下载文档原格式
家庭智能能源管理系统的设计与实现随着现代科技的发展，生活中出现了越来越多的智能设备，许多人对智能家居也越来越感兴趣。
在众多智能设备和控制系统中，家庭智能能源管理系统是一种非常实用的装置，它能让家庭更加节能、智能地使用能源。
一、什么是家庭智能能源管理系统？家庭智能能源管理系统包括多个部分，如传感器、数据采集设备、控制器和智能计量器等，通过这些部件，系统能够将每个家庭的能源消耗进行监测，并进行统计、分析和管理。
系统可以根据家庭实际需求，合理地分配能源资源，避免能源的浪费和过度使用，既满足生活需求，又实现节能目标。
而且，家庭智能能源管理系统可以通过手机App或者Web后台进行远程控制，方便用户随时随地地控制家庭用电。
二、家庭智能能源管理系统的设计原则1、易于安装和使用智能能源管理系统在设计时，需要考虑用户体验，方便用户使用。
安装时需要简单易操作，使用时需要清晰易懂，从而提高用户的满意度和使用率。
2、高效可靠的能源管理系统需要智能化地管理家庭能源消耗，提高能源使用效率。
为了确保系统的可靠性，需要保证系统数据的准确性和及时性。
3、可扩展、可维护性强家庭智能能源管理系统应该具有一定的扩展性和适应性，可以随着家庭的需求进行升级和扩展。
同时，系统需要易于维护，方便系统管理人员进行维护和更新。
（此处可以加具体的例子）三、家庭智能能源管理系统的实现方法1、采集家庭能源数据为了对家庭能源使用情况进行有效管理，需要在家庭内安装相应的数据采集设备和传感器，获取各种能源的使用情况，如电能、煤气、水、热量等等。
2、数据传输和存储采集到的数据需要通过网络和云存储进行传输和存储。
通过互联网传输，数据可以实现远程控制和管理。
3、数据分析和管理在得到家庭能源数据之后，需要进行数据分析，通过分析出家庭能源消耗的规律等信息，对家庭能源的使用进行管理。
4、控制家庭能源使用通过分析家庭能源使用情况、提供合理建议和方案，实现优化能源使用的目的，减少浪费。
基于物联网技术的智能家居控制系统设计与实现随着科技的飞速发展，物联网技术的普及与应用已经成为现实生活的一部分。
智能家居作为物联网技术的典型应用之一，为人们的生活带来了极大的便利和舒适。
本文将介绍基于物联网技术的智能家居控制系统的设计与实现，并探讨其应用前景。
一、智能家居控制系统设计1. 系统架构设计智能家居控制系统是由多个智能设备和中心控制器组成的。
其中，智能设备包括灯光、温度、门窗、安防、家电等多个方面，中心控制器负责接收和处理智能设备的信息，并向其发送控制指令。
2. 通信技术选择智能家居控制系统中的设备需要能够进行互联互通。
目前常用的通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、Z-Wave等。
根据实际需求，可选择相应的通信技术，以保证系统的稳定性和可靠性。
3. 云平台接入智能家居控制系统可以通过接入云平台实现对系统的远程控制和管理，用户可以通过手机或者电脑登录云平台，对家居设备进行控制和监控。
云平台还可以通过大数据分析，提供个性化的智能家居方案。
4. 安全性保障智能家居控制系统涉及到用户的隐私和家庭安全，安全性应是系统设计的重要环节。
通过加密技术、权限管理、双因素认证等手段保障系统的数据安全和用户的隐私安全。
二、智能家居控制系统实现1. 设备连接与配置智能家居系统的设备需要连接到中心控制器并进行配置。
通常，设备通过配对码或者Wi-Fi密码等方式与中心控制器建立连接，连接成功后进行初始化配置。
2. 控制指令传递一旦设备连接成功，用户可以通过中心控制器发送指令来控制设备的开关、亮度、温度等。
指令可以通过手机App或者语音控制等方式发送。
3. 定时任务与场景设置智能家居控制系统可以设置定时任务和场景，实现自动化控制。
用户可以根据自己的生活习惯和需求，设定定时开关灯、调整温度等任务，也可以设定场景，如回家模式、离家模式等。
4. 数据监控与反馈智能家居控制系统可以监控设备状态，如温度、湿度、用电量等，将状态数据反馈给用户。
基于单片机的智能家居控制系统设计一、本文概述随着科技的不断发展，智能家居系统正逐渐成为人们关注的热点。
本文将探讨基于单片机的智能家居控制系统设计。
智能家居系统是一种集成了家庭自动化与绿色节能等功能的智能化系统，旨在为人们提供更加便捷、舒适和高效的生活方式。
该系统主要由控制器、网络连接设备、传感器和执行器组成。
单片机作为控制器的核心，通过连接网络和传感器，实现对各种数据的收集和处理，并根据数据执行相应的操作。
本文将详细介绍智能家居系统的组成、单片机在其中的应用，以及基于单片机的智能家居系统设计原理和实现方法。
通过本文的研究，旨在为智能家居系统的设计和开发提供有益的参考和指导。
二、单片机基础知识单片机是一种集成电路芯片，它包含了微处理器、存储器、输入输出接口等功能模块。
在智能家居控制系统中，单片机扮演着至关重要的角色，负责实现各种控制与管理任务。
硬件结构及串并行扩展：单片机的硬件结构包括中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时器计数器、串行通信接口等。
通过串并行扩展，单片机可以连接更多的外部设备，如传感器、执行器等。
指令系统和汇编语言程序设计：单片机有自己的指令系统，可以通过编写汇编语言程序来控制其运行。
掌握单片机的指令系统和汇编语言编程是设计智能家居控制系统的基础。
单片机的发展和应用：随着技术的进步，单片机的性能和功能不断提升，应用领域也越来越广泛。
在智能家居领域，单片机被用于实现安全监控、智能照明、温湿度控制、能源管理等功能。
通过学习单片机基础知识，可以为设计基于单片机的智能家居控制系统打下坚实的基础。
三、智能家居系统需求分析需要对智能家居系统的目标用户群体进行分析，了解他们的生活习惯、偏好和需求。
例如，用户可能需要远程控制家中的电器设备，或者希望系统能够根据他们的生活习惯自动调整家庭环境（如温度、湿度、照明等）。
基于用户需求，进一步明确智能家居系统应具备的功能。
毕业设计基于智能家居控制系统智能家居控制系统在现代家庭中扮演着越来越重要的角色。
借助智能化的技术，我们可以通过手机、电脑等设备实现对家居电器的远程控制，提高家居的舒适度、便利性和节能能力。
本文将基于智能家居控制系统展开讨论，并提出一个基于该系统的毕业设计方案。
首先，我们需要了解智能家居控制系统的基本原理。
智能家居控制系统由嵌入式处理器、各种传感器、执行器和通信模块组成。
嵌入式处理器负责控制和管理系统的运行，传感器负责感知环境中的各种参数，执行器负责根据指令控制家居电器的运行，通信模块负责与手机等设备进行通信。
基于以上原理，我们可以设计一个基于智能家居控制系统的毕业设计。
这个设计的目标是通过手机等设备实现对家居电器的远程控制。
具体实现步骤如下：1.硬件设计：选择适合的嵌入式处理器、传感器、执行器和通信模块，并进行硬件的组装和连接。
可以选择一些常见的家居电器，如灯光、空调、窗帘等作为被控制的对象。
2.软件设计：设计系统的软件程序，包括嵌入式处理器的驱动程序、传感器的数据采集和处理程序、执行器的控制程序以及与手机等设备通信的程序。
可以选择一种常见的智能家居控制协议，如Wi-Fi或蓝牙，实现与手机的通信。
3.远程控制功能：设计和实现手机等设备上的远程控制功能。
可以通过手机应用程序实现对家居电器的开关、调节等操作，实现对家居的远程控制。
也可以设计定时开关、场景模式等功能，提供更多的便利性。
4.优化和改进：对系统进行优化和改进，提高系统的稳定性和可靠性。
可以通过对传感器数据的处理、执行器控制算法的优化等方式，提升系统的性能和用户体验。
通过以上设计，我们可以实现一个基于智能家居控制系统的毕业设计。
这个设计不仅可以提高家居的舒适度和便利性，还可以提高家居的节能能力，降低能源消耗。
同时，这个设计还具有一定的市场潜力，可以成为智能家居行业的一种新型产品。
总结起来，智能家居控制系统是一种基于嵌入式技术的系统，通过手机等设备实现对家居电器的远程控制。
家庭智能化系统设计方案三篇篇一：家庭智能化系统设计方案一、家庭智能化系统概述什么叫家庭智能化系统？家庭智能化又叫智能家居、家居智能化、智能化家居、智能住宅、数字住宅，在英文中常用Digital Technology House、Smart Home、Inte1ligent home，与此含义相近的还有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electronic Home、E-home）、数字家园（Digital family）、网络家居（Network Home），智能建筑（Inte1ligent Building）。
家庭智能化系统是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、讯息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
家庭智能化是在家庭产品自动化，智能化的基础上，通过网络按拟人化的要求而实现的。
智能家居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、无线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起。
与普通家居相比，由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具，提供全方位的讯息交换功能，帮助家庭与外部保持讯息交流畅通。
智能家居强调人的主观能动性，要求重视人与居住环境的协调，能够随心所欲地控制室内居住环境。
应该注意，家居智能化与家居讯息化和家居自动化，家庭的网络化等有一定的区别。
在住宅中为住户提供一个宽带上网接口，家居讯息化的条件即已具备，但这做不到家居智能化；电饭煲可定时烧饭煲汤，录象机可定时预录预定频道的电视节目，这些仅仅是家电自动化。
讯息化和自动化是家居智能化的前提和条件，实现智能化还需对记录、判别、控制、反馈等过程进行处理，并将这些过程在一个平台实现集成，能按人们的需求实现远程自动控制。
智能化应服务于人们的居家生活，因此应更全面、更富有人性化。
XX家庭智能化系统，把家庭电话通信系统、家庭局域网络系统、有线、数字、卫星电视信号共享系统、音视频共享系统、背景音乐系统、安防监控门禁系统、室内智能照明系统、电器智能控制系统等八大系统控制融为一体，在保留传统手动开关的基础上，可以用遥控、定时管理、一键场景、电话远程、互联网远程等多种智能控制方式实现对室内灯光及家电的智能管理与控制，真正让您体验到智能家居的方便、舒适、智能、环保的特性。
基于物联网技术的智能家居控制系统设计与应用智能家居控制系统是基于物联网技术的一种应用，通过将家居设备与互联网连接，实现对家居设备的远程控制和智能化管理。
本文将针对基于物联网技术的智能家居控制系统的设计与应用进行探讨，包括系统架构、功能特点、应用场景等内容。
一、系统架构智能家居控制系统的架构通常包括智能终端设备、网关、云平台以及家居设备等组成。
其中，智能终端设备用于用户与智能家居控制系统的交互，可以是手机、平板电脑等移动终端设备；网关负责连接智能终端设备与家居设备之间的通信；云平台用于接收、存储和分析传感器数据，并提供远程控制、报警、数据展示等功能；家居设备是指各种智能化的家居设备，包括灯光、空调、电视、门锁等。
二、功能特点1. 远程控制：通过智能终端设备连接互联网，可以随时随地远程控制家居设备，例如可以在外出时打开家里的空调、灯光，提前开好电视等。
2. 定时任务：智能家居控制系统可以设置定时任务，例如定时开关灯光、定时启动空调等，提高居住舒适度，并节约能源。
3. 场景联动：可以根据用户的自定义需求，实现场景联动控制，例如设置回家模式，当用户快要到家时，系统可以自动打开门锁、启动空调、打开灯光等。
4. 安全防护：智能家居控制系统可以通过监控设备，实时监控家庭环境，一旦发生异常情况，例如火灾、气体泄漏等，智能家居控制系统可以及时报警，保障家庭安全。
5. 数据分析：智能家居控制系统可以将传感器数据上传至云平台进行分析，根据用户的习惯和行为，提供个性化的服务，例如智能推荐节能方案、智能提醒用电情况等。
三、应用场景1. 家居环境控制：通过智能家居控制系统，可以实现对灯光、空调、窗帘等家居设备的远程控制，提高生活的舒适度和便利性。
2. 安全监控：智能家居控制系统可以将门窗、门锁、摄像头等设备接入系统，实现对家庭安全的实时监控，并通过手机APP提醒用户。
3. 能源管理：智能家居控制系统可以监测家庭的能源消耗情况，并通过数据分析提供节能方案，帮助用户合理利用能源。
智能家居节能控制管理平台设计
发表时间：2019-06-21T16:06:29.340Z 来源：《城镇建设》2019年第06期作者：王银
[导读] 智能家居系统也是现在社会的主流，有很大的发展前景以及空间样既可以提高整个建筑的舒适度，达到节约能源的效果。
南瑞电力设计有限公司南京市 210000
摘要：智能家居作为一种新型的技术产业，智能产品也层出不穷，但不同于传统的建筑居住功能，它是以消费者的使用习惯为依据，利用信息系统和自动化控制系统等实现人与建筑设备之间的信息交互，以便更进一步提高人们的日常生活质量。
智能家居系统也是现在社会的主流，有很大的发展前景以及空间，研究这个课题具有重要的意义，本文对其控制平台的设计进行探究。
关键词：智能家居；节能控制；管理
1 引言
近年来，我国智能家居产业蓬勃发展。
在政府政策鞭策之下，李克强总理在政府报告中提出“互联网+”的行动计划，利用互联网与信息科技的交互，将云技术、物联网等与生活各行产业相互结合，创造新型的发展生态，惠泽于民。
在高新技术的发展上，互联网、4G网络等的技术不断成熟，各项技术之间相互渗透、相互依托，为智能家居奠定了坚实的基础。
在行业层面上，在全球范围内智能家居具有强大的生命力。
本文分析智能家居市场的发展趋势与前景，决定进行嵌入式智能家居的设计方案。
分析比较操作系统以及无线通信方式。
选取本设计所选。
比较市面上各个类型的arm开发板，总结三星Cortex-A9开发板的特点，选取此开发板为本次设计的主控板。
分析设计ZIGBEE 协调器电路、天线电路、监控传感器电路，以及了解摄像头A/D转换电路和摄像头工作原理与机制。
移植USB摄像头驱动以及移植mjpg-streamer使得能够通过摄像头进行室内的监视。
移植BOA服务器以及sqlite3数据库实现网页操作和数据库管理。
设计网页（后期进行）以及Zigbee网络软件得以实现整体的功能。
将网页界面、arm板、zigbee模块以及外围扩展传感器摄像头组合对系统整体功能进行测试。
2 智能家居节能平台总体设计
本设计的上位机为三星cortex-A9 arm开发板(Linux操作系统)，外围扩展了zigbee模块、DHT11温湿度采集模块，MQ-2烟雾传感器，人体红外感应模块，摄像头设备，并通过zigbee模块与上位机进行协议栈Z-stack无线通讯。
开发板与智能手机置于同一网段内，通过页面监控温湿度、烟雾浓度、灯光情况、室内的监控画面等各类数据以及远程操作室内的家用电器。
首先，本次设计的智能家居系统的界面是HTML网页，通过BOA服务器将cortex-A9开发板与网页进行通讯。
同时开发板中移植了Sqlite3数据库，实现登陆、注册、修改账号密码等功能，确保了室内的安全性。
人们可以通过网页监视室内的各项数据以及控制室内的各个家用设备，开发板上安装了USB摄像头，能够通过网页监视家中的情况。
开发板的IP地址ipaddr 与路由器处于同一网段（例如：
192.168.1.x），A9开发板与路由器用网线进行连接，手机连接路由器的无线网，可以通过手机登陆开发板的BOA服务器，通过手机监视室内的各项数据以及控制室内的各项设备，并能够通过网页查看室内的监控视频。
接着，开发板与zigbee模块的协调器通过串口进行连接，传感器获取的温湿度数据、烟雾浓度数据通过串口发送给开发板，开发板运行serial串口程序，通过fork()函数创建一个子进程和一个父进程，子进程中读取串口的数据并存放在共享内存中，cgi程序直接读取共享内存的数据,生成HTML网页，供用户浏览。
另外一个父进程，将消息队列的数据写入到串口中，Zigbee模块的协调器读取串口的数据，进行筛选数据，执行不同的功能，打开或者关闭不同的家电设备。
Zigbee模块终端和协调器之间通过Z-Stack协议栈进行无线通讯，Zigbee模块的终端上连接了各种传感器。
最后，总体概述为该智能家居能够实现账号密码的安全性管理、并通过网页实现获取室内的各项有效数据，并通过网页操控室内的各个设备，并视频监控室内的情况。
3 智能家居节能控制平台硬件设计
3.1 三星cortex-A9 arm开发板
三星Cortex-A9开发板特点为处理器是Exynos4412 四核处理器，处理数据的速度相对于其他开发板要快的多，并且功耗很低，在现实的智能的家居系统中，占有优势的地位，适合作为智能家居系统的上位机部分。
三星Cortex-A9开发板有两种烧写Uboot以及内核镜像的方式，一种是使用SD卡烧写，另外一种是使用EMMC烧写，通过拨动拨码开关进行选择不同的烧写方式，因此大大提高了方便性，使开发者有更多选择的空间和方式，本次智能家居设计中因缺少SD卡，故将拨码开关拨到0110进行EMMC烧写Uboot（属于bootloader的一种，能够初始化硬件引导内核，现在最常使用的bootloader是uboot）以及内核镜像uImage。
开发板系统支持Linux/Android等多种操作系统，可以根据项目的实际情况选择开发板的操作系统，能够保证项目的合理化，解决了某些开发板的单系统的局限性。
同时开发板的IO引脚多达320个，不必担心开发板的引脚不足的问题。
根据以上三星A9的各种优势，同时个人也比较熟悉三星A9开发板的移植Uboot以及内核的方法，所以本次的设计使用三星cortex-A9开发板。
3.2 ZIGBEE模块
3.2.1 ZIGBEE模块简介
Zigbee模块的特点是距离近、简易方便、容易组织、功耗小、低数据速率传输、成本低，因此在智能家居领域被广泛的使用。
故本次设计采用zigbee模块实现上位机与下位机进行无线通讯符合智能家居领域的发展趋势。
Zigbee模块使用 2.4G 全向天线，不丢包传输距离在200米内。
并且该核心板的功耗很低，频率低，只需两节5号干电池供电，并能维持时间长达2年。
3.2.2 ZIGBEE协调器硬件电路设计
CC253X系列器件是一款遵循ZIGBEE通信协议的无线收发器。
采用单周期的8051兼容内核。
此外，芯片内部包含18输入的扩展中断单元以及调试接口。
数字内核和外设由1.8V的低差稳压器供电，为了保证不同供电模式的电池寿命，添加了一个电源管理功能。
3.3传感器电路设计
智能家居室内监控系统采用DHT11、MQ-2、HC-SR501、光敏电阻传感器进行温度、湿度、烟雾浓度、外来人员闯入情况、光照强度信息的采集。
3.3.1 MQ-2烟雾传感器电路设计
MQ-2是气体烟雾传感器，家庭和工程的气体泄漏通过该传感器进行监测。
传感器维持工作电压为5V，由于处理器片内AD采集输入最
大电压为3.3V，故而需要设计一个降压电路，可以通过螺丝刀旋转灵敏度调节旋钮进行烟雾传感器的灵敏度调整。
当使用火机放出的气体进行测试的过程中出现指示灯一直亮或这一直不亮的情况，我们可以来调节烟雾传感器的灵敏度，当使用火机进行测试的过程中出现DD-LED亮一段时间后熄灭表示灵敏度校准正确，可以正常使用。
3.3.2 DHT11温湿度采集节点电路设计
DHT11数字温湿度传感器含有一款8位单片机采集处理数据，内部采用NTC测温元件与电阻式感湿器相连方式，数据精准、数字信号输出传感器。
传感器的数据输出口与CC2530的P0.6输入引脚连接。
3.3.3 HC-SR501人体红外线感应模块
本系统中采用的HC-SR501人体红外感应模块具有高性能，内含8bit微处理器。
当有人来，会接收人体热量，相应输出口置为高电平。
探测距离0.5米至1.5米都有极强的探测灵敏度，这种探测器适合于安装在智能家居的室内环境。
这也是本次设计为什么选用HC-SR501人体红外感应模块的原因。
3.3.4光敏电阻传感器
传感器工作机制：当遮住传感器，指示灯亮，输出口输出高电平，相反，输出低电平。
光敏电阻传感器的维持正常工作的电压为3.3v-5v.该传感器的输出口与ZIGBEE终端节点的P0_5口相互连接，进行数据采集。
4 结论
本设计中对嵌入式智能家居节能控制系统的国内外研究发展现状和将来的发展势头以及设计到的相关软件及硬件技术进行了详细的分析与介绍。
采用Linux操作系统和Zigbee技术结合的设计方案，实现网页界面作为监控界面，对终端设备节点的实时的监控和管理。
参考文献
[1]许靖.浅谈智能家居环境下的安全节能用电[J].电子世界,2018(21):123.
[2]韩晓波.基于环保节能的家居布置关键点研究分析[J].居舍,2018(30):166.
[3]吴峰.基于建筑节能技术的智能家居系统的实现[J].自动化与仪器仪表,2018(06):167-169.
[4]罗芳,王小红.基于单片机的太阳能智能家居节能控制系统设计[J].清远职业技术学院学报,2018,11(01):37-40.。
