基于物联网的智能家居系统设计

２ｏ１３．２１　设计与研发　

基于物联网的智能家居综合系统设计　

张慧颖　

（吉林化工学院信息与控制工程学院，吉林１　３２０２２）　

摘要：本文结合新一代信息技术物联网技术，设计了基于物联网的智能家居综合系统。该系统以ＳＴＭ３２为核心处理器，采用　ＺｉｇＢｅｅ技术将家居环境参数和家用设备及安防系统联系起来，以实现数据的无线通信。可通过以太网实现家居环境远程监　控：可利用ＧＳＭ／ＧＰＲＳ通信技术实现用户的远程控制。测试结果表明该系统运行稳定、覆盖面广、测量准确、安装简单。　关键词：物联网、ＳＴＭ３２、智能家居、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ　

Ｄｅｓｉｇｎ。ｆ　ｓｍ　Ｈ。ｍｅ　Ｉｎｔｅ　怒　ｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ。ｎ　Ｉｎｔｅｍｅｔ。ｆ　

Ｚｈａｎｇ　Ｈｕｉｙｉｎｇ　

（ｊｉ１ｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｌｉｎ　１３２０２２）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｄｕｅ　ｔｏ　ａ　ｎｅｗ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎ　ｓｍａｒｔ　ｈｏｍｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＩＯＴ　ｉＳ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ＳＴＭ３２，ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｈｏｍｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｌｉｎｋｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＺｉｇＢｅｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｄａｔａ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｍｏｔｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｈｏｍｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ａｃｈｉｅｖｅｄ；ｕｓｉｎｇ　ＧＳＭ／ＧＰＲＳ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｓｅｒ’Ｓ　ｉｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｕｎｓ　ｓｔａｂｌｙ、ｗｉｄｅｌｙ　ｃｏｖｅｒｅｄ，ｍｅａｓｕｒｅ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ、ｉｎｓｔａｌｌｅｄ　ｅａｓｉｌｙ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ：ＳＴＭ３２：ｓｍａｒｔ　ｈｏｍｅ：ＧＳＭ／ＧＰＲＳ　

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【本文献信息】吕显朋，刘彦隆，王相国．基于物联网的智能家居系统设计［Ｊ］．电视技术，２０１３，３７（２４）

基于物联网的智能家居系统设计

吕显朋，刘彦隆，王相国（太原理工大学通信与嵌入式实验室，山西太原０３００２４）Ｄ吲Ｔ慧浆薹＿

【摘要】随着物联网技术在智能家居系统中的应用不断成熟，考虑现有智能家居系统的网络访问局限性设计了一种基于物联网的高度网络化智能家居系统。系统充分应用无线传感网络技术、嵌入式系统设计技术、网络通信技术以及音视频处理技术，从而使依赖互联网的智能家居系统远程监测能力更加完善。重点介绍了智能家居系统的传感单元与微处理器连接、智能网关架构以及音视频处理的应用，强调智能网关的网络安全性。经过测试分析，该系统能够满足当前人们对智能家居系统高效节能、舒适安全的需求。【关键词】智能网关；物联网；网络通信技术；网络安全【中图分类号】ＴＮ４０９【文献标识码】Ｂ

ＤｅｓｉｇｎｏｆＳｍａｒｔＨｏｍｅＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓＬ０Ｘｉａｎｐｅｎｇ，ＬＩＵＹａｎｌｏｎｇ。ＷＡＮＧＸｉａｎｇｇｕｏ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｉｙｕａｎ０３００２４，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＷｉｔｈｔｈｅＩｎｔｅｍｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｍａｔｕｒｅｉｎｓｍａｒｔｈｏｍｅｓｙｓｔｅｍａｐｐｌｙｉｎｇ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｓｍａｒｔｈｏｍｅｓｙｓｔｅｍ’Ｓｎｅｔｗｏｒｋａｃｃｅｓｓ，ａｈｉｇｈｌｙｎｅｔｗｏｒｋｅｄｓｍａｒｔｈｏｍｅｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＩｎｔｅｍｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｅｍｂｅｄｄｅｄｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｉｎｇ，ｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｓｗｅｌｌａｓａｕｄｉｏａｎｄｖｉｄｅｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｒｅｇｉｖｅｎｆｕｌｌｓｃｏｐｅｉｎｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍ．ｔｈｕｓｔｈｅｓｍａｒｔｈｏｍｅｓｙｓｔｅｍｒｅｌｙｉｎｇｏｎＩｎｔｅｒｎｅｔｂｅｃｏｍｅｓｐｅｒｆｅｃｔ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆｓｅｎｓｉｎｇｕｎｉｔａｎｄｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｇａｔｅｗａｙａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｕｄｉｏａｎｄｖｉｄｅｏｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．ｅｍｐｈａｓｉｓｅｓｏｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｇａｔｅｗａｙ’Ｓｎｅｔｗｏｒｋｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ａｆｔｅｒｔｅｓｔｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｐｅｏｐｌｅ。Ｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｔｏｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｈｏｕｓｅｈｏｌｄｓｙｓｔｅｍａｂｏｕｔｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｅｎｅｒｇｙｓａｖｉｎｇａｎｄｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅｓａｆｅｔｙ．【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｇａｔｅｗａｙ；ｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ；ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｎｅｔｗｏｒｋｓｅｃｕｒｉｔｙ

基于物联网的智能家居系统设计与实现毕业设计

随着科技的不断发展，物联网逐渐走进我们的生活中，智能家居系统成为人们关注的焦点。本毕业设计旨在基于物联网的理念，设计和实现一个智能家居系统，提供便捷、智能的家居生活体验。本文将围绕智能家居系统的设计和实现展开，包括需求分析、系统架构设计、主要功能模块介绍和系统实现等方面内容。

一、需求分析

在进行智能家居系统的设计前，首先需要对用户的需求进行分析。智能家居系统的设计应基于提高生活品质、提供便捷和安全的原则。通过调查问卷、用户需求访谈等方式，得到以下用户需求：

1. 远程控制：用户可以通过手机、平板等设备远程控制家居设备的开关和状态，如灯光、空调、窗帘等。

2. 安防监控：用户可以通过摄像头实时监控家中的安全情况，并收到安全警报。

3. 节能环保：系统可以自动调节室内温度、开启或关闭电器等，以实现节能环保的目标。

4. 智能化管理：系统可以根据用户的习惯学习，预测用户的需求，提供个性化的服务。

二、系统架构设计 基于用户需求的分析，在设计智能家居系统架构时应考虑到系统的可扩展性、安全性和稳定性。以下是一个基本的系统架构设计：

1. 传感器层：通过各种传感器获取环境信息，如温度传感器、湿度传感器和光线传感器等。

2. 控制层：负责接收传感器传来的信息，并控制家中的设备，如开关控制器、温控器等。

3. 网络层：将控制层和外部设备（如手机、平板）连接起来，实现远程控制的功能。

4. 服务器层：负责存储用户信息、处理数据以及提供用户界面等功能。

5. 用户界面：通过手机、平板等设备与智能家居系统进行交互。

三、主要功能模块介绍

1. 远程控制功能模块：通过用户界面实现对家居设备的远程控制，用户可以随时随地对家中的设备进行开关和状态的监控和控制。

2. 安全监控功能模块：系统中设置摄像头进行实时监控和录像，用户可以通过手机等设备远程查看家中的安全情况，并在发生安全事件时及时收到警报。

基于物联网技术的智能家居系统设计

摘要：基于物联网设计的一套智能家居系统。该系统能用手机通过GSM平台检测家电状态，并控制家电的开合。能实时测量室内温度、烟雾情况。当室内烟雾浓度偏高时，系统可以打开室内抽风机把室内有害气体抽出室外，当烟雾浓度或温度高过一定阈值时，系统启动火灾报警模块，提示家居主人预防火灾的发生。

当有小孩靠近窗户时，系统自动关闭窗户，避免小孩可能发生坠楼的危险；小孩离开时，系统又自动打开窗户。同时，系统具有防盗功能。在家居的门口安装了4*4键盘，用户输入正确的密码，可以把门打开。用户通过其他非法手段，比如撬开锁时，系统会及时启动报警模块。

关键词：GSM平台；智能家居；报警；通信

引言

蒸汽机的发明掀起了人类历史迈向工业的新篇章，而网络的出现无疑将信息化深深的烙印在了人类文明的璀璨长卷上。家居智能化系统的概念起源于上世纪70年代的美国，随后，传播到欧洲、日本等国并且得到了很好的发展。在我国，智能家居这一概念推广较晚，约在90年代末家居智能化系统才得以进入国内，但发展速度惊人，至今已存在相当数量的智能化小区及住宅。

1 整体设计方案

家居主人能与GSM平台相互通信，GSM平台与单片机相互通信，单片机和家居主人能通过GSM平台间接的实现通信，单片机能控制与它连接的各个模块。其中用STC89C52单片机作为主控，报警模块由蜂鸣器组成，让蜂鸣器发出刺耳的声音就是启动了报警模块，防盗模块主要是放在门前做门禁系统，输入正确的密码后才能打开门，检测模块由温度传感器、烟雾传感器、红外避障传感器共同组成，并用LED灯模拟了家电。图1为智能家居系统整体构架图。

[3]郭天祥.51单片机C语言教程 [M]. 北京：电子工业出版社

[4]童诗白，华成阴.模拟电子技术基础 [M].北京：高等教育出版社