里一些情況,可以通過移動通信網、也可以通過以太網來進行連接。
（4）建筑設備監控系統物聯網形態
建筑設備監控系統目前常用的包括三層結構 ：管理層、控制層以及現場總線。設備通過傳感器聯網的，其特點是物與物、物與人，多 方隨時、實時、面向現場總線。現場總線有 LonWork/BACnet/Modbus 等等非 TCP/IP 來支持協議網絡。從而形成連接互聯網架構的邏輯設，以及構建設備網站，來實現管理和監控的功能。
（5）云計算與智能建筑
在智能建筑里面，云計算比較多的是被廣泛用于建筑群能耗計量以及節能管理系統中，沒必要在每個樓宇里面都布置建筑群能耗計量以及節能管理系統，只要通過一個云計算平臺，就可以把這些統一起來，就設置成一個總的能耗計量以及節能管理系統。這是因為云計算平臺實際上是互聯網上一種公共服務，它是直接針對互聯網架構，也直接針對物聯網架構。智能建筑綜合通常是集成、維護以及管理系統。如果對智能建筑的維護管理都通過物聯網的話，我們的智能建筑，就取消了每個樓里面設置一套智能建筑維護管理班子，而用一個云架構就能實現統一管理，非常便利快捷。
（6）BIM 與物聯網
物聯網被廣泛地應用于樓宇智能管理、物業管理和建筑物的運行維護方面，將會發揮更大的作用。僅從建筑物外表我們不可能看到許多管線、開關閥門，因為它都是隱蔽在樓板和墻體中，遍布建筑物的各個角落，沒有圖紙，你要找到某個閥門開關是很不容易的，特別是對一些結構復雜的建筑，而圖紙通常都保存在檔案館里，很難查閱，那么我們怎樣來實現對樓宇內隱藏物體的即時查找和定位？只有把建筑物進行數字化，構建整個建筑信息模型（BuildingInformation Modeling，BIM），才能實現對其更有效的管理。BIM 是物聯網應用中的基礎數據模型，也是物聯網的核心，象比如 BIM 確是ERP 基礎數據一樣，物聯網應用不能離不開BIM。沒有 BIM基礎數據模型，物聯網的應用就會受到極大的限制，就無法深入樓宇的核心，因為有許多隱藏的構件和物體，通過 BIM 才能展示構件的每一個細節。這種模型是三維可視。
四、結束語
本文從建筑領域探討了物聯網技術對智能建筑技術的影響，并且通過對智能建筑聯網中家居網、建筑設備監控系統物聯網、云計算、BIM模型在智能建筑領域應用前景分析，對建筑行業及領域具有可靠的現實指導借鑒作用。在近年來，我國建筑領域競爭非常激烈，要想突破瓶頸，立足市場，必須依賴物聯網的技術創新，及智能化建筑技術，為開拓建筑市場前景具有現實意義。
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篇9
論文首先分析了智能配用電通信網建設面臨的問題，明確智能配用電通信網組網技術研究的重要性;隨后，介紹了智能配用電通信網的定義、網絡模型和體系結構;
最后，在分析的基礎上，對智能配用電網的特殊應用場景與組網技術進行了深入研究，包括光纖和EPON/GPON技術、電力線載波通信(PLC)技術、GPRS/CDMA/3G公網無線技術等。論文的研究成果，能夠為大規模智能配用電通信網建設，提供有力的理論指導。
1 引言
智能電網是當今世界電力系統發展變革的方向，它包括發、輸、變、配、用和調度等各環節，應用新型控制技術、信息技術和管理技術，實現信息的智能交流。
目前，我國智能電網建設工作已經全面展開，隨著智能電網技術的不斷發展，智能電網的業務應用系統也逐步發展和完善，對電力通信網傳輸帶寬和可靠性等方面提出了更高的要求和挑戰。配用電通信網是電力通信網絡平臺的重要組成部分，是電力骨干通信網的向下延伸。
智能配用電通信網應具備較高的帶寬和傳輸速率，以保障海量數據通信的雙向、及時、安全、可靠傳輸，而無論采用何種通信技術，均有其優點和缺點。因此，智能配用電通信網并不適合用單一的通信技術組網。
此外，配用電網絡是電網系統中規模最小、數量最多的末梢網絡，但它是一個多節點、多分支、多交叉的復雜結構，這樣的一個點數繁多、分布無規律的復雜網絡特征，使得現有的配用電通信網大多為各地各部門根據實際需要分散建設，缺乏統一的網絡規劃。技術體制和建設標準各地相差甚大，電力通信基礎資源不能得到有效利用。因此，智能配用電網組網技術研究的理論意義和應用價值日益凸顯，成為一個重要的研究熱點。
2 智能配用電通信網定義及其網絡模型
智能配用電通信網是電力骨干通信網的向下延伸，是骨干網的接入層網絡，向下覆蓋到智能配電網各級站點、用戶智能電表及室內通信終端、電動汽車充電站和分布式能源站點等相關設備，設備數目繁多，種類多樣，且基本都處于中低壓運營環境下。
由于設備有各自的用途，承擔的功能和業務種類繁多，對通信質量和通信方式的要求也不盡相同。因此，智能配用電通信網是一個適用于不止一種通信技術和通信手段的通信網絡，并且每一種技術都根據其技術特點有其相應承擔的業務和適用場景。智能配用電通信網是一個多種技術并存的復雜的通信網絡。
綜合智能配用電通信的需求預測、信息流量實時性與安全性的分析與計算，智能配用電通信網以配網末端邊界和用戶智能電表為分界點，分為配電通信網、用戶接入網和用戶室內網三個層次。
配電通信網絡范圍主要覆蓋配電網開關站、配電室、環網柜、柱上開關、公用配電變壓器、分布式能源站點、配電線路等的通信網絡，并向下延伸用于接入或匯聚用戶接入網和用戶室內網的業務，主要承擔配電自動化以及用電信息采集的遠程通信等業務。
用電接入網絡范圍主要覆蓋智能用電公變出口至用戶智能電表、電動汽車充電站、分布式能源站點等的通信網絡，并向下延伸用于接入用戶室內網，主要承擔用電信息采集、雙向互動用電、智能家居、增值業務等。
用戶室內網范圍為用戶室內的通信網絡，連接各種未來智能家居適用的智能終端設備，諸如家庭網關、智能交互機頂盒、IP電話、智能家電、智能家庭安全防護、智能家庭水氣表抄手等等，用于實現雙向互動用電服務、智能家電控制及增值業務服務等一系列智能家居通信的通信網絡。
3 智能配用電通信網絡架構
目前，配用電通信網承載的主要業務是配電自動化業務、用電信息采集系統業務和智能用電業務，從業務角度，配電自動化系統通信網絡分為骨干通信網絡和接入層通信網絡，其中骨干通信網絡實現配電主站到配電子站間的通信，對應了圖2中的電力通信光纖骨干網;接入層通信網絡主要實現配電子站到配電終端之間的通信，對應于圖2中的配電通信網;
用電信息采集系統的通信網絡分為遠程通信網絡和本地通信網絡。其中遠程通信網絡實現用電主站和集中器之間的通信，對應于電力骨干光纖通信網和配電通信網。本地通信網絡實現集中器和采集器及表計之間的通信，對應于用戶接入網。智能用電業務則依靠智能電表和各個家庭智能用電終端之間的通信來實現。
4 特殊應用場景與組網技術分析
為了深入分析智能配用電通信網組網技術的特點，本文在特定的應用場景下分析相對應的技術。
4.1 EPON適用場景組網分析
基于前面提到的EPON技術特點和智能電網的建設需求和目標，未來的智能電網通信網的架設，光纖通信將是主要通信方式。采用光纖通信方式，對于配電通信網建設可鋪設OPPC光纜，對用戶接入網的建設，根據其雙向互動、智能家居、增值業務等特點，可采用PFTTH光纖專網通信技術，保障其信道帶寬、實時性、安全性以及可靠性。
智能小區用戶室內網通信建設方式可采用以太網無源光網絡(EPON)技術，在用戶室內配置ONU終端，用戶智能交互終端、智能機頂盒、IP電話、電腦、智能家電等設備通過以太網借口和ONU終端互聯。實現語音、數據、有線電視、視頻等業務的信號接入，滿足智能家居和智能小區建設的要求。
智能電網骨干通信網建設將在很大程度上采用光纖通信，因此采用光纜來鋪設智能配用電通信網具有先天優勢，EPON技術的高帶寬、安全性和可靠性方面的優勢，將使其在經濟條件滿足的情況下成為智能配用電通信網接入的首選技術。
在經濟發達的沿海地區和大中型城市中，可統一采用光纖和EPON技術來建設智能配用電網絡，特別是在新建小區中，不需要重新布線，一次性敷設就可完成，采用EPON技術更加符合智能配用電網絡的業務和用戶對智能配用電通信網絡的越來越高標準的需求，適應智能電網的發展，為實現智能城市和智能家居做更好的準備。
4.2 電力線通信適用場景組網分析
由于智能配用電網絡是中低壓電網，需要連接大量的用電設備，這給智能配用電通信網的建設帶來了極大的困難。電力線載波通信(PLC)是一種現在比較成熟的技術，是電力系統的特有的通信方式，它利用電力線纜作為傳輸媒質，通過載波傳輸語音和數據信號的通信方式，使其不需要另外架設通信線路，這種特點，使其在智能配用電通信網絡建設中仍然有很高的應用價值。
在配電通信網建設中可采用中壓PLC通信，承載用電配變和調度信息的通信，在用戶接入網建設中可采用寬帶載波，為配用電網絡自動化系統和集中自動抄表系統提供數據傳輸的通道。
在用戶室內網建設中，電力貓和智能電表互聯，IP電話、電腦、智能交互機頂盒等對帶寬和數據速率要求較高的設備通過寬帶載波和電力貓、智能交互終端互聯;智能洗衣機、智能空調、智能熱水機等需要傳輸控制信息的智能家電設備可通過窄帶載波與智能交互終端互聯：實現用戶室內網絡的組建和信息傳輸。
電力線載波通信建設智能配用電通信網無需重新布線，建設經濟快捷方便，因而使用范圍極廣，在現在配用電通信網應用中依然是主流方案，但是由于其自身存在的技術缺陷，在未來智能電網通信網的建設中，它將起到一個輔助和補充的作用。
4.3 GPRS/CDMA/3G等無線技術適用場景組網分析
GPRS/CDMA/3G等公網無線技術在通信網絡組建上面的優勢非常明顯，它通信方面的各種技術成熟度非常高，商業運作模式也非常成熟，這使其在建設通信網絡是無需重新布線，預算、仿真、設備和商家支持方面都非常成熟，具有一套非常完整和齊全的產業鏈和網絡建設方案。
鑒于公網無線技術的優勢，在智能配電用通信網絡建設中必然有其用武之地，在智能配用通信網、用戶接入網中均能適用，把配用電通信網配變、接入各個環節和設備用無線通信的方式連接起來，進行通信。在用戶室內網絡建設中，可采用微功率無線技術，也可采用PLC技術。
適用GPRS/CDMA/3G等公網無線通信技術建設只能配用電通信網絡建設成本很低，但是需要每年向公網運營商租用帶寬，使用成本較高，而且由于配用電數據信息對數據的保密性要求較公網數據信息高，可靠性要求難以滿足電力系統信息傳輸的要求，信息通過公網接入電力專網時應采取必要的安全措施，因此實際建設配用電通信網絡中，應該以實際需要為準。決定是否采用無線公網技術以及在何處適用無線公網技術來組網。
5 結束語
當前有多種組網方式可以用來搭建智能配用電通信網。但是需要針對各自的場景采用合適的組網方式。
光纖和EPON、GPON技術建設智能配用電通信網，建設成本高、建設周期長，需要大量的光纜敷設和配套的設備建設，花費大，但是技術明顯具有優勢，在不考慮建設成本的情況下，一旦建成，將能滿足智能配用電通信網的各種業務通信需求，滿足未來智能電網的發展和需要，并且具有非常好的適應性和可擴展性。從長遠角度來看，采用光纖和EPON、GPON技術建設智能配用電通信網價值巨大，應當首先選擇。
電力線載波通信(PLC)技術建設智能配用電通信網，無需重新鋪設線路、建設周期短、經濟成本具有明顯的優勢，但其在信號衰減和帶寬等方面的技術缺陷，導致其并不能完全符合智能配用電通信網的要求，特別是雙向互動業務和語音、視頻等增值業務的不斷出現，對智能配用電通信網帶寬、速率等指標提出了更高的要求。
電力線載波通信(PLC)技術在目前的智能配用電通信網建設中依然應用范圍很廣。可作為光纖通信的主要輔助手段，并且一旦解決其技術問題之后，依然大有可為。
GPRS/CDMA/3G等公網無線技術建設周期短、成本低，但是后期運營成本較高，并且一旦接人大量的用戶，通信質量并不能夠得到保證，與智能配用電通信的特點在根本上有著一定矛盾，但在一定范圍內。其仍然有很高的應用價值，可以根據實際情況選擇使用。
TD-LTE、WiMAX等技術作為無線專網來建設智能配用電通信網可靠性較高。通信量較大，具有很高的應用價值，但是其網絡規范、標準體系上還不夠完整，頻率的使用上也有一定的問題。但是發展電力無線專網是解決電力通信的一大關鍵，特別是在一些地區，光纖通信和電力線載波通信等有線信道力有不逮的情況下，電力通信必須依靠無線方式解決。電力無線專網通信將在智能配用電通信網建設中占有相當的比例。
通過以上各種技術適用場景組網分析，綜合技術特點、經濟成本和建設周期等因素，再結合智能電網的發展前景和要求，智能配用電通信網建設應當以光纖通信技術為主，以電力線載波通信和無線通信技術作為補充的方式進行。
篇10
針對“大學生過剩”與“技工嚴重缺乏”的就業結構型矛盾，解決問題的核心是教學方法和培養目標的改革。今后，中國將以建設現代職業教育體系為突破口，對教育結構實施戰略性調整，加大技術技能型人才的培養。從國家層面，本次高校改革調整的對象是1999年大學擴招后“專升本”的600多所地方本科院校。這些高校將率先從培養學術型人才向職業教育轉變。嘉應學院于2001年升為本科院校，在改革院校之列，應做好規劃應對學校即將到來的人才培養目標和辦學定位的轉型。
2電子信息工程專業培養方案改革目標
廣東省高端新型電子信息產業發展方向包括了軟件和集成電路、數字家庭以及高端消費類電子產品。本次電子信息工程專業培養方案改革應契合產業發展方向，針對智能家電、智能家居、智能醫療和智能安防領域，培養應用型本科人才。此次電子信息工程專業培養方案改革的目標是培養學生動手能力，強調與產業的對接，強化學生的就業能力。為實現該目標，需要對目前電子信息工程專業培養方案進行修訂。
3電子信息工程專業培養方案改革思路
3.1培養學生的職業定位
以電子信息工程專業為例，研究型高校中電子信息工程專業的學生參加工作后主要從事系統軟硬件底層開發。硬件相關工作方面：學生通過傳感器、變送器和執行元件等基本原理的學習，能夠從事相關基礎元器件的研發工作。軟件相關工作方面，學生通過操作系統、處理器內部體系結構和接口電路工作原理的學習，能夠編寫硬件的底層接口程序，從事一些基礎的研究工作。高職高專學校培養的電子信息工程專業學生，需要熟悉生產設備的工作過程，能夠應用和操作設備生產出合格的產品。應用型高校中電子信息工程專業的學生層次處于上述兩種類型學校學生的中間，必須要實現差異化培養，具有自身不同于研究型和高職高專學生的特色，在產業結構中尋找自己的定位，這樣才能保證在未來的就業競爭中取得優勢。應用型高校培養的電子信息工程專業學生應該熟悉傳感器、變送器和執行元件的工作原理，了解元器件的性能參數以及影響其工作的因素，能夠根據客戶提出的設備的性能指標和不同要求，“選擇”傳感器、變送器和執行元件，通過合理的組合連接，形成生產設備，或是能夠測量某些物理參數的儀器和儀表，或者是智能家居中的控制系統、安防系統等等。該類型學生主要從事的是系統集成工作。從目前我國產業發展結構來看，大部分企業還是生產型的，從事研發的企業和研發方面提供的工作崗位相對較少，所以對從事底層設備研發的人才需求有限，而對系統集成人才需求較大。
3.2工作崗位分析
根據以上分析，確定嘉應學院電子信息工程專業的改革思路。智能化是電子信息技術發展的一個必然的趨勢。未來的儀器設備會根據預先設定的程序和算法運行，脫離人的控制，具有一定的智能性。基于此，確定培養的學生的未來的職業定位為智能電子產品設計工程師。廣東省電子行業發達，提供的相關產業崗位較多，95%以上的學生會在廣東省內就業。就業的學生主要從事智能電子產品的設計、調試和安裝工作。作為智能電子產品設計工程師，就業之初可以做為企業研發部門的軟件、硬件工程師，隨著相關經驗和技術的積累，以及自己本人的不斷努力和學習，有部分優秀的智能電子產品設計工程師可以成長為產品的項目工程師。如果掌握企業的核心技術，則可以成為企業的技術負責人，只要努力，職業提升空間較大。
3.3課程模塊設置
學生要想在將來能夠勝任智能電子產品設計和系統集成工作，需要掌握的知識要點包括信息采集、數據處理、信號轉換變換、總線接口和軟件編程等方面的知識。需要學習的模塊設置為基礎模塊、提高模塊和產業對接模塊。針對學生將來從事的智能電子產品設計工作，要求學生學習的課程體系如下：基礎模塊包括了電路分析基礎、模擬電子技術、數字電路與數字邏輯、信號與系統、傳感與檢測、數字信號處理、虛擬儀器設計和C語言程序設計。提高模塊包括了應用電子設計自動化、嵌入式系統、微機與單片機原理和數字信號處理技術及應用。產業對接模塊含有數據采集與智能儀器、電子產品設計與實踐和智能家居等課程。基礎模塊電子系統工作的基本原理和基本的分析方法，為提高模塊的學習打下基礎。提高模塊中的課程主要學習由8位，16位和32位處理器內部體系結構和編程方法和系統硬件描述語言，這些是智能電子產品的核心。而產業對接模塊開設的課程主要要求學生能夠根據所學知識設計滿足生產和人民生活需要的智能電子產品系統。
4電子信息工程專業培養方案框架
4.1通識教育課程模塊
該模塊包括國防教育、思想政治理論課、語言與技能課、體育和全校性公共任選課，總計57學分，1004學時。具體課程為軍事理論與訓練、思想道德修養與法律基礎、廉潔修身、基本原理概論、思想和中國特色社會主義理論體系概論、中國近現代史綱要、形勢與政策、大學英語I-IV，含口語與寫作）、大學計算機基礎、健康與心理教育、大學語文（含應用寫作）、大學生職業發展與就業指導、創業教育、體育（含選修），公共任選課。通過通識教育課程的教授使學生掌握一定的外語、法律和國學知識，具有一定的人文情懷，成為一個道德和人格上成熟的人。
4.2專業課程教育模塊
該模塊包括專業必修課、專業選修課、畢業實習和畢業論文（設計），總計105學分，1498學時。其中專業必修課包括學生必須了解的本專業的一些基礎知識。其中學科基礎課電子類工科學生必須學習的本學科的基礎知識，含30學分，總計548學時，主要課程有：大學物理及實驗、高等數學、工程數學、概率論與隨機過程、工程制圖與AutoCAD、電子工藝訓練、電路分析基礎、電路分析基礎實驗。專業基礎課是學生學習后續專業課程的基礎，是本專業不同于其他專業的基礎課程組合，通過專業基礎課程的學習學生可掌握本專業的基礎知識。含18學分，總計287學時，主要課程有：C語言程序設計、數字電路與數字邏輯、數字電路與數字邏輯實驗、通信電子線路、模擬電子技術、模擬電子技術實驗、電子技術課程設計及見習。專業課程組合則是本專業的一些較為重要的課，按照不同專業方向開設不同的專業課，總計13學分，204學時。智能電子系統方向主要專業課程有智能電子系統方向、信號與系統、微機與單片機原理、嵌入式系統。專業選修課是本專業的一些特色課程，包括專業限選課18學分，28時，課程主要課程有：數據采集與智能儀器、數字信號處理原理及技術、傳感與檢測、電子產品設計與實踐、虛擬儀器設計與應用。專業任選課10學分，170學時，主要課程有計算機網絡、印刷電路板設計、Matlab程序設計、電子設計自動化、智能家居系統設計等。畢業設計是本科教學最為重要的環節，需要學生應用所學知識設計符合生產實際的能夠實現一定功能的智能電子系統。畢業實習是學生畢業前進行的直接參與企業生產實踐的活動，相當于入職前的崗前培訓，均為8學分，8學時。
4.3職業教育模塊
該模塊均為選修課程，包括心理學2學分，32學時；教育學2學分，32學時；教師職業技能2學分，32學時；教育實習4學分，4周。學生可以在修完此模塊后申請教師資格證，擴大就業面，從而拓寬就業途徑。
5電子信息工程專業培養方案改革內容
5.1調整專業方向，強調產業對接
緊密結合廣東省十二五規劃中高端新型電子信息產業發展規劃內容和專業的發展方向，根據專業技術技能型人才培養需要，將專業方向調整為智能電子系統方向。為實現專業調整和改革的最后一公里，最終擺脫學生所學知識與到企業工作后所需能力相脫節的現狀，開設與企業生產實際相近的課程，如數據采集與智能儀器、電子產品設計與實踐和智能家居等課程。提高學生的學習興趣的同時，真正做到與企業生產實際的對接，讓學生到企業工作后可以盡快進入角色，找到自己在企業的一席之地。
5.2突出專業基礎課和專業方向課的核心地位
針對學生到企業工作后主要從事智能電子系統設計相關技術的工作，專業基礎課中的核心課程設置為：數字電路與數字邏輯、通信電子線路、模擬電子技術、電子技術課程設計及見習、C語言程序設計。專業方向課中的核心課程設置為：數據采集與智能儀器、數字信號處理原理及技術、傳感與檢測、電子產品設計與實踐、虛擬儀器設計與應用、嵌入式系統課程設計及見習。強化學生在智能電子系統設計方面的專業技術知識，為學生將來在本行業從事技術工作打下堅實的基礎。讓學生在此基礎上，能夠有較大程度的職業上升空間，使開設的專業課程更有利于學生將來在專業技術方面的成長和發展。由于專業選修方向的調整，增加了相應課程，如數據采集與智能儀器、電子產品設計與實踐和智能家居系統設計。刪除了理論性較強的相應課程，如信息論基礎和數字圖像處理。
5.3進一步強化實踐教學環節
根據應用型本科教學工作面臨的形勢和特點，提出加強和改進實踐教學工作的幾項措施：一是加強實踐教學師資隊伍建設，鼓勵教師從事實踐教學工作；二是推進科學研究與實踐教學的有效結合，不斷提高教師的實踐教學水平；三是加大經費投入，通過優化、整合加強實驗教學示范中心和工程訓練中心等實踐教學平臺建設；四是推進產學研合作，建設好大學生實習和實踐基地；五是實施好卓越工程師計劃，培養和造就高層次工程型人才。實踐教學是學校進行人才培養的重要組成部分，可以有效提高人才培養質量，是與課堂教學相輔相成和互相促進的重要方面。
6結語
