基于zigbeeWifi物联网智能家居控制系统论文.docx
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基于zigbeeWifi物联网智能家居控制系统论文
结课论文
课程名称：
建筑设备自动化
设计题目：
基于zigbee、Wifi物联网智能家居控制系统
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
目录
引言3
1绪论4
1.1课题背景4
1.2物联网技术概述5
1.3课题目的及意义6
2物联网智能家居控制系统的概述7
2.1系统方案概述7
3深联科技物联网智能家居控制系统12
3.1产品特点12
3.2产品实物13
3.3适用对象17
3.4中间件层硬件配置17
3.5网管层19
3.6智能系统底层组件19
4用户操作层介绍19
4.1PC端用户操作层介绍19
4.2手机端用户操作层介绍24
引言
21世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。
本文介绍的数字化家居控制系统可以使得人们可以通过手机或电话在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是打一个简单的电话。
此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。
舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。
物联网智能家居是以住宅为平台，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。
为了能够让用户有一个可控的、安全的居住环境，更好的感受高科技给我们生活带来的便利，我们设计并实现了可配置的、用户体验良好的智能家居系统。
1绪论
1.1课题背景
21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。
自从1876年，AlexanderGrahamBell（贝尔）发明电话以来，世界各国的电话网络发展非常迅速，近十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。
1997年8月局用电话交换机总容量突破1亿门，网络规模跃居世界第二位，2006年初固定电话用户总数达到35539.2万户，移动电话用户达到40407.2万户，现代电话网络是由程控交换机进行交换传输，移动通信也从模拟时代走向了高度数字化时代，它们的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高。
正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。
这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。
智能家居控制系统的主要功能包括通信、设备自动控制、安全防范三个方面。
随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，功能也越来越强，各种传感器都已经标准化、模块化这给智能家居控制系统的设计提供极大方便。
1.2物联网技术概述
物联网是继互联网之后的又一代新的信息技术，物联网技术产生的目的是要建立起来所有物物相联、物物可管、资源统筹分配的应用系统，实现绿色、节能、减排，给社会带来积极的影响。
而对于作为新一代的信息技术来说它的发展才刚刚起步，行业标准化、应用多样化、数据安全化是我们现阶段主要解决的问题。
物联网的应用研究是我在现阶段研究的重点，以家庭的智能应用为突破口，分别从不同的技术应用方向来完善智能家庭物联网的应用研究，进而说明如何建设一个“数字物联”的中国。
从国家层面上来讲，新的技术的变革必将带来巨大的政治影响力和经济利益，所以说我们要以此为契机，建设我们伟大的祖国。
物联网是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，物联网将网络终端从普通PC延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。
通过射频识别（RFID）、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的通信协议，把任何需要通信的个体与互联网连接起来，进行通讯和数据信息交换，进而实现各种网络终端设施的智能化识别、定位、跟踪、实时监控和动态管理的一种网络。
物物相联与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合;在整个整合的网络当中，存在能力超强的处理器或中心计算机群，能够对整个网络内的人员、机器、设备和基础设施实时的管理和控制;在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力的水平，改善人与自然的关系。
物联网包括五层含义:
第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的一种网络。
第二，基于用户端延伸和扩展到了任何物品（当然这些物品需要具有某些“特征”）。
因此，物联网是比互联网更高级的网络，自然，其包含的内容也要比互联网丰富得多。
第三，规模性，只有具备规模，才能使网络的智能化发挥作用。
第四，流动性，必须保证物体在运动状态下都能随时实现对话。
第五，安全性，涉及国家安全、商业机密和个人隐私、需要自主知识产权核心技术。
综上所述，所谓“物联网”就是由多个具有更透彻感知能力的传感器形成，在
互联网可以任何时间、任何地点连接任何人，使传感器自组织一套网络体系，再通过智能化的信息处理与数据计算，使数据信息相互传输最终达到资源共享。
最终建成物物相联的综合智能网络。
短信息服务（ShortMessageService，SMS）是GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）系统中提供的一种GSM终端（手机）之间，通过服务中心（servicecenter）进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储和转发功能。
短信息服务作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视，基于这种业务的各种应用也蓬勃发展起来。
由于GSM网络在全国范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵的建网费用和维护费用。
同时，他对用户的数量也没有限制，克服了传统的专网通信系统投资成本大、维护费用高、且网络监控的覆盖范围和用户数量有限的缺陷。
比传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势，加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能，都使得这些应用得到迅速的普及。
利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳定，为远程数据传送和监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。
在此以GSM网络作为数据无线传输网络，它可以应用在银行、储蓄点机房监控、电信机房动力环境监控、通信行业远端无人值守站机房监控和远程维护（如移动通信基站、微波站、光纤中继站等）及其他无人值守点（如仓库、办公楼等）监控及城市公用事业实时监控维护系统像煤气调压站、自来水、污水管网和热力系统、电力系统城市中电网等情况中。
1.3课题目的及意义
智能家居控制系统可以定义为一个过程或者一个系统。
利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。
与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。
还将原来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换畅通，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，甚至为各种能源费用节约资金。
系统的网络化功能可以提供遥控、家电（空调，热水器等）控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段。
使生活更加舒适、便利和安全。
因智能家居控制系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。
2物联网智能家居控制系统的概述
2.1系统方案概述
物联网智能家居是以住宅为平台，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。
为了能够让用户有一个可控的、安全的居住环境，更好的感受高科技给我们生活带来的便利，我们设计并实现了可配置的、用户体验良好的智能家居系统。
图2-1物联网智能家居系统架构图
智能家居控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。
智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。
大型的智能家居控制系统通常由系统服务器、家庭控制器（各种模块）、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。
图2-2智能家居控制系统示意图
随着社会信息化的加快，人们的工作、生活和通讯、信息的关系日益紧密。
信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战，社会、技术以及经济的进步更使人们的观念随之巨变。
人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。
家居智能化技术起源于美国，它是以家为平台进行设计的。
3深联科技相关物联网智能家居控制系统
3.1产品特点
图3-1智能家居控制系统示意图
物联网智能家居系统集成了家庭安防（包括：
门磁接近传感器、RFID门禁控制、红外对射、红外幕屏、云台摄像头）、家庭数字生活（包括对窗帘、饮水机、电视、空调的控制和对电表、室内外温湿度采集、LED彩灯）两方面的设备，支持安卓手机（C/S）、PC（C/S和B/S）和语音方式控制整个智能家居系统，具有娱乐、休息、工作、外出四种组合模式，满足用户个性化需求。
由于采用了无线Zigbee和工业以太网相结合的组网模式，因此具有可扩展性强、固件远程更新和维护等独特功能。
系统特点：
三大特色实现高度与细节的完美契合：
ONS域名系统、非侵入式背景数据采集、硬件在线升级，实现了物联网科学研究与工程实现的完美结合。
Web方式的远程维护：
支持Web方式的远程维护，只要有IE，就可实现对系统的访问和控制。
高度的可扩展性：
网络化的IP寻址方式，可以支持65535种传感/执行器的链接。
高度的布线灵活性：
在网关层和传感/执行层间可选择有线或无线两种方式，布线灵活。
开放的传输层标准：
有线采用TCP/IP协议，无线采用Zigbee协议，支持开放互联。
还可与IOT-SYX-005型智能实验箱、IOT-ROBOT-002型移动机器人无缝连接。
全方位的家居传感/执行器：
分为宜居生活类（万能红外遥控器、智能电表、智能窗帘、彩灯等）、家居安全类（烟雾报警、燃气报警、RFID门控等）、家庭防盗类（对射、玻璃震动、摄像监控等）三大类传感/执行器。
全语音功能控制
3.2产品实物
图3-2智能家居控制系统实物图1
图3-3智能家居控制系统实物图2
图3-4智能家居控制系统实物图3
3.3适用对象
本系统的应用领域的主要方面是应用物联网技术的智能家居系统。
适用对象为各高校物联网实验室以及高档别墅区、高档社区和时尚家庭装修。
3.4中间件层硬件配置
物联网管理平台/物联网中间件/物联网网关位于传感器网络和应用程序之间，使得传感网网络和应用程序的开发可以互相分离，并为应用的开发提供了便利。
物联网管理平台与传感器网络之间按照《网关节点接口协议》进行通信，与应用程序之间按照《中间件与应用程序通信协议》进行通信。
通过该平台，应用程序可以与传感器网络相互通信，获取数据并执行查询、控制操作，协议的转换由平台来完成。
物联网平台管理传感器网络，并对数据进行解析、存储，并为应用程序提供了访问接口。
物联网平台是一个灵活可配置的软件系统，通过简单的操作，用户可以增加、删除传感器类型，可以增加、删除传感器控制命令，还可以对协议进行修改。
图3-5智能家居控制系统硬件结构图
3.5网管层
网关层可选用平台IOT-COTEX-A8或IOT-ARM9。
平台IOT-COTEX-A8介绍：
IOT-CotexA8开发套件是一个基于三星ARMCortex-A8高性能处理器的无线软硬件平台。
采用模块化的设计理念开发，注重稳定性与可靠性，非常适合于物联网和无线传感器网络教学、科研及应用。
它极大地简化了用户的开发过程，降低了开发成本和设计风险。
开发平台主频达到1GHz，支持NEON指令。
除了集成CC2420和CC1000之外，还可扩展支持标准Zigbee协议的通信模块，并支持外扩USB商用摄像头、商用USBWiFi网卡、WCDMA3G模块，方便用户进行各种无线通信开发。
此外，图像处理方面支持MPEG-4/MPEG2、H.264/H263、VC-1、DivX的视频编解码1080p@30fps，支持2D图形加速，最大支持8000×8000分辨率和3D图形加速（PowerVRSGX540），集成AC97接口HIFI声卡,多路音频通道。
接口方面支持SD/MMC/SDIO接口存储卡，支持最高支持32GB，集成100M以太网卡。
支持JPEG硬件编解码，最大支持8192×8192分辨率，可以方便地实现硬件扩展。
IOT-COTEXA8开发套件提供了Linux-2.6.32/Linux-2.6.35内核源码和Android-2.3，USBWiFi无线网卡、SDIOWiFi无线网卡、蓝牙模块、WCDMA3G模块、USB摄像头的源代码级驱动以及多种Linux和Android基础实验源码，方便用户的快速开发和深层次学习。
精通细节的技术支持人员和方便的联系方式，可以有效支持用户在开发和使用过程中遇到的各种问题。
完备的硬件、软件及技术支持使得用户可以将该开发平台广泛地应用于工业、科研和教学等领域。
图3-6IOT-COTEX-A8和IOT-ARM9平台
3.5传感器层
IOT-NODE2530开发套件是一款功能强大的物联网和无线传感网络开发套件，它提供了功能齐全的传感器网络节点IOT-NODE2530全面支持ZigBee2007Pro的无线通信协议和WSN可视化软件。
套件还提供了通用TI出品的CC系列芯片编程器和相关使用说明。
完备的硬件、软件及技术支持使得用户可以轻松地将该套件广泛应用于工业、科研和教学等领域。
IOT-NODE2530节点基于TISOC芯片CC2530，片内FLASH的容量达256KB。
整个系统采用了通用接口插针，可以按照应用需求进行扩展。
IOT-NODE2530开发套件中还包括了详细的说明文档，方便用户轻松掌握ZigBee协议栈的开发，并快速应用。
1.IOT-NODE2530节点
●CC2530F256：
增强型8位的8051处理器
●板载内存：
256KB片内Flash、8KB片内SRAM
●工作电压：
2.0V～3.6V
●射频频率：
2.4GHz
●低功耗：
具有四种低功耗工作模式，最低功耗模式下工作时仅0.4μA的流耗，外部中断可唤醒系统
●传输速率：
250Kbps
●可编程的输出功率高达4.5dBm
●节点开关：
1个电源选择开关
●供电方式：
2节5号电池供电，USB供电以及外接电源供电
●接口：
1个RS232接口、10针JTAG插座、外扩I/O口、1个两节电池盒、1个SMA天线座。
图3-7下位传感器硬件模块
3.6智能系统底层组件
功能
设备名称
安防监控
云台摄像头
红外幕屏传感器
门磁接近传感器
红外对射传感器
烟雾传感器
环境监控
光照传感器
温度传感器
湿度传感器
门禁控制
RFID门禁
RFID门禁卡
磁力锁
控制箱
智能家居控制箱
系统软件
智能家居系统软件
家电控制
智能电表
LED彩灯
电视机控制器
空调控制器
饮水机控制器
智能窗帘
源代码
节点控制端软件源代码
中间件软件源代码
PC端软件源代码
手机端软件源代码
其他
可提供其他传感器应运定制开发服务
平台可提供开源，用户可根据自己的需求进行拓展
4用户操作层介绍
4.1PC端用户操作层
升级会员 