基于物联网的智能家居系统的研究与设计

来源: www.50296021.com 作者:anne 发?#38469;?#38388;:2019-04-25 论文字数:32769字
论文编号: sb2019042510323025994 论文语言:- 论文类型:-
摘 要 从物联网被推出的这些年里,特别是近几年,它被很多人所认可。这样把物品经过无线传感器、射频辨别和网络相连接的思想,让人?#23884;?#20110;以前的互联网重新认识。因此在以前的行业里,
摘  要
从物联网被推出的这些年里,特别是近几年,它被很多人所认可。这样把物品经过无线传感器、射频辨别和网络相连接的思想,让人?#23884;?#20110;以前的互联网重新认识。因此在以前的行业里,人们用新的思想来考虑发展的情况。智慧家居先于物联网被推出,到今天为止积累了很多经验。而物联网的推出会给智慧家庭很多启发。
全文在对于国内外对物联网以及智慧家庭的研发上,发明了在物联网下建立智慧家居的办法,并设立了试验?#25945;ā?#22312;全部流程里对ZigBee无线传感技术、ARM技术、移动终端开发、互联网服务和智能代理等都做了?#27835;觥?#37324;面前三种建立智慧家居的基础作用:第一种是收集并上交家居信息;第二种?#23884;?#19978;面的信息进行加工再提供给互联网,第三种是借助访问网络得?#25509;?#20851;情况或者下达指令。针对互联网服务以及智慧代理的研究是为了扩展智慧家居的开放度以及智慧化。经过互联网就能够把家居的不一样的服务上传到网络上,让它的作用不停的增加并?#19994;玫教?#21319;,而针对智慧代理想让家居网络具备学习力,分辨力。
最后,针对智慧化家居体系进行检测,并?#21307;?#34892;概括以及预测。并对接下来的工作提出意见。
关键词:物联网,智能家居,嵌入式开发,Zigbee,ARM,移动终端
 
Abstract
In the years since the Internet was launched, especially in recent years, it has been recognized by many people. The idea of connecting items through wireless sensors, radio frequency identification and networking allows people to rethink the previous internet. So in the previous industry, people used new ideas to consider the development of the situation. Smart home Before the Internet is launched, so far accumulated a lot of experience. And the introduction of Internet of things will give a lot of inspiration to the intelligent family.
The paper has invented the method of building intelligent home under the Internet of things and set up a test platform for the research and development of the Internet and intelligent family at home and abroad. In the whole process of ZigBee wireless sensor technology, ARM technology, mobile terminal development, Internet services and intelligent agents are analyzed. The first three kinds of basic functions of building a smart home: one is to collect and submit home information; The second is to process the above information and then provide it to the Internet, the third is to access the network to obtain the relevant situation or to give orders. Research on Internet services and intelligence agents is designed to expand the openness and intelligence of smart homes. Through the internet can be home to the different services on the network, so that its role is constantly increased and promoted, and for intelligent agents want to let home network with learning power, resolution.
Finally, the intelligent home system for testing, and the summary and prediction. And make comments on the work that follows.
Keywords:IoT, smart home, embedded development, Zigbee, ARM, mobile terminals
  
目   录
摘  要 VII
Abstract VIII
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的和意义 1
1.2.1 物联网智能家居与传统智能家居的区别 3
1.2.2  ZigBee智能家居产品与传统智能家居产品的比较 3
1.3现状与发展趋势 4
1.3.1 智能家居现状 4
1.3.2 智能家居发展趋势 4
1.4 本文研究内容 5
2 物联网和智能家居相关技术概述 6
2.1 物联网的基本概念及关键技术 6
2.1.1 物联网的源起及定义 6
2.1.2 物联网的体系结构 6
2.1.3 物联网的核心技术 7
2.1.4 物联网的发展和挑战 8
2.2 基于物联网的智能家居的其它关键技术?#27835;?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 8
2.2.1 智能代理 9
2.2.2 Web服务 11
2.3 本章小结 13
3 基于物联网的智能家居系统需求?#27835;?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 14
3.1 面向物联网环境的开发?#25945;ǚ治?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 14
3.1.1 无线传输协议?#27835;?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 14
3.1.2 无线传感器网络硬件节点?#27835;?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 17
3.1.3 基于ZigBee的数据收发?#27835;?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 21
3.1.4 软件开发及调试环境 28
3.1.5 面向智能家居的无线传感器网络?#27835;?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 31
3.2 智能家居原?#32479;?#26223;?#27835;?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 36
3.2.1 拓扑结构?#27835;?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 36
3.2.2 智能家居场景?#27835;?span class="Apple-tab-span" style="white-space:pre"> 39
3.2.3 典型传感数据获取 40
3.2.4 节点能?#30446;?#21046; 42
3.3 本章小结 45
4 基于物联网的智能家居系统总体设计与实现 46
4.1智能家居系统结构总体设计方案 46
4.2基于ZigBee的传感器网络的设计 47
4.3智能家居网关的设计 52
4.3.1软硬件?#25945;?#30340;选择 52
4.3.2智能家居网关应用程序的开发 55
4.4基于Android的智能家居终端的设计 58
4.4.1 Android系统开发环境搭建 58
4.4.2 Android应用程序的开发 59
4.5本章小结 61
5 基于物联网的智能家居系统的应用层的设计 62
5.1 Web服务功能的开发 62
5.1.1 智能家居Web服务框架设计 62
5.1.2 Web服务开发介绍 63
5.2 智能代理的总体设计思路 65
5.3 JADE开发?#25945;?#20171;绍 66
5.4 家居代理的详细设计 68
5.4.1 JADE?#25945;?#20195;理设计的方法 68
5.4.2 代理的详细设计 69
5.5 家居系统中的智能控制 72
5.5.1 模糊控制和人工神经网络 72
5.5.2 模糊神经网络模块的设计 73
5.6 本章小结 75
6 基于物联网的智能家居系统的测试 76
6.1 智能家居安防系统的测试 77
6.2 智能家居环境控制系统 78
6.3 家居数据库系统 79
6.4 本章小结 80
7 总结和展望 81
7.1 总结 81
7.2 展望 82
参考文献 83
致谢 86
 
1 绪论
最近这两年,物联网的使用越来越普遍,但对于物联网的还没有确切的统一的说明,物联网简单说就是物品和物品之间的连接。也能这样解?#20572;?#19968;是物联网是在网络上的扩展,物联网的关键以及基本还是网络?#27426;?#26159;客户端延伸到物与物相互交换。让我们的生活更加便捷。
智慧化家居的理念在上世界80年代初期就被推出。是用“电子住宅”方式出现,直到80年代尾,开始推出“智慧住宅”。智慧家居是把房子装上智慧家居体系。它的出现会改变人们的家居方式,合理安排时间,让人们感受到舒服、安全并且能充分发挥能源的作用。家居智慧的主要?#36739;?#26159;:把家里通讯设施、电器以及监控设备经过家居总线(HBS)和家居智慧化体系相连,在外地对于家里就可以进行监控。
1.1 研究背景
智慧家居是经过家居总线把家里的通讯设备、电器、防护设施连接互联网,对家庭进行远距离操作。家庭智慧化注重人性化,在多?#23884;?#35753;用户更便捷,提升生活水平。智慧家居能够看成是一个流程或者体系。该过程借助自动化控制以及布线、通信技术建设与家居有关的小模块,并把它们统一起来进行控制,变为动态智能型,让家庭和家居维持信息的沟通,方便人们生活。
物联网近几年里备受人们关注,它是通过红外线感应、射频辨别(RFID),激光扫描、GPS系统等,根据定好的合约把物品和网络连接,进行数据交换和交流,完成了智慧化辨别、监视、追踪以及管理。
物联网的作用说明该网络在任意时间、地点、物品、人、公司等,使用任意通讯方法,满足了所需要的服务,完成了物与物、人和物、人与人间相连,这将会是以后互联网通信发展?#36739;頡?/div>
......................
7 总结和展望
7.1 总结
本文主要在国内外物联网发展的基础上展开?#27835;?#20197;及研究,并且通过将物联网的目标进行定位,加以应用于智能家居?#23567;?#25509;下来将针对智能家居展开出现的技术难点进行?#27835;?#21644;预测,并?#21307;?#29289;联网智能家居的环境基础上提出相关解决方案。首先针对不同的无线网络接入方式,并选择ZigBee的无线传感方式,通过使用互联网和移动网络共同组建家居环境,并且构建网络骨架。在对网关的?#25945;?#36873;择方面,需要在ARM的基础与核心上,建立S3C6410的硬件?#25945;ǎ?#24110;助完成终端的开发环节,并在安卓的基础上进行环境的开发。在整个设计的流程中,需要完成对物理信息的传递,并能够对智能家居系统和数据完成网络之间的互相流动。
在完成基本的信息流动和互动后,文章将主要在智能家居方面进行应用,并搭建智能化的?#25945;ā?#20026;了能够帮助家居系统的建设性和开放性的发展,将家居内的公众服务进行分布,并?#33402;?#23545;服务的公?#19981;?#21462;途径来对其服务进行访问。Web服务主要在互联网上实现服务,并在UDDI服务器中进行管理,并且实?#25351;?#27454;。
在对家居环?#25345;?#21508;种传感信息的控制与管理的过程中,需要对各种执行器进行操作,并?#21307;?#20854;进行智能决策。完成家居系统的应用管理以及自动化的环境采集,便可以在规则的技术上完成对家居的自动操控。通过使用JADE代理?#25945;?#36827;行编写简化,并且通过对FIPA标准的制定以及?#27835;觶?#24182;保证对其代理的方式,使其进行无误会的通讯,并且对智能化家居的神经网络模糊建立可能性,并提出了相关模型的方法。
7.2 展望
对智能家居的处理和研究还在不断进行。本文针对预想的方案提出了目的,但是仍然需要不断进行改进,接下来将主要针对智能家居服务系统进行以下讨论:
第一,对智能家居的兼容性系统进行不同产品的开发和研究,并?#33402;?#23545;不同的操作系统和不同的命令进行设备的交互,并?#21307;?#36890;信和资源进行重要整合,并且能够根据小郭的不同和方案的解决办法,来弥补不同的效果,有助于其节约成本。并对不同的成本和方案进行研究,想要每个人满意并不是十分容易,而且需要的?#23884;?#20013;间件的研究技术,并通过对软件的桥梁作用,将产品的差异性进行操作和区分,使其能够成为解决问题的重要方式之一。
第二,针对未来智能家居的研究和服务信息模式,主要将采用SOA的方式,并且根据相关服务商的提供和研究,将自己开发的内容发布在网上。并且对家居生活服务进行更大的分类。对这些评价进行服务,应用同样的场景,涉及到同样的服务和研究,将简单的服务复杂化,并使其满足用户的需求。并且能够通过简单服务的组合和研究,来对用户的满意程度进行调查,形成更为个性化的服务类别,并且涉及到服务的发现、组合以及集成等研究。
第三,对智能性的人工研究,将在未来的家居生活中占据重要的地位,而对家居设备的使用,将更能够大大的改善用户的体验。人工智能中的体验未能够给出完美的结果和答案,但是针对于人工智能研究仍然需要保持慎重的态度。
 
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