智能家居网络连接与安全设计

1、河北旅游职业学院信息技术系2016届毕业生毕业设计（论文）河北旅游职业学院信息技术系题 目：智能家居管理网络的连接和安全 姓 名：曹釜源 学 号： 20130901006 专业班级：2013级计算机网络技术1班指导教师：杜海波时 间：2015.12.1612.30毕 业 论 文智能家居管理网络的连接和安全摘要随着计算机网络技术和信息技术的进步，智能家居得到了前所未有的发展，居民对住宅的功能以及质量提出了更多、更高的要求，智能化住宅以其安全舒适、信息通畅、服务完善而深受住户们的喜爱，智能住宅成为现代化住宅的必然发展趋势。因此研究并开发出适合人们要求的智能化产品具有很重要的意义。智能家居截止到现在

2、属于一个开放不成熟，受到各种原因限制的平台，在智能家居布线连接、智能互联网连接与设置、智能家居网络连接安全等方面均有技术性与现实性的限制，怎样把智能家居的互连变得更加方便性，连接安全性也成为现在和未来的需求。本论文设计的智能家居布线系统能充分实现以下功能：将住宅内的控制系统、安防系统等系统连接起来，并让它们能够正常的工作；运用蓝牙连接和红外线集中控制使得智能连接；使用扩展连接，运营运营商技术突破现有限制进行连接；让我们的住宅时刻处于一个安全的状态，运用云服务技术让智能家居更加智能。智能家居现如今只是单一电器化物品在传统的连接方式与人的控制连接，然而突破现有的连接方案进行总控制中心与单独模块的连

3、接来实现自己的功能。关键词：智能家居智能连接,连接安全 ,中心控制，运营商中心模块,云服务 PAGE III 内蒙古大学本科毕业论文(设计) 河北旅游职业学院信息技术系2016届毕业生毕业设计（论文）目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc438734489 第一章、绪论 HYPERLINK l _Toc438734490 1.1选题意义、价值和目标 HYPERLINK l _Toc438734491 1.2课题研究方案 PAGEREF _Toc438734491 h HYPERLINK l _Toc438734492 第二章 原有智能家居的连接介绍 PAGEREF

4、_Toc438734492 h HYPERLINK l _Toc438734493 2.1智能家居的连接方式概况 PAGEREF _Toc438734493 h HYPERLINK l _Toc438734494 2.1.1有线连接概况 PAGEREF _Toc438734494 h HYPERLINK l _Toc438734495 2.1.2 无线连接概况 PAGEREF _Toc438734495 h HYPERLINK l _Toc438734496 2.2智能家居连接的中心模块 PAGEREF _Toc438734496 h HYPERLINK l _Toc438734497 2.2

5、.1中心模块介绍 PAGEREF _Toc438734497 h HYPERLINK l _Toc438734498 2.2.2终端介绍 PAGEREF _Toc438734498 h HYPERLINK l _Toc438734499 2.3智能家居安全及云服务扩展功能 PAGEREF _Toc438734499 h HYPERLINK l _Toc438734500 2.3.2云服务 PAGEREF _Toc438734500 h HYPERLINK l _Toc438734502 2.3.3智能家居中的云服务 PAGEREF _Toc438734502 h HYPERLINK l _To

6、c438734504 2.3.4未来的扩展 PAGEREF _Toc438734504 h HYPERLINK l _Toc438734507 第三章 智能家居连接中原有技术的介绍 PAGEREF _Toc438734507 h HYPERLINK l _Toc438734508 3.1无线连接方式 PAGEREF _Toc438734508 h HYPERLINK l _Toc438734509 3.1.1 技术种类 PAGEREF _Toc438734509 h HYPERLINK l _Toc438734510 3.2主流无线连接技术 PAGEREF _Toc438734510 h HY

7、PERLINK l _Toc438734511 3.2.1WiFi连接技术 PAGEREF _Toc438734511 h HYPERLINK l _Toc438734518 3.2.2ZigBee技术 PAGEREF _Toc438734518 h HYPERLINK l _Toc438734521 3.2.3蓝牙技术 PAGEREF _Toc438734521 h HYPERLINK l _Toc438734523 3.2.4WICED Mesh技术 PAGEREF _Toc438734523 h HYPERLINK l _Toc438734525 3.2.5EnOcean技术 PAGER

8、EF _Toc438734525 h HYPERLINK l _Toc438734526 3.3有线连接技术 PAGEREF _Toc438734526 h HYPERLINK l _Toc438734527 第四章 智能家居连接新方案 PAGEREF _Toc438734527 h HYPERLINK l _Toc438734528 4.1运营商中心模块技术设计 PAGEREF _Toc438734528 h HYPERLINK l _Toc438734529 4.1.1新型智能家居功能 PAGEREF _Toc438734529 h HYPERLINK l _Toc438734533 4.

9、1.2新型智能家居控制模块图 PAGEREF _Toc438734533 h HYPERLINK l _Toc438734534 4.2运营商中心模块技术设计 PAGEREF _Toc438734534 h HYPERLINK l _Toc438734535 4.2.1运营商中心模块在智能家居中运用技术 PAGEREF _Toc438734535 h HYPERLINK l _Toc438734538 4.2.2运营商运用智能家居作用 PAGEREF _Toc438734538 h HYPERLINK l _Toc438734540 4.2.3运营商运用在智能家居中优点分析 PAGEREF _

10、Toc438734540 h HYPERLINK l _Toc438734541 4.3蓝牙连接成为主要模块设计 PAGEREF _Toc438734541 h HYPERLINK l _Toc438734542 4.3.1蓝牙在智能家居中运用技术 PAGEREF _Toc438734542 h HYPERLINK l _Toc438734543 4.3.2蓝牙运用智能家居作用 PAGEREF _Toc438734543 h HYPERLINK l _Toc438734544 4.3.3蓝牙连接成为主要模块设计优点分析 PAGEREF _Toc438734544 h HYPERLINK l _

11、Toc438734545 4.4红外线连接成为主要模块设计 PAGEREF _Toc438734545 h HYPERLINK l _Toc438734546 4.4.1红外在智能家居中线运用技术 PAGEREF _Toc438734546 h HYPERLINK l _Toc438734547 4.4.2红外线运用智能家居作用 PAGEREF _Toc438734547 h HYPERLINK l _Toc438734550 4.5新型智能家居的模块工作流程 PAGEREF _Toc438734550 h HYPERLINK l _Toc438734551 4.5.1流程 PAGEREF _

12、Toc438734551 h HYPERLINK l _Toc438734555 第五章 新型智能家居连接集成与安全及云服务 PAGEREF _Toc438734555 h HYPERLINK l _Toc438734556 5.1新型智能家居中心模块如何集成连接 PAGEREF _Toc438734556 h HYPERLINK l _Toc438734557 5.1.1运营商中心模块连接 PAGEREF _Toc438734557 h HYPERLINK l _Toc438734559 5.1.2WIFI无线网络模块连接 PAGEREF _Toc438734559 h HYPERLINK

13、l _Toc438734561 5.1.3蓝牙模块连接 PAGEREF _Toc438734561 h HYPERLINK l _Toc438734563 5.1.4红外线模块连接 PAGEREF _Toc438734563 h HYPERLINK l _Toc438734565 5.1.5中心模块集成 PAGEREF _Toc438734565 h HYPERLINK l _Toc438734567 5.2安全概述 PAGEREF _Toc438734567 h HYPERLINK l _Toc438734570 5.3云服务与未来扩展 PAGEREF _Toc438734570 h HYP

14、ERLINK l _Toc438734571 5.3.1 云服务应用 PAGEREF _Toc438734571 h HYPERLINK l _Toc438734572 致谢 PAGEREF _Toc438734572 h 河北旅游职业学院信息技术系2016届毕业生毕业设计（论文）第一章、绪论1.1选题意义、价值和目标 计算机、自动控制、通信技术以及数字化技术自20世纪90年代后期以来，取得了迅猛的发展并日益渗透到各个领域。极大的改变了人们的工作方式，提高了生产效率，对生产力的提高起到了至关重要的作用。相比之下，这些技术对改善人们的居住环境方面的作用并没充分的发挥出来。虽然目前的家用电器功能越

15、来越多，越来越智能化，但是这些家用电器的智能仅仅限于其自身，并没有形成一个整体。这样造成的直接后果就是人们的居住环境仅仅是被一些高科技的家用电器包围，而没有形成人性化，智能化的系统。人们依然生活在以前传统的家居方式下。在这样的背景下，人们开始关注居住环境，越来越注重家居环境的安全、健康、便捷和舒适。如何在家庭环境中组建智能家居网络，有效的将各个家电产品结合成一个有机的整体，并通过它对家电设备进行近程或远程的集中控制与管理，使人们能够不分时间地点，随时随地方便的控制和了解家中的情况，让这些家用电器为人们提供更好的家居环境，成为了一个新的课题。所谓智能家居是指将各种相关的住宅设备通过家庭内部网络连

16、接起来，并保持这些设备与住宅的协调，从而构筑成舒适的信息化居住空间，以适应人们在信息化社会中快节奏和开放性的生活，达到安全、舒适、高效、节能、环保及人性化的要求。针对现有的智能家居技术的连接、安全与服务，智能家居的缺点与不足正在表现出来，如何利用现有的技术、知识来减少因原来的技术性原因成为主要课题。本方案的目标在于可以从连接方法的改进，对家电进行智能控制，运用运营商中央模块配合其它单独电气化实现家居智能化。同时原有的连接技术进行辅助控制，减少因连接产生的方方面面的问题。1.2课题研究方案结合现如今市场上的几种连接方案，根据调查结果通过对这几种方案的功能、技术、优缺点的分析，为自己方案的设计奠定

17、基础。首先，经调查了解海尔U-home智能家居的连接解决方案后，我们在此基础上应该调节的是人与电器单独模块的连接全部运用的是互联网网络连接，如果一旦停网智能家居的网络就进行瘫痪。海尔的智能家居在网络安全上也面临着问题，不能及时得到更新服务，完全依赖互联网网络。而我提出的方案是，终端与运营商中心模块进行连接，运营商中心模块运用蓝牙技术、红外线集成技术对每一台电器进行连接管理，而安全方面也因未运营商的网络连接变得更加安全，在运用家庭大储存空间及后续的技术更进使云服务得到运用来服务家庭。在运用运营商中心模块、蓝牙模块、红外线模块组成为智能家居的控制中心模块的主要部分，依据新型模块来实现智能家居在根据

18、原有的连接方案中那些连接模块不能实现的功能进行弥补，实现更加便捷，安全的使用。本方案以运营商中心模块和蓝牙技术及红外线集成技术为核心，其他部分围绕中央控制区和整个智能家居连接及网络安全进行设计，以达到各不会因为现有停网的缺陷进行家居连接及控制。根据运营商中心模块的连接引进到安全方面。第二章 原有智能家居的连接介绍2.1智能家居的连接方式概况2.1.1有线连接概况 有线连接就是传统的通过以电力为承载方式，通过有线技术进行开关控制。有线控制的结构为将控制器放置于强电箱内，开关和中控主机分别通过弱电控制线路进行控制。有线控制目前主要有电力线通信(PLC)技术。2.1.2 无线连接概况 基于WiFi的

19、智能产品最为常见，这除了WiFi本身普及外，与WiFi的一些优点也是分不开的。其最大的优点是传输速率较高，可以达到54Mbps，它的有效距离也很长，方便与现有的有线以太网整合，组网成本比较低。2.2智能家居连接的中心模块2.2.1中心模块介绍 中心模块俗称控制中心，在传统的智能家居中属于整个智能家居的大脑和主要，在中心模块内可以集成所以控制语言，如中心模块为在智能家居中的发射器，通过发射器可以发送语言进行控制其它智能电器。2.2.2终端介绍终端与中心模块都应为整个智能家居中的控制中心，终端通过发射信息控制中心模块进行指令发射，例如手机终端通过一条代码利用互联网发送一条指令到中心模块来实现功能的

20、利用。随着计算机技术、自动控制技术、多媒体技术、网络技术、无线通信技术的快速发展，并且不断加深在智能家居领域的渗透和应用，智能家居已经可以让家庭内更多的的子系统集成起来，系统的有机结合度更加紧密，同时所有的子系统可以通过一个智能终端操作平台来进行控制，从而实现家庭内各个子系统之间的互联互通。2.3智能家居安全及云服务扩展功能2.3.1智能家居的安全 根据Gartner的预测，明年被应用于智能家居当中的物联网设备将占到总量的21%，数量超过16亿部。到那时，平均每一位用户将拥有超过3部个人智能设备，而它们还都拥有持续监控和广播私人用户数据的能力，而这也就产生了潜在的安全风险。同样根据上述的调查，

21、在传统的智能家居中因为互联网的不可靠性以及不安全性，智能家居受到例如互联网利用智能家居网络进行广告推送，打扰生活；隐私担忧，根据微软曾经进行的一项调查，99.6%的受访者都愿意用自己的行为数据来换取现金，但对于那些因为智能家居设备存在的安全漏洞而遭遇个人数据被窃的用户来说，事情的性质就完全不同了。不管是阻挡黑客入侵智能家居设备，还是避免自己的隐私数据被窃取，这些显然是普通用户所力不能及的事。2.3.2云服务云服务 是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互

22、联网和底层基础设施的抽象。云服务指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。2.3.3智能家居中的云服务智能家居的云服务在未来可以是属于一个的个人生活的概括，利用云服务平台可以实现更加便捷的生活。2.3.4未来的扩展 通过云服务及大数据的双利用，在未来的智能家居中，智能家居技术不会是一项只是在生活中便于利用的一种方式，未来的技术发展，智能家居将会成为每一个家庭变迁史的记录者，不管以后发生什么，智能家居都会成为整个影响人类的工具。例如在以后智能家居可以记录家庭的每一个瞬间，可以记录每一个人的

23、生老病死，在对医疗技术与人文发展都会提供数据。第三章 智能家居连接中原有技术的介绍3.1无线连接方式3.1.1 技术种类蓝牙(Bluetooth)WiFi HYPERLINK /view/117166.htm t _blank ZigbeeWICED MeshEnocean3.2主流无线连接技术3.2.1WiFi连接技术 基于WiFi的智能产品最为常见，这除了WiFi本身普及外，与WiFi的一些优点也是分不开的。其最大的优点是传输速率较高，可以达到54Mbps，它的有效距离也很长，方便与现有的有线以太网整合，组网成本比较低。它的缺点是成本和功耗都比较高。目前提供WiFi连接方案的公司也很多，主

24、流的有高通的低功耗单芯片平台QCA401x、博通的高集成低功耗WICED平台、联发科技最近推出的MT7687、Marvell的MW300和ST的SPWF系列微型智能WiFi模块等等。针对WiFi功耗过高的问题，芯片厂商其实一直都在努力改善。最近国内的瑞芯微电子(Rockchip)声称开发出了功耗接近蓝牙4.0 LE标准的WiFi芯片RKi6000。根据他们的公司发布的消息，他们主要通过以下三方面实现超低功耗的：1，对无线通信及射频系统架构的改进。此项可大幅降低IoT智能硬件设备连续接收和发送数据时功耗，可使智能硬件在待机及使用时实现超低功耗，该技术目前已获得几十项国际专利技术。2，自适应动态电

25、源控制技术的实现。该技术可在不同工作模式下提高电源效率，大大降低不同应用场景下的综合能耗，可根据数据传输要求与实际传输质量调整芯片电源配置，达到最佳的能效比。3， WiFi在线连接不唤醒主控的技术创新。针对IoT物联网应用的长待机且需保持在线的特点，RKi6000无需唤醒主控处理器，即可保持WiFi在线连接，从而简化了系统功耗的设计，延长电池续航能力。3.2.2ZigBee技术ZigBee的产品不是很常见，它的特点是功耗低、保密性好、可扩展性强、网络容量大，同时传输速率也比较低。目前国内ZigBee技术主要采用ISM频段中的2.4G频率，其衍射能力弱，穿墙能力弱，在家居环境中，即使是一扇门、一

26、扇窗，一堵非承重墙都会让信号大打折扣。此外，与WiFi和蓝牙相比，支持的芯片厂商也不是很多，目前最新的有TI的CC2630、Marvell的MZ100 ZigBee微控制器，以及飞思卡尔的Kinetis W系列无线模块等等。3.2.3蓝牙技术蓝牙与WiFi一样，有大量的终端支持。虽然蓝牙存在着安全性、组网能力和抗干扰能力不强的缺点，但随着蓝牙4.0的推出，和支持Mesh功能后，它的应用变得更加广泛了。Mesh蓝牙技术可实现设备间的沟通联动，多点连接自动进展，以及远程控制。蓝牙的Mesh方案最为常见的是博通的WICED Mesh模块产品。3.2.4WICED Mesh技术WICED Mesh的特

27、点是，配置简单，部署容易。可以使用智能手机对Mesh设备进行配置，不需要专门的硬件设备。点对点的访问，用户可以方便的从手机对任意一个节点访问并进行信息更新，安全访问。网络容易扩展。3.2.5EnOcean技术 EnOcean无线通信协议是一个无需电源与电线即可提供低功耗数据传输的无线传感器解决方案，其工作原理是收集存在于自然界微小的能量(机械能、光能/太阳能、温差能等)并将之转换为电力,以微少的电力加上超低功耗的主芯片以及专为节能而设的无线传输协议来实现无线通信的功能。 3.3有线连接技术有线控制的结构为将控制器放置于强电箱内，开关和中控主机分别通过弱电控制线路进行控制。有线控制目前主要有电力

28、线通信(PLC)技术。有线控制的优点是安全稳定，不受干扰；缺点是方案没计要求高，线路架设要求高，后期拓展改动困难。深圳市力合微电子股份有限公司总经理刘鲲博士觉得无线的方式总是会面临信号衰减和穿墙等困难，很难照顾到家里的各个角落，而使用PLC技术就不会有这个问题，因为你的电器总是需要用电的，取电的同时就可以进行通信。而且PLC也支持Mesh组网，现在家庭用的PLC解决方案最多可支持1024个节点。成本也跟WiFi的成本差不多。此外，Marvell和高通也在推广其G.hn标准的室内有线通信解决方案，相比传统的PLC，G.hn的传输速率高达1Gbps，可以实现大数据的传输。而且改善了PLC不同厂商之

29、间无法进行互连互通的缺陷。第四章 智能家居连接新方案4.1运营商中心模块技术设计4.1.1新型智能家居功能新型智能家居在结合原有模块的功能之后再原有功能不足和缺点的情况下进行补充，尤其在安全方面，断电断网之后根据新型模块的本身优点和功能来实现原有模块的不足。在本论文中的运营商模块因为依托运营商本身的网络覆盖，语音传输功能来实现在WiFi模块只能在互联网连接之后和高功率电源下的才能实现功能，安全性不足，没有连段。蓝牙模块和红外线模块也因为本身具有的优点和特性在和运营商模块和传统的WIFI模块进行互联，在低功耗和没有互联网断网之后能够实现WIFI模块不能实现的功能。4.1.2新型智能家居控制模块图

30、SIM卡中央处理模块运营商模块蓝牙模块WIFI模块电池模块红外线模块4.2运营商中心模块技术设计4.2.1运营商中心模块在智能家居中运用技术本文中的运营商技术主要是终端之间与基站之间的通信，运营商通信业主要集中在运营商ICT业务形式基于IP技术，融合网络，提供融合应用。目前各大电信运营商的网络均从传统的电路交换网向基于IP技术的下一代网络 HYPERLINK /view/535588.htm t _blank 转型，IP技术使得各种承载单一业务类型的纵向网络不断融合，向承载多种业务类型的水平分层网络发展。网络的IP化使得传统电信和IT之间的界限被打破，出现了各种集成IT和通信能力的IP智能终端

31、。基于IP智能终端和融合的网络，电信运营商可以提供与客户的IT应用系统相关联的融合业务，如向客户提供融合语音、数据、视频的统一通信业务。延伸网络，拓展网络应用，开发行业解决方案。信息化社会离不开网络，不仅人人通过各种终端可以访问网络，还有大量应用设备有联网需求，网络不仅要提供人-人通信、人-机通信，还要为各种应用系统和设备提供互联，实现机-机通信。电信运营商目前提供的主要是个人、家庭、企业客户接入的网络，还可以进一步延伸网络，深入到家庭、企业、政府内部以及一些公共领域。4.2.2运营商运用智能家居作用运营商运用智能家居技术主要集中在智能家居中的中心模块内，通过集中在中心模块内的无线技术，蓝牙技

32、术与红外线技术进行终端之间与中心模块的信息接收与发送，在中心模块内集成运营商SIM卡，通过硬件设计与软件编程实现在中心模块内。4.2.3运营商运用在智能家居中优点分析 运营商运用在智能家居中的优点主要集中在断网断电后还能实现数据的交换与连接，运营商通信在现如今的通信中已经具有非常安全的连接功能。在通信技术中运营商的网络覆盖非常好，不管在哪里都能实时监控与连接家中的一切。4.3蓝牙连接成为主要模块设计4.3.1蓝牙在智能家居中运用技术 蓝牙（Bluetooth）：是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换（使用2.42.485GHz的ISM波段的UHF无线电波

33、）。蓝牙技术最初由电信巨头 HYPERLINK /view/1066191.htm t _blank 爱立信公司于1994年创制，当时是作为 HYPERLINK /view/196461.htm t _blank RS232数据线的替代方案。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。蓝牙的波段为24002483.5MHz（包括防护频带）。这是全球范围内无需取得执照（但并非无管制的）的工业、科学和医疗用（ISM）波段的 2.4 GHz 短距离无线电频段。蓝牙使用跳频技术，将传输的数据分割成数据包，通过79个指定的蓝牙频道分别传输数据包。每个频道的频宽为1 MHz。蓝牙4.0使用2 MHz 间距，

34、可容纳40个频道。第一个频道始于2402 MHz，每1 MHz一个频道，至2480 MHz。有了适配跳频（Adaptive Frequency-Hopping，简称AFH）功能，通常每秒跳1600次。最初，高斯频移键控（Gaussian frequency-shift keying，简称GFSK） 调制是唯一可用的调制方案。然而蓝牙2.0+EDR 使得 /4- HYPERLINK /view/2429568.htm t _blank DQPSK和 8DPSK 调制在兼容设备中的使用变为可能。运行GFSK的设备据说可以以基础速率（Basic Rate，简称BR）运行，瞬时速率可达1Mbit/s。

35、增强数据率（Enhanced Data Rate，简称EDR）一词用于描述/4-DPSK 和 8DPSK 方案, 分别可达2 和 3Mbit/s。在蓝牙无线电技术中，两种模式（BR和EDR） 的结合统称为“BR/EDR射频”蓝牙是基于数据包、有着主从架构的协议。一个主设备至多可和同一微微网中的七个从设备通讯。所有设备共享主设备的时钟。分组交换基于主设备定义的、以312.5s为间隔运行的基础时钟。两个时钟周期构成一个625s的槽，两个时间隙就构成了一个1250s的缝隙对。在单槽封包的简单情况下，主设备在双数槽发送信息、单数槽接受信息。而从设备则正好相反。封包容量可长达1、3、或5个时间隙，但无论

36、是哪种情况，主设备都会从双数槽开始传输，从设备从单数槽开始传输。蓝牙通讯技术的特点蓝牙工作在全球开放的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段；使用跳频频谱扩展技术，把频带分成若干个跳频信道（hop channel），在一次连接中，无线电收发器按一定的码序列不断地从一个信道“跳”到另一个信道；一台蓝牙设备可同时与其它七台蓝牙设备建立连接；数据传输速率可达1Mbit/s；低功耗、通讯安全性好；在有效范围内可越过障碍物进行连接，没有特别的通讯视角和方向要求；支持语音传输；组网简单方便蓝牙通讯技术的缺点蓝牙是一种还没有完全成熟的技术，尽管被描述得前景诱人，但还有待于实际使用的严格检验。蓝牙的通

37、讯速率也不是很高，在当今这个数据爆炸的时代，可能也会对它的发展有所影响。目前主流的软件和硬件平台均不提供对蓝牙的支持，这使得蓝牙的应用成本升高，普及难度增大。ISM频段是一个开放频段，可能会受到诸如微波炉、无绳电话、科研仪器、工业或医疗设备的干扰。4.3.2蓝牙运用智能家居作用蓝牙在传统的智能家居中因为技术原因受到很多限制，例如传输慢，受到频率干扰，但在一个小型的智能家居中会更加方便，更加便捷，尤其最重要的是安全，蓝牙具有低功耗的能力，尤其在停电停网的情况下，运用蓄电池给蓝牙提供电源，蓝牙发射信号，在蓝牙的发展中已经到了蓝牙4.2版本，优势更加能突显出来。4.3.3蓝牙连接成为主要模块设计优点

38、分析蓝牙连接以最新的版本设计到中心模块内，每一个智能电器也加入蓝牙模块，使蓝牙模块之间实现智能连接，通过运营商中心模块接受终端发送的信息，进行中心模块与电器的信息交换，蓝牙的低功耗、通讯安全性好，组网简单安全。4.4红外线连接成为主要模块设计4.4.1红外在智能家居中线运用技术红外线连接技术主要为红外遥感，很多电器都采用红外线遥控，那么红外线遥控的工作原理是什么呢?首先我们来看看什么是红外线。人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列，依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.620.76m；紫光的波长范围为0.380.46m。比紫光波长还短的光叫紫外线，比红光波长还长的光叫红外

39、线。红外线遥控就是利用波长为0.761.5m之间的近红外线来传送控制信号的。常用的红外线 HYPERLINK /view/771882.htm t _blank 遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分的主要元件为 HYPERLINK /view/1381541.htm t _blank 红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管，由于其内部材料不同于普通 HYPERLINK /view/84213.htm t _blank 发光二极管，因而在其两端施加一定电压时，它便发出的是红外线而不是可见光。大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右，外形与普通发光二极管相同，只是颜色

40、不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样：用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定，而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。接收部分的红外接收管是一种光敏 HYPERLINK /view/1016.htm t _blank 二极管。在实际应用中要给 HYPERLINK /view/4335011.htm t _blank 红外接收二极管加反向偏压，它才能正常工作，亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用，这样才能获得较高的 HYPERLINK /view/495141.ht

41、m t _blank 灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（15mW左右），所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱，因此就要增加高增益放大电路。前些年常用PC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品，大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种：一种采用铁皮屏蔽；一种是塑料封装。均有三只引脚，即电源正（VDD）、电源负（GND）和数据输出（VO或OUT）。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同，可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽，使用起来如同一只三极管，

42、非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。红外遥控常用的载波频率为38kHz，这是由发射端所使用的455kHz陶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频，分频系数一般取12，所以455kHz1237.9 kHz38kHz。也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由发射端晶振的振荡频率来决定。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁，故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰；电路调试简单，只要按给定电路连接无误，一般不需任何调试即可投入工作；编解码容易，可进行多路遥控。由于各生产厂家生产了大量红外遥控 HYPERLINK

43、 /view/380272.htm t _blank 专用集成电路，需要时 HYPERLINK /view/32650.htm t _blank 按图索骥即可。因此，红外遥控在家用电器、室内近距离（小于10米）遥控中得到了广泛的应用。多路控制的红外遥控系统 多路控制的红外发射部分一般有许多 HYPERLINK /view/395755.htm t _blank 按键，代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时，相应地在接收端有不同的输出状态。接收端的输出状态大致可分为 HYPERLINK /view/107414.htm t _blank 脉冲、 HYPERLINK /view/314180.

44、htm t _blank 电平、自锁、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时，接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”，宽度一般在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时，接收端对应输出端输出“有效电平”，发射端松开键时，接收端“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”，可能是高、也可能是低，取决于相应输出脚的静态状况，如 HYPERLINK /subview/612026/14999188.htm t _blank 静态时为低，则“高”为有效；如静态时为高，则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键，接收端对应输出端改变一次状态，即

45、原来为高电平变为低电平，原来为低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除，在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况，其它如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码，利用接收端的几个输出形成一个 HYPERLINK /view/1349.htm t _blank 二进制数，来代表不同的按键输入。一般情况下，接收端除了几位数据输出外，还应有一位“数据有效”输出端，以便后级适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。除以上输出形式外，还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“

46、锁存”输出是指对发射端每次发的信号，接收端对应输出予以“储存”，直至收到新的信号为止；“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。4.4.2红外线运用智能家居作用在传统的红外遥控功能中主要是安装在中心模块与电器当中，红外传输是一种利用红外线作为载体，进行数据传输的技术。在日常生活中，红外传输技术随处可见，最典型的莫过于电视机、空调等家用电器通过红外遥控器进行控制。随着科技的进步，大众生活水平的不断提高，人们对家居智慧化的要求也越来越高，诸如灯光控制、背景音乐、安防报警等方面也逐渐开始转向智慧化控制。距离无线通信。正因为如此，红外线传输具有很强的私密性，比如我们在家中使用红外遥控器时，邻居家的电器

47、是不会受到控制影响的。4.4.3红外线连接成为主要模块设计优点分析稳定性好：采用模拟传输方式，并不像蓝牙、RF无线射频等技术采用数字信号传输，所以几乎没有任何相似的信号对它产生干扰。隐密性强：由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以适合应用在短距离进行传输。成本低廉：红外线传输技术已非常成熟，上下游产业供应链也极为发达，相对于蓝牙、Wifi等无线传输技术，在成本上有明显优势。红外线传输技术已非常成熟，上下游产业供应链也极为发达，相对于蓝牙、Wifi等无线传输技术，在成本上有明显优势。虽然红外线传输技术还存在着一些缺陷，比如传输距离短、通讯角度小，但前面几项优点让其始终具备着一定的竞争力

48、。不仅家用电器厂商始终对其不离不弃，红外线传输在现今的 HYPERLINK /tech/492.html t _blank 智能家居领域也得到了广泛的应用。4.5新型智能家居的模块工作流程4.5.1流程案例1：小明在外地工作，家中只有宠物狗一只，某日小明用WiFi连接网络同家网络进行连接，监控家中的宠物狗，小明用智能家居终端观看了家中近日的家中一切，用智能喂食宠物机给宠物狗喂食，在智能监控画面中和声音传输中发现狗狗乱叫不止，突然画面停止，小明断定家中进贼，但还不敢肯定，于是小明启动运营商模块进行连接，根据运营商模块的语音传输功能，小明家中在门口安装的门禁设备，门禁设备通过低功耗蓝牙设备与中心模

49、块进行连接，门禁设备把语音信息和安装在门口的智能拍照设备同样通过蓝牙连接把照片和语音传输到运营商模块内，运营商模块通过数据传输功能把照片和语音发给了小明，小明收到照片和语音后发现有人在翘自己门，小明把图片和语音给了警方，警方立马出警抓住了小偷。案例2：大刘一家在在北京买了房子，但是老家远在承德，每当节假日的时候都要驱车回家过节，今年过年，大刘早早回了家，因假期过长，大刘把家里的水电开关都关掉了，但又防止盗贼等事情，大刘开启了新型智能家居开关，在不用互联网的情况下实时监控家中一切，一日晚饭后大刘的手机发起警报，大刘马上通过手机运营商模块进行控制，利用蓝牙传输功能把在角落的红外线指示灯发起了警报，

50、原来家中水龙头爆裂，淹没了红外线报警器，红外线报警器通过低功耗蓝牙传输把实时警报传输到了大刘的手机上，大刘及时拨打物业电话，大刘利用短信开启门锁功能把家中防盗门打开，在物业工作人员及时进入家中进行抢修，大刘从承德赶回北京，赶到家中水龙头已经修好，家中没有电器和家居受到水淹。通过案例1和案例2的描述，新型智能家居设备通过本身的优点，在家中没有人的情况下进行了远程智能电器超控，远程报警灯功能，真正的实现了智能家居在不足的功能下能够实现的功能。第五章 新型智能家居连接集成与安全及云服务5.1新型智能家居中心模块如何集成连接新型智能家居中心模块主要集成终端与中心模块的运营商SIM模块，无线网络模块，蓝

51、牙模块，红外线模块，通过终端利用运营商的数据的接收与发送在限制网电的情况下进行连接。5.1.1运营商中心模块连接运营商中心模块集成在中心控制模块内，通过终端发送指令中心控制模块接受信息。运营商中心模块通过指令集成，转换为适用为蓝牙语言、红外线语言和无线语言。运营商中心模块通过软件编程实现数据发送与接收。5.1.2WIFI无线网络模块连接WIFI无线网络模块根据现有的智能家居连接中最为重要的一块，在良好的网络情况下实数据传输更加快捷，wifi模块集中在中心模块内，在良好的网络情况下更加便捷的控制智能电器。5.1.3蓝牙模块连接蓝牙模块集中在中心控制模块内，通过终端发送给中心模块后转接为指令利用蓝

52、牙技术发送给电器，在利用电器上的蓝牙模块反应智能电器的本身情况进行数据传输与指令控制。5.1.4红外线模块连接红外线模块集成在中心模块与单独的智能电器内，通过终端发送给智能中心模块内信息转接为指令发送到电器实现指令发送与接收。5.1.5中心模块集成中心模块的集成主要实现断网断电的情况下，中心模块内因为集成运营商模块、红外线模块、蓝牙模块低功率的接收与发送功能后，可内置蓄电池进行功能的实现，限制性的因素后中心模块能够储存数据，在特定的条件下更加便捷。5.2安全概述因为利用运营商技术、蓝牙技术、红外线技术后智能家居的安全更加可靠，受到本身安全的影响，智能家居应用更加安全。报警及联动功能安装门磁、窗

53、磁，防止非法入侵，管理系统可通过安装在住户室内的报警 HYPERLINK /view/122229.htm t _blank 控制器得到信号从而快速接警处理。报警联动控制可在室内发生报警时，系统向外发出报警信息的同时，自动打开室内的照明灯光、启动警号等。紧急求助功能室内的报警控制器具有紧急呼叫功能，管理系统可对住户的紧急求助信号做出回应和救助。报警管理显示功能离家模式即防盗报警状态，防止非法入侵，管理系统可实时接收报警信号，自动显示报警住户号和报警类型，并自动进行系统信息存档。预设报警功能 HYPERLINK /view/2652524.htm t _blank 智能安防系统可预设报警电话。设

54、/撤防联动控制在家设防模式，安全防范系统可联动切断某些家用电器的电源。在家撤防模式，部分照明灯自动打开，门磁和窗磁离线，室内烟感探测器和厨房可燃气体探测器仍为报警模式。警情后控制处理当家中有非法入侵者或者煤气泄漏时系统会自动拨打电话、发送短信、彩信、抓拍图片并E-mail到指定用户手机！用户收到电话短信时可以第一时间用手机电脑查看家中监控画面并控制其家中家电设置、布防撤防等操作！5.3云服务与未来扩展5.3.1 云服务应用近年来，智能家居领域的发展趋势，除了原有的一些灯光控制、红外控制、窗帘控制、远程控制等相关技术，特别是以RFid为代表的更多物联网感应技术、识别技术的广泛应用，创造出人们所需的智能手段。智能家居的根本是便利人们的生活，所有的这一切都需要人来控制，但同时也需要提高智能化，减少控制的不方便性。目前的智能家居