智能家居系统总体方案设计样本
- 格式：docx
- 大小：259.09 KB
- 文档页数：29
资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 智能家居系统总体设计方案资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
一. 引言 智能家居以家居住宅为平台 ，综合传感器网络、 信 息计算融合、 自动控制等技术，将与家
庭生活有关的各种应用兀素有机地结合在一起 ，经过综 合管理，让家庭生活更舒适、 安全、 有效、 便利和环保。
本文从项目需求和系统功能出发 ，对智能家居系统进行了 分析设计。介绍了系统的总体结
构、工作流程，并对系统进行了功能分拆，进而介绍了各 功能子系统的基本设计情况。
本系统以建筑结构复杂的独体别墅为设计目标 ，可广泛应 用于普通家居住宅环境。
2.1概述 随着社会经济的发展，科技水平及信息化程度的不断提高 以及对生活品质的不断追求，人
.需求分析 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 们对家庭生活方式的革新要求日益强烈。 智能家居系统的应用对家庭生活方式的带来深远影响 ， 它能提供舒适安全、环保节能、具有高度人性化的生活空间；提供智能 化的家居设备控制方式；
提供全方位的信息交换功能 ；优化人们的生活方式，帮 助人们有效地安排时间；增强家庭生活
的安全性。
家居环境的建筑设计和装修装饰千差万别 ，不影响建筑格 局的前提下，人们要求智能家庭系统安装简单方便 ，易于维护， 可靠性高。智能家居其功能需求主要体现在完善的安全保障、 舒 适的居住环境和便利的生活条件及方便的安装操作上。智能家居 利用传感器网络技术，结合互联网及移动通信网络，根据需求 经过自组织形式将
家庭内部的各种设备组成网络 ，实现人与家居的和谐融 合。其基本功能包括安全防范、 环境自
动控制、家电控制、视频监控、讯息交互服务等。 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 安全防范功能能够实时监控非法侵入、 浸水、 火灾、 燃气泄露、 紧急呼救等事件的发生。
根据光强、温湿度等环境条件的变化，智能家居系统能 够对诸如空调、 照明电器等的控制从而
实现家居环境的自动控制。利用视频图像监控功能 ，业主 能够实时查看家庭现场情况。经过与
电信运营商合作，经过方便快捷方式实现用户与家庭的讯 息互动。
2.2 系统功能需求
⑴实现安全防范功能，对非法侵入、浸水、火灾、燃气泄露 等紧急情况实现报警；
⑵对光强、温湿度等家居环境条件进行检测； ⑶对家庭现场情况进行图像采集并进行计算处理； ⑷各检测、传输设备采用无线方式组成网络进行信息传输； ⑸经过互联网或移动通信网络将检测信息及图片传送至用户； 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 ⑹具有数据本地存储功能，设防、 撤防功能； ⑺美观隐蔽、 操作简便、易于安装维护
三.系统总体设计方案 系统由检测设备、 传输设备、 网关设备组成，检测 设备、传输设备和网关设备组成簇树结构的无线传感器网络。 系统整体结构如下图所示 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 3.1 检测设备 检测设备包括温湿度、 光强、 烟雾、 燃气、 红外、 浸 水等传感器检测节点，用以实现安防
及环境条件的。检测设备以房间为单位组成星形网络 ，根据 实际房间需要决定网络节点数量。组成网络图如下图所示
Room 11
3.2传输设备 传输设备包括中继节点、 路由节点和接收节点（SINK）。中继节 点负责以房间为单位的星形网络的建立及维护 ，将其收来的 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 其下各节点上报的数据转发至路由节点 ，同时将来自路由节点
的配置及控制信息转发至每一个节点。该设备主要目的是对无线 信号的中继传输，以保证系统的可靠运行。根据现场实际情况，节点可 充当中继器。路由节点负责以楼层为单位的簇树网络的建立及 维护，同时承担楼层之间多跳簇树网络的路由功能 ，以实现 数据由节点经过无线网络转发至接收节点。接收节点是网关设备 中的一个重要组成部分 ，做为整个系统的协调设备 ，负责整 个网络的建立和维护。其功能是实时、 可靠的接收来自系统中 各节点的发送的无线数据 ，同时根据需要对节点发送网关设备的 查询控制数据。中继节点与路由节点组成的多跳簇树网络如下图所 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 示。 3.3 网关设备
网关设备连接着多个的相互独立的网络 ，作为智能家居 系统的重要组成部分，管理整个无线监测网络完整的路由表，接收 来自传感器网络节点的数据，并对数据进行校正、融合等处理，然后经过操 作终端、GPRS或以太网等传送给业主 ；同时对于业主所发的指 令给予相应的处理及实现一定的自动控制功能等。网关实现图 像的采集处理，并有显示、 输入及数据本地保存等功能。网关 设备在系统中位置如下图所示。
3 ' Floor 1 Floor 2 EIMT 3
Room 11 =!=^
R»cn 12 盘
Fcom.二I 申总
Room 22 =r 述
I ◎ 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 四系统工作流程 家庭中根据需要布设一定规模的检测设备和传输设备 ，检 测设备与传输设备组成无线网络。 当有非法侵入、 浸水、火灾、 燃气泄露等紧急情况发生时，检测设备将检测结果经过传输设
备发送给网关设备，网关设备对检测结果进行处理后发送短信 至业主。业主接到短信后可发短信至网关设备 ，控制网关的报警 短信发送和摄像头图像的采集。业主需要传输现场情况图片时 ， 网关设备将抓拍图片发送彩信至业主。业主可发送短信至网关设 备查询检测设备的工作情况和检测信息。系统的数据流程如下图 所示。
翻hi备 脅賞直』 丙务直聒 無它护亡 匚主 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 1：检测设备检测紧急情况的发生； 2:检测设备将检测结果发送至传输设备 3:传输设备将检测结果发送至网关设备 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 4:网关设备对检测结果进行处理；
5、6:网关设备、 短信中心将检测结果发送至业主 ； 7、8:业主发送短信经过短信中心至网关设备 ； 9:网关设备对短息内容进行处理，根据业主需要对检测设 备和摄像头进行操作；
10、11:业主需要现场图片，网关设备将抓拍图片经过短 信中心发送至业主；
12:业主需要对检测设备进行控制，控制指令经过传输设 备发送至检测设备；
13:业主短信操作，如继续获知家居信息，重复7〜12流 程； 14:根据业主指令，检测设备停止报警或继续检测报警 ， 如继续，重复1〜13流程。
五系统总体设计指标 1. 实现检测信息种类：非法侵入、浸水、火灾、燃气泄 露、光强、 温湿度、 图像采集；2. 系统工作温度范围： -10~60 °C ； 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 3. 安全防范检测节点检测事件成功率 100% ;误报率＜1% ; 4. 无线频段：433MHz频段；
5. 发射功率：可编程控制的输出功率，最大功率可达 +10dBm; 6. 无线网络传输速率：1.2 〜100Kbps可调。
六检测设备设计方案 6.1设计指标 1. 检测信息种类：非法侵入、 浸水、 火灾、 燃气泄露、 光 强、温湿度；
2. 工作温度范围：-10~60 C ; 3. 供电方式：浸水和燃气节点交流220V,红外、火灾、光强、 温湿度节点直流9V,容量800mAH;
4. 无线频段：433MHz频段 5. 发射功率：可编程控制的输出功率，最大功率可达+10dBm; 6. 无线网络传输速率：1.2〜100Kbps可调；
7. 天线：陶瓷全向天线，0.5dBi增益，驻波比2; 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 8. 结构美观，体积小，易于布设。 资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。
6.2硬件设计 硬件平台的控制核心为 TI公司16位超低功耗微控制器 MSP430F149,具有 64KByte 片上 Flash 存储器和 2KByte 片上 RAM; 采用先进的3级流水线RISC架构，实现单时钟指令执行周期； 处理器包括2个串行同步异步可配置接口控制器、 时钟模块、看 门狗、A/D等片上外设；采用3.3V低电压系统，可工作于5种 低功耗模式，保证整个系统高效率低功耗运转。
射频模块采用TI公司低功耗单芯片射频芯片 CC1100,具有 -110dBm高接收灵敏度和最高+10dBm发射功率，使用ISM频段， 频点为433MHz, 254个频率间隔200KHZ的可选信道数，可程控 8个发射功率和最高500kbps的射频数据传输速率。
根据需要，射频模块可设计功放环节，提高发送功率。 选用MAX604作为电压转换芯片，其主要技术指标为：输入 电压：2.7〜11.5V、 输出电压：3.3V、 最大输出电流：500mA。 检测设备为电池供电时，不需要其它转换电路。当设备供电为交 流220V时，电源模块采用JMA-2.5W作为交直流变换电路。
根据检测目的不同选择不同的传感器完成检测节点的信息 采集功能。传感器的输出分数字和模拟两类，模拟信号需经过模 拟处理单元进行滤波、 放大、隔直、比较等处理后送控制核
