毕业设计说明书-娄灿强

毕业设计说明书课题名称： 智能家居系统设计与开发 学生姓名 娄灿强 学 号 所在学院 计算机工程学院 专 业 物联网应用技术 班 级 物联1211 指导教师 孟建翔 起讫时间： 年 月 日 年 月 日摘 要 随着计算机网络技术和信息技术的进步，智能家居得到了前所未有的发展，居民对住宅的功能以及质量提出了更多、更高的要求，智能化住宅以其安全舒适、信息通畅、服务完善而深受住户们的喜爱，智能住宅成为现代化住宅的必然发展趋势。因此研究并开发出适合人们要求的智能化产品具有很重要的意义。 怎样把电气智能化，怎样安排家居格局，我们就涉及到了家居布线系统。家居布线系统就是把电话、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化控制系统的布线统一规划、布局、集中管理，为实现家具智能化提供网路平台。采用综合布线方式，使得家庭内部布线系统具有良好的扩展性和可升级性，满足不同用户现在和未来的需求。 本论文设计的智能家居布线系统能充分实现以下功能： 1.将住宅内的控制系统、安防系统等系统连接起来，并让它们能够正常的工作。 2.新型的布线系统让住宅更加的美观。 3.让我们的住宅时刻处于一个安全的状态。关键词：智能家居自动化,自动控制,信息化和智能化目 录摘 要（粗黑体，三号）I第1章 绪论（黑体，小二号）11.1 引言（黑体，四号）11.2 项目背景1第2章 需求分析（黑体，小二号）3第5章 结论5参 考 文 献7致 谢9第1章 绪论1.1选题意义、价值和目标 计算机、自动控制、通信技术以及数字化技术自20世纪90年代后期以来，取得了迅猛的发展并日益渗透到各个领域。极大的改变了人们的工作方式，提高了生产效率，对生产力的提高起到了至关重要的作用。相比之下，这些技术对改善人们的居住环境方面的作用并没充分的发挥出来。虽然目前的家用电器功能越来越多，越来越智能化，但是这些家用电器的智能仅仅限于其自身，并没有形成一个整体。这样造成的直接后果就是人们的居住环境仅仅是被一些高科技的家用电器包围，而没有形成人性化，智能化的系统。人们依然生活在以前传统的家居方式下。 在这样的背景下，人们开始关注居住环境，越来越注重家居环境的安全、健康、便捷和舒适。如何在家庭环境中组建智能家居网络，有效的将各个家电产品结合成一个有机的整体，并通过它对家电设备进行近程或远程的集中控制与管理，使人们能够不分时间地点，随时随地方便的控制和了解家中的情况，让这些家用电器为人们提供更好的家居环境，成为了一个新的课题。 所谓智能家居是指将各种相关的住宅设备通过家庭内部网络连接起来，并保持这些设备与住宅的协调，从而构筑成舒适的信息化居住空间，以适应人们在信息化社会中快节奏和开放性的生活，达到安全、舒适、高效、节能、环保及人性化的要求。 针对住宅的大面积管理，智能家居更是起到了尤为突出的作用。减少了人工上一些繁复的工作，降低了人力的浪费，使家庭生活更加便捷。 本方案的目标在于可以从线路的布置敷设上，对家电进行智能控制，各种模块配合中央处理器实现家居智能化。同时无线设备进行辅助控制，减少线路敷设不便的弊端。1.2 项目背景 结合市场上发布的几种方案，根据调查结果通过对这几种方案的功能、技术、优缺点的分析，为自己方案的设计奠定基础。首先，经调查解决一些家庭的智能系统只对应同一品牌产品才能使用，在此其次，还有一些方案，是在普通家电上加以红外转换器，对其进行控制，但是没有统一标准各个厂家各自为政，兼容性很差。我们提出的方案是，对每一系列家电设施进行模块化管理，给需要智能控制的家电加以控制模块，使用线路上的铺设，以对每一个模块进行控制。 本方案以围绕中央控制区进行设计。对整个家居环境进行电路的铺设，以达到各方位的控制，依照需要进行线路布置。 与此同时介绍每个模块的简单原理及作用等。第二章智能家居的介绍2.1智能家居的发展概况2.1.1国外智能家居的发展概况 自从世界上第1幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛的应用。新加坡模式的家庭智能化系统包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和系统软件配置等。那么，什么是智能化家居？ 几年前一些经济比较发达的国家提出了“智能住宅”的概念，住宅智能化是智能家居的先导，智能家居是住宅智能化的核心。那么达到一个什么样的标准才可以称之为智能化家庭呢？智能化家庭与智能大厦概念与定义一样至今尚没有取得一致的认同。美国电子工业协会于1988年编制了第1个适用于家庭住宅的电气设计标准，即家庭自动化系统与通讯标准也有称之为家庭总线系标准（HBS）；我国也从1997年初开始制定小康住宅电气设计（标准）导则（讨论稿）在导则中规定了小康住宅小区电气设计总体上应满足以下要求：高度的安全性，舒适的生活环境，便利的通讯方式，综合的信息服务，家庭智能化系统。同时也对小康住宅与小区建设在安全防范、家庭设备自动化和通讯与网络配置等方面提出了三级设计标准，即：第一级为“理想目标”，第二级为“普及目标”，第三级为“最低目标”。 智能家居最终目的是让家庭更舒适，更方便，更安全，更符合环保。随着人类消费需求和住宅智能化的不断发展，今天的智能家居系统将拥有更加丰富的内容，系统配置也越来越复杂。智能家居包括网络接入系统、防盗报警系统、消防报警系统、电视对讲门禁区系统、煤气泄露探测系统、远程抄表（水表、电表、煤气表）系统、紧急求助系统、远程医疗诊断及护理系统、室内电器自动控制管理及开发系统、集中供冷热系统、网上购物系统、语音与传真（电子邮件）服务系统、网上教育系统、股票操作系统、视频点播、付费电视系统、有线电视系统等等，各种新鲜的名词逐渐成为智能家居中的组成部分。国内智能家居的发展概况智能家居在中国经历了近6年的起步阶段，发展速度缓慢，这主要是因为没有投入大量的资金,开发技术短期内也不成熟。但是随着建筑智能化行业协会的成立及技术水平的不断提高，产品在市场上已逐步推广，前期主要集中在一些分散的智能家庭控制子系统的研究上。随着集成技术、通讯技术、互操作能力和布线标准的发展而不断改进，实现它们之间信息共享，使得系统安装方便、使用灵活。 随着社会经济结构、家庭人口结构以及信息技术的的发展变化以及人类对家居环境的安全性、舒适性、效率性要求的提高，造成家居智能化的需求大大增加，同时越来越多的家庭要求智能家居产品不仅要满足一些基本的需求，更要求智能家居系统在功能扩展、外延甚至服务方面能够做到简单、方便、安全2.2智能家居系统的组成2.2.1弱电子系统弱电子系统包括，音频分配系统、家庭防盗报警系统、家庭防灾报警系统、紧急呼救及报警系统、家庭闭路监控系统、家庭背景音乐及灯光集中控制系统等。2.2.2综合布线系统 智能家居综合布线系统即以集成的思维，从用户的实际需求出发，从而达到灵活、高效、可扩展的集中管理系统。根据模块化设计和开放性星形拓扑结构的设计思想，整个系统由3个子系统组成，即以家庭信息接入箱为核心的管理子系统、由传输线缆构成的水平子系统、面向用户终端的模块和面板的工作区子系统。而整个系统的核心是家庭信息接入箱。 家庭信息接入箱负责家居中所有弱电信号的转接、分配、处理和集中管理。它由一个预埋箱体和1U&2U标准安装单位宽的灵活配置模块及相应跳线组成。选择相应大小的家庭信息接入箱。要考虑各系统转接设备的安装方式、维护、升级以及各种线缆的规格、型号、数量等问题。2.3家庭信息接入2.3.1远程访问/控制 通过互联网、电话、短信可以远程随时随地查看家中状况，对相应设备进行状态查询和管理。2.3.2近程访问/控制 在家中通过电脑、手持终端等设备了解家中状况，对设备进行控制。2.3.3中央控制器功能实现 通过对开发环境的搭建，可以完成对各个控制模块的控制和接收数据。第3章 总体设计3.1整体介绍本次设计以采用数字终端为控制核心，光度、温度、气体等传感器为环境信息采集源，来制作一个智能家居控制系统。插座、开关、和窗帘都采用智能化插座和开关，实现远距离对智能设备进行控制，根据需求进行模式的设定对应不同的会客方式进行灯光的控制，当人不在的时候能对房内的安全进行监控并及时发送短信进行提示。3.2系统设计方案 根据设计需要，系统包括了数字智能终端、红外转发器、协调器、智能插座模块、场景开关模块、LCD显示、传感器模块、继电器模块、按键模块、别墅门口机等等。系统的整体框图如下图所示：3.3功能设计3.3.1 室温控制通过温度传感器可以及时的了解到室内温度，将温度信息通过数字终端显示在液晶屏上面使得户主做出对应的措施，是室温保持在一个恒定的范围内温度传感器图如下图一： 图一 图二3.3.2 湿度控制 通过湿度传感器可以及时的了解到室内湿度，将湿度信息通过数字终端显示在液晶屏上面使得户主可以做出对应的措施，使室内湿度保持在一个恒定的范围内传感器如图二。3.3.3 模式控制 模式控制，就是将几种智能设备集中在一起控制，如把灯全关、把窗帘全开，这时如果用手动去逐一开关就会显得比较繁琐，把灯全关、窗帘全开设定为一种模式，当有这种需要时就启动这种模式，这样以前繁琐的控制就会变成一步到位，并且这种控制方式用程序实现起来也较为容易。通过数字终端可以对已有的智能设备进行统一的控制，模式有全开全关、烛光晚餐模式、会客模式、聚会模式、影院模式、起夜模式等可以根据自己的需求进行调整。3.3.4 气体检测通过气体传感器监测厨房瓦斯是否泄漏，如果存在瓦斯浓度过高，及时的将信息给数字终端，数字终端发出报警，并将信息让户主了解气体传感器如下图3。 图三3.3.4 安防监控 在门口安装门口机用于户主的出入安全方便支持刷卡开锁和撤布防，并开启房间内探头，进行房间情况的监控，如有非法进入者，及时的做出报警并发送信息告诉户主。第4章 硬件介绍4.1 数字智能终端型号：WLTCT10-B功能介绍：外观时尚、操作便捷、数字化高清可视对讲、管理便捷、智能安防、zigbee无线技术、场景自定义。规格参数：内存：128M（DDR） CPU: 32 Bit RISC 400MH 外部存储：SD卡 FLASH:128M(NAND FLASH) 操作方式：电阻式触摸屏 LCD:6万色TFT 10寸，分辨率 网络：10/100M base以太网 摄像头：200万像素CMOS摄像头 功率：小于4W 电源 ：DC 12V接线图如下：4.2 继电器产品名称：电磁继电器产品型号：欧姆龙继电器价格：295功能：布线简单、安装省力、接线省时、布局美观。产品参数：继电器数量 16 线圈电压 24VDC+/-10% 继电器安装 拔插式 继电器触点 1常开、1常闭 额定负载电流 10A 接线图：4.3 智能插座、开关、控制器及场景开关4.3.1 智能插座 产品名称：ZigBee 无线智能插座产品型号：安锐通智能插座SW-Z价格：98产品特点：采用ZigBee无线技术、USB电源输出接口。产品参数：AC输入：AC85265v 50/60HZ AC 输出负载功率：10A(2000W)MAX USB输出：5V，700MA MAX 无线工作频率：2.4GHZ 无线输出功率：-10dBm-22.5dBm 无线接收灵敏度：小于-90dBm 4.3.2智能开关产品名称：ZigBee 触控开关产品型号：WLT-Z3F-B价格：65产品特点：采用ZigBee无线技术、简易安装产品参数： 工作制式：220VAC/50Hz 工作电压：AC18025v 单路最大：白炽灯 1000W 单路最大：日光灯/节能灯 400W 额定总功：小于等于3000W 工作湿度：-1050摄氏度 工作湿度：小于等于90%RH 接收灵敏：-97dbm 负载类型：白炽灯/节能灯/日光灯/射灯。安装图如下：4.3.3窗帘控制器产品名称：Z-HOME智能家居系统窗帘控开关产品型号：Z-HOME智能家居系统窗帘控开关86型价格：420产品特点：采用ZigBee无线技术、简易安装产品参数：工作温度：-1050 工作湿度：最大95%RH 供电电压：110220 VAC 50/60Hz 电源供电 负载功率：500W 待机功耗:0.5W 控制方式：触摸 控制频率：433MHZ安装图示： 4.3.4调光开关产品名称：欧瑞博智能家居ZigBee白金系列智能调光开关产品型号：SW-T201DZB价格：260产品特点：采用ZigBee无线技术、简易安装。产品参数：供电方式：零火线供电 工作频率：2.4GHz 发射频率：4.5dbm/3v-29mA 网络协议：ZigBee 通信协议:兼容ZigBee HA协议 静态功耗：0.1W 功率：最大100W 无线接收灵敏度：小于-90DBM 工作环境：温度：-3070 湿度：最大95% 4.3.5场景开关产品名称：物博ZigBee 场景开关产品型号：iS2-4产品价格：288产品特点：采用ZigBee 无线技术、简易安装、支持四种场景模式。产品参数：额定电压：85-250V 50-60Hz AC 额定电流：5A 夜光指示：蓝色背光 接线方式：零火线 电机要求：交流控制电机(85-250V 50-60Hz AC) 无线射频：2.4GHz(ZigBee) 发射距离：50米4.4传感器4.4.1温度传感器第5章 结论 经过将近几个月的智能家居毕业设计，终于完成了我的智能家居系统的设计，在这次毕业设计中我遇到的问题也有很多，但在我的努力和老师的指导下，我战胜了这些困难，完成了这次毕业设计，虽然有部分功能尚未实现不能达到设计要求，但总体上完成了一个完整的设计流程。 本次设计中有一些不足，就是对智能家居的知识还是缺乏，对于施工布点图还是不太会画，经验不足，在硬件上也缺乏了解，对于一些传感器的用途和安装也不太懂，以至于花费的时间多了很多，但是这也让我了解到了自己知识面的不足，缺乏实践。 通过这次毕业设计，我学到了很多东西，同时也感慨良多。 首先，对于智能家居有了更多的认识。这是我第一次接触到智能家居，在大学三年里，由于很少接触到这方面的知识，通过这次设计，使得我对整个的智能建筑有了全面的了解。 其次，通过自己独立的完成设计，提高了自己的自学能力，和接触到了许多前缘科学，充实了自己，并且掌握了传感器的一些原理。 最后，通过此次设计，使我深刻的认识到只有不断学习，才能更全面的了解智能建筑这门学科，人的一生就是一个不断学习的过程，活到老，学到老在这个知识爆炸的年代已经成为现实。学校以做毕业设计的方式，让我们为大学三年的大学生涯画上句号，可谓是用心良苦，通过毕业设计使我从一开始的思维混沌，不知道该从那入手到后来的逐渐明朗到最后的设计完成，实际是对我们大学生的一种能力的训练，也是一种总结。参 考 文 献1 杨振江。智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用M 。西安：西安电子科技大学出版社，2000. 2顾牧君主编.智能家居设计与施工M.第二版. 天津：天津大学出版社3李志坤无线传感器网络技术的家庭智能化系统山东大学出版社4智能家居：现状、研究与思考徐欣，樊一华，电子产品世界 5智能家居的发展动向 任德华，建筑与装饰致 谢 时光如流水，岁月匆匆消逝，在不经意间我的大学学习阶段已近尾声。回想起这段美好的时光，心中充满了无限的感慨，借此机会向在我学习和生活中给予关心、帮助的老师、同学还有朋友们表示衷心感谢。在本论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师，孟建翔老师。不论在上课还是毕业设计期间，孟建翔老师倾注了大量的心血和汗水，他首先肯定了我的题目大方向，但是同时又帮我具体分析使我最后选择智能家居这个具体目标，让我在写作时有了具体方向。在论文提纲制定时，我的思路不是很清晰，经过老师的帮忙，让我具体写作时思路顿时清晰。在完成初稿后，老师认真查看了我的文章，指出了我存在的很多问题。在此十分感谢陆老师的细心指导，才能让我顺利完成毕业论文他严肃认真、精益求精的工作作风，以及对我的指导和支持，是我完成论文不可缺少的动力。在学习和论文研究期间，还有很多老师和同学的给予了我无私的关怀和帮助，使我受益匪浅，在此呈上我最真诚的感谢。最后，对于这三年间对我对我付出关心和帮助的同学和老师我表示衷心地感谢！