智能家居分析

智能家居分析第1页/共61页技术概况展望何为互联网？何为智能家居？智能家居的分类有哪些？智能家居的现状如何？目前有哪些存在的问题？要发展又有哪些必须？在长沙有哪些公司在做？...家居组网技术、家居网关技术、家居定位技术。以及智能家居系统完整的设计流程是怎样？......智能家居与我们专业有哪些联系？如果要做智能家居该如何入手？应该如何在这个行业有所建树？......第2页/共61页何为物联网？物联网就是“物物相连的互联网”，英文名：InternetofThings（IOT）。简单概念：物联网在国际上又称为传感网，这是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。世界上的万事万物，小到手表、钥匙，大到汽车、楼房，只要嵌入一个微型感应芯片，把它变得智能化，这个物体就可以“自动开口说话”。再借助无线网络技术，人们就可以和物体“对话”，物体和物体之间也能“交流”，这就是物联网。第3页/共61页插播一副比较有意思的帖子：这两年都在说时代即将来临，或者已经来临，各大相关公司都争相布局物联网，例如腾讯的QQ物联、百度云平台、阿里物联、谷歌智能硬件、小米智能路由、智能家居等等都在进行物联网的地盘抢夺。各大传统智能家电企业，安防企业更是不用说，海尔，海信等闹得热火朝天。为还在迷茫中的物联网专业大学生一些学习经验：第4页/共61页何为智能家居？智能家居是物联网的一个分支，是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、

智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。第5页/共61页根据2012年4月5日中国室内装饰协会智能化委员会《智能家居系统产品分类指导手册》的分类依据，智能家居系统产品共分为二十个分类：控制主机（集中控制器）：SmarthomeControlCenter。智能照明系统。IntelligentLightingSystem（ILS）。电器控制系统。ElectricalApparatusControlSystem（EACS）。家庭背景音乐。WholeHomeAudio（WHA）。家庭影院系统。Speakers,A/V&HomeTheater。对讲系统。VideoDoorPhone（VDP）。视频监控。CamerasandSurveillance。防盗报警。HomeAlarmSystem。电锁门禁。DoorLocks&AccessControl。智能遮阳（电动窗帘）。IntelligentSunshadingSystem/ElectricCurtain。暖通空调系统。Thermostats&HVACControls。太阳能与节能设备。Solar&EnergySavers。自动抄表。AutomaticMeterReadingSystem（AMR）。智能家居软件。SmarthomeSoftware。家居布线系统。Cable&StructuredWiring。家庭网络。HomeNetworking。厨卫电视系统。KitchenTV&BathroomBuilt-InTVSystem。运动与健康监测。ExerciseandHealthMonitoring。花草自动浇灌。AutomaticWateringCircuit。宠物照看与动物管制。PetCare&PestControl。第6页/共61页智能家居的主要应用：一、情景模式，场景模式：比如家庭背景音乐，在公共背景音乐的基本原理基础上结合家庭生活的特点发展而来的新型背景音乐系统。简单地说，就是在家庭任何一间房子里，包括客厅、卧室、厨房或卫生间，均可布上背景音乐线，通过一个或多个音源，让每个房间都能听到美妙的背景音乐。家庭背景音乐系统一般都有多种音源可以选择，以满足家人对不同音乐的需求，家庭背景音乐的智能化及人性化设计程度高。第7页/共61页二、灯光控制，窗帘控制：通过对住宅照明的智能化控制，通过不同居室不同灯光回路的亮暗搭配；形成不同的灯光场景，营造舒适优雅的环境气氛，丰富人们不同的居住需要；同时，通过营造不同的灯光环境，衬托出居住者的高雅的艺术修养，气度不凡的性格品质。可以随时用手持式遥控器对灯光场景进行变换，使人们在休闲区域中放松身心，随心所欲地按人们的需求随时变换，营造出温馨、浪漫、高雅的光环境。当夜幕渐渐降临时，装在饭厅窗户旁边的照度传感器会感应外界的亮度自动启动住宅外围的照明灯及住宅内设定的灯光场景。利用时钟（事件）定时器还可输入该地的天文资料、各种节假日，根据该地区太阳不同的升降时间，实现春、夏、秋、冬每天按照天亮的变化情况实现室内外灯光的开关情况。深夜时，住宅外围的灯可根据实地情况，间隔点亮，在提供基本照明的同时使照明方面的能耗降到最低。第8页/共61页将系统中的防盗装置装在门窗上，当盗贼靠近门窗时，传感器检测到人体信号,门窗(窗帘)控制器发出指令,门窗自动关闭，如果盗贼滞留不走或强行突入，智能主控器会发出报警声阻吓盗贼并自动循环拨打15组报警电话，通知您和报警中心有盗贼入侵，以便及时采取相应措施。三、家居安防，室内监控：第9页/共61页四、远程遥控当你工作一天拖着疲倦的身子回到家里时，电饭煲已经煮好热腾腾的饭菜,音响自动传出您喜欢的旋律，当您进完餐后，浴室的水温已经刚刚好,而空调也为你调好了室温,这一切看起来似乎匪夷所思，然而豪威智能总是超乎人的想象，为您营造舒适与惬意的生活环境！第10页/共61页海尔的智能家居系统作为国内智能家居行业的领军品牌，海尔U-home凭借雄厚的研发实力和资源优势，在物联网和三网融合方面推出了一系列解决方案，并在北京安博会上进行重点展示。海尔U-home展示内容：1、别墅高端社区智能化解决方案2、模数混合智能化解决方案3、单户家庭智能化解决方案4、海尔U-home物联之家5、社区中网服务解决方案6、家庭能源管理解决方案7、安防视频智能识别解决方案8、健康护理智能化解决方案有哪些较为有名的公司在做智能家居呢？第11页/共61页其中的家庭智能终端的功能如下：（1）家庭安防：安全是居民对智能家居的首要要求，家庭安处于布防状态时，红外探头探测到家中有人走动，就会自动报警，通过蜂鸣器和语音实现本地报警；同时，报警信息报到物业管理中心，还可以自动拨号到主人的手机或电话上。（2）可视对讲：通过集成与显示技术，家庭智能终端上集成了可视对讲功能，无需另外设置室内分机即可实现可视对讲的功能。（3）远程抄表：水、电、气表的远程自动抄收计费是物业管理的一个重要部分，它的实现解决了入户抄表的低效率、干扰性和不安全因素。（4）网络家电：网络家电是智能家居集成系统的重要组成和支持部分，代表着家庭智能化的发展方向。通过统一的家电联网接口，将网络家电与家庭智能终端相连，组成网络家电系统，实现家用电器的远程监控、故障远程诊断等功能。（5）家庭短信：物业管理中心与家庭智能终端联网，对住户发布信息，住户可通过家庭智能终端的交互界面选择物业管理公司提供的各种服务。（6）物业报修：通过家庭智能终端可以向物业管理部门申请维修、预订等指定社区服务。第12页/共61页南京的物联系统(1)即插即用，傻瓜式操作，支持用户DIY，无需专业人员参与，具备初中以上学历的个人就可以完成安装，调整及应用。简单实用，适合全民参与才能规模化，普及化。(2)全无线通讯（无线安装，无线控制）：不受施工影响，不用布线随时可以购买使用，没有销售时间的局限性。支持手机，电脑，控制屏多种控制方式，随时随地远程智能家居生活陪伴在你的左右。（3)低功耗：ZigBee+策略节能技术，使无线传感器的普通电池供电时间基本都在两年以上，真正低功耗，才适合全无线。(4)双向通信：采用ZigBee通信技术，具备双向通信，状态实时可见，使得智能化更彻底，解决了传统智能家居远程控制抓瞎，远程控制非智能的弊端，目前只有ZigBee的产品能实现这一功能。(5)大面积普及：物联网是互联网+局域网的组合方式进行运作的，物联传感的物联网智能家居系统采用ZigBee局域网，传感器和网关都有独立的全球唯一ID号，绑定式工作，杜绝了传统无线智能家居大规模应用出现窜网，互相干扰的顽症。星形组网+自由组网，从而使用户越广泛稳定性能越好，适合于大面积布网。(6)强大的组网能力：更大的扩容空间，理论上可以外接6万5千多个节点，我们测试挂2千5百个延时仅1.2秒。第13页/共61页(7)自由组网：顾客可以随时添加，升级传感设备，做到即插即用，傻瓜式操作。业主DIY无需专业人员指导，方便快捷，简单实用，适合全民参与的产品才能成为流行时尚。（在欧美市场现在就放在超市任凭顾客自主选购）。(8)ZigBee局域网具有自动组网功能，主动搜索，主动组网能做到永不掉线，有别于传统智能家居掉线后需要人工激活的麻烦，解决了智能家居代理商这么多年来做不大，做的越好，死的越快的尴尬。(9)安全性：安全性更强128k加密技术，抗干扰能力极强，目前在全球还没有攻破的先例，相比传统的智能家居降低了安全隐患，也是目前所有无线技术中抗干扰能力最强的产品。(10)标准化：全球第一个智能家居行业标准ZigBee-ha的诞生，互联互通，从而使智能家居消费告别了绑架式消费，使消费者可以放心的使用，让智能家居的推广变的更加容易接受。专家预测在未来五年之内ZigBee将取代目前国内大行其道的315M/433M通信标准，成为继美国，英国之后又一家政府指定最后100米只用ZigBee的国家。

(11)成熟的软件控制方式，每个指令仅需3kb的流量，整个系统的运作对网络带宽没有要求，适用于2G、3G、GPRS、WIFI等互联网的访问控制，过程流畅，方便消费者随时随地的查询，控制。真正实现“无论您身在何地，家就在您的身边！”(12)自主研发，自主生产，拥有完善的自主知识产权，市场规范，为合作伙伴取得长效稳定的受益提供了可靠的保障。(13)强大的研发团队，确保每月不低于4款新品投放市场，用户端软件平均两周更新一次。总结：我们是目前我国唯一一家拥有ZigBee-ha全套成品的公司（软硬件齐全，传感器种类达到80种之多，可以控制家庭90%以上需要实现智能化功能的需求），技术上已经领先了同行5年，这让我们占尽先机。第14页/共61页风向标的Vane智能生活系统据悉，风向标科技有限公司近期共发布了三款新品：VANE风机、智能感应器和智能转换器。1）风机是主机系统，整合了互联网、物联网和云技术等高新科技，将分散在用户家中的智能感应器组成完整的无线智能生活系统，用户只要连上网络，一部手机即可随时随地控制各种家电，掌握家庭生活;2）智能感应器是主机的延伸，帮助用户更大范围地与更多家电进行“对话”，并具有实时家居监测等实用功能;3）智能转换器适用于任意上电设备，即使是不支持WIFI和ZIGBEE的旧式家电，只要接上它，也能实现智能化。第15页/共61页三星的智能系统2月5日消息，之前搭载三星自家Tizen系统的移动设备一直不断推迟，直到三星Z1正式推出。除了用于移动设备外，三星自家智能电视也用上了该系统。据韩媒AP报道，三星Tizen智能电视已在韩国开卖，这个系列的电视共有四个尺寸可供选择，最小的为55英寸，最大的则为88英寸，55英寸售价549万韩元（约合31534元人民币）。三星此前曾在CES2015上宣布今年推出的智能电视将会全部搭载Tizen系统。使用该系统后，用户只需点一下便可将移动终端的内容切换到电视端上观看。除了搭载Tizen，三星该系列智能电视还使用了量子点技术，这款电视在今年CES2015上荣获创新奖。三星还表示Tizen系统将会用于自己冰箱、洗衣机、空调和吸尘器等设备中。三星希望借助Tizen平台打造自家的物联网系统。第16页/共61页广东安居宝数码科技股份有限公司1基本简介安居宝智能家居是由广东安居宝数码科技股份有限公司利用家庭无线射频技术，以住宅为平台，利用先进的计算机技术、网络通讯技术及现代控制技术，将与家居生活相关的灯光、电器、窗帘等设备有机结合起来，并对其进行单独或者集中控制和管理而研发的，从而创造出高效、舒适、安全、环保的居住环境，为人们提供一个现代化、智能化的生活空间。2技术组成安居宝智能家居采用的主流技术是家庭无线射频（HomeRF）技术。家庭无线射频技术是一种家庭网络无线互联技术，采用无线电波（433MHZ）传输信号，由美国的微软、英特尔、惠普、摩托罗拉和康柏等公司共同研发的。是在家庭范围内的任何地方，在电脑和用户电子设备之间实现无线数字通讯的开放性工业标准。如笔记本电脑和Internet应用提供了漫游功能。安居宝智能家居无需重新布线，利用无线射频技术，实现对家电和灯光的控制，安装设置都特别方便，系统功能强大，控制方式灵活且技术比较成熟，不易受周围无线设备环境及阻碍物干扰；对新装修户和已装修户都可以安装。第17页/共61页3系统原理安居宝智能家居性能稳定是经过实践检验的，该系统在浙江的某个项目中已经稳定运行超过一年。安居宝数字智能家居采用的是一种混合传模式，小区与外界是通过光纤联网采用数字传输的方式，而小区内部的户与户之间的联网则采用总线传输的方式，这就在最大程度上降低了成本。安居宝智能家居的性能稳定还在于他们在架构的设计上采用了嵌入式，并且安居宝智能家居的经验、技术也是非常丰富、深厚的。早在2003年他们就已经解决了数字化传输的问题，2004年将其移植到了可视对讲数字社区，并在之后的几年时间里进行了长的时间实践检验。安居宝智能家居终端既是可视对讲的一个分机，又是智能家居控制器和网关，它不仅具备智能家居的智能控制功能，而且还是与可视对讲相关联的。并且它最大的特点是通过网络化传输可以将住户与物业管理中心（保安中心）联系起来，使家中的监控、报警等需求有了联动效应。当家中出现情况时，物管中心可以直接接收到信号，及时派人前去处理。4前景分析目前市场呈现出两大特点：一是国内兴建的小区规模越来越大，几千户、甚至上万户的大型小区越来越多。而随着小区面积的增大，小区的联网问题也显现出来，原有的总线传输方式（即模拟传输）已经不能满足传输技术上的需要；二是应用的需求多了。开发商想要提供给住户更安全、更舒适的享受，如通过网络进行图像、声音，甚至短信、小区信息等的传输。因此原有的总线传输方式也不再能够满足现在的市场需求。因此安居宝现在提出了产品的数字化、网络化。通过光纤传输，不但解决了传输距离问题，而且大大降低了生产成本。为用户带来了真正的实惠。第18页/共61页长沙有哪些公司在生产智能家居？一、长沙三峰信息科技有限公司（3D家庭影院）：长沙三峰信息科技有限公司是一家以智能化弱电工程为主的民营企业，公司自创立以来一直致力于智能化弱电工程；始终坚持"诚信、创新、进取"为企业宗旨，以"产品、技术、服务"为立业之本，并形成一套设计、安装、调试、培训、维护等完整的一站式服务体系，其服务内容：综合布线系统工程、安防监控系统工程、背景音乐及公共广播、会议系统工程、KTV娱乐系统工程、3D家庭影院及智能家居自动化系统工程、计算机网络系统工程、防盗报警系统工程、智能化小区综合物业管理系统工程、弱电外包维护及升级改造等。同时，公司为所有承建项目建立维护档案，推行快速响应机制，确保在第一时间解决客户的后顾之忧......第19页/共61页地址：湖南省长沙市芙蓉区解放东路38号华瑞商务大厦A座9010电话址:手机经理手机经理传真Q一线:123530402QQ二线:766350300第20页/共61页二、长沙云庭装饰设计（规模大、可免费体验）：智能灯光系统HVAC空调系统背景音乐系统音视频分配系统安防摄像及监控系统家庭影院系统窗帘遮阳蓬系统电话控制系统远程网络摇控系统第21页/共61页网址：/电话：0731—85651117SOSO街景地图上的云庭装饰：万家丽中路318号西子一间A座806-807第22页/共61页三、湖南御智家智能：简介：湖南御智家智能影音是一家专业从事家庭安全防范、智能住宅、智能化别墅、智能影音、豪宅配套产品等应用系统推广和工程实施，业务涉及安全防范系统智能化、整房智能家居控制、综合布线、智能灯光、娱乐系统集散控制、豪宅配套产品等多个方面。从系统的研究开发、规划设计、组织施工到售后服务，公司都拥有专业的技术队伍和规范的实施流程。湖南御智家智能影音携手国内外多家知名安防、智能、影音、豪宅配套产品厂家在长沙万家丽商圈建有目前省内最大的智能舒适生活体验会所，让顾客亲身体验智能舒适生活带来的科技感、神奇感、舒适感，为您量身打造真正属于您个人尊享的安全、智能、舒适家居的环境。分类：智能家居智能安防私家影院背景音乐音视频共享全宅WIFI覆盖智能会议室第23页/共61页公司地址：湖南省长沙市远大一路402号银力家园1栋601房邮箱:hnyzj777@163.com电话真能影音体验会所：长沙市芙蓉区万家丽北路476号古汉名居105号电话24页/共61页智能家居的现状如何？第25页/共61页目前智能家居有哪些存在的问题？第26页/共61页智能家居发展的两大必须？50%50%具有统一标准的平台大量充满想象力的智能家电单品出现。第27页/共61页关键技术1、家居组网技术

2、家居网关技术

3、家居定位技术智能家居所包含的技术有很多。例如网路组网技术、网络同步、网关协议、数据安全、融合技术、定位技术、网络管理、无线通信技术、微电子系统、应用层技术。其中以下几方面分备受关注：第28页/共61页

有线组网：应用于早期的智能家居系统，布线较为复杂。家居对象的变化很容易引起干扰。但业界人士表示，在中国还是占主导地位。

无线组网：能够适应各种复杂环境，具有独一无二的特性，比传统的普通有线网络有很大优势，具有易拓性、自行组织、多路拓扑、多路拓扑、规模可扩展、信号密度高。现主要有：蓝牙，HomeRF,ZigBee,Wifi.其中ZigBee具有自组网通信的特点，特别是网络层（NWK）使用的128位AES算法安全机制，能够有效的保证智能家居信息的安全。此种通信标准种的数据链路层是以IEEE802。.15.4协议实现的。其协议工作在家居组网技术第29页/共61页2.4GHZ频率，是一种免费、高效、而且传输速率低的无线通信技术，该技术支持无线传感器，远程控制和各种自动化方面的应用，此技术是如今最流行的。Wifi由于功耗较大，所以现在不适合控制。但其许多优点是其他技术所没有的，若等研制出低功耗WIFI控制，那么很快就会取代其他技术。所以说是最有发展潜力的。第30页/共61页

如今的定位研究不单纯再是协议、算法的改进和标准化，而是注重软件硬件的结合、定位系统的产品化、商业化。目前GPS是最成功的定位系统，但并不适合家居环境。将智能优化算法与定位技术结合起来是一个全新的研究热点。其基本思想是通过模型和转换和先验、后验等只是建立模型，对定位数据进行优化、迭代和求精处理，以期获得更好的定位效果；此外将距离相关定位算法和距离无关的定位算法结合，有效地对数据进行优化，进而得到更好地定位效果。在数据定位方面，卡尔曼滤波、粒子滤波、蒙特卡罗法是最常用的几个方法。家居定位技术第31页/共61页将家庭网络接入外部网络，是智能家居的出口部分。例如以32位高性能单片机STM32为核心控制器，通过以太网控制器支持TCP、UDP、DHCPPPPOE协议。智能家居网关通过以太网接受各智能节电所采集的环境数据（温度、湿度、气体浓度等）并对数据进行相应处理，同时用自选的方案显示各处的信息。家居网关技术第32页/共61页如何设计智能家居控制系统？方案设计系统硬件设计系统软件设计系统测试下面我们来看宁波大学汪涛、谢志军的设计：第33页/共61页基于ＷＳＮ的智能家居控制系统设计与实现第34页/共61页方案设计整个智能家居控制系统总体结构如图１所示，它主要由家庭网关、区域控制器、家电控制模块、温湿度监测模块和视频监控模块几个部分组成。家庭网关采用基于微型LINUX操作系统OPENWRT的路由器，区域控制器由Atme1128单片机、射频芯片CC1000和单板计算机BeagleBoneBlack组成，同时利用Atme1128单片机、CC1000射频芯片和继电器模块组成控制终端，其中Atme1128和CC1000射频芯片构成无线传感模块，模块采用Tinyos操作系统以433MHz将各个终端与区域控制器进行无线短距通信。第35页/共61页第36页/共61页用户可以使用PC、手机和平板电脑通过浏览器访问家庭网关Web服务器，通过网页对家居设备进行远程监控。家庭网关将用户的操作通过CGI传送到相应区域控制器，区域控制器解析控制指令通过无线射频模块发送到制定终端设备，终端收到指令后根据指令执行相应开关动作，并将操作后状态反馈到家庭网关，网关通过Web向用户实时展示终端设备的最新状态，从而实现对家居设备的远程智能化控制第37页/共61页系统硬件设计前面分析确定了整个智能家居控制系统的总体设计方案；这里在总体设计框架的基础上实现系统的硬件电路。系统主要由６个模块组成：基于OPENWRT系统的无线路由，RG100A家庭网关、单片机Atmel128和无线射频芯片CC1000的三线串行接口（PDATA、PCLK和PALE）构成的无线传感网络数据传输控制模块。单板计算机BeagleboneBlack和无线传感网络数据传输控制模块通过串口通信构成的区域控制器、单片机和继电器模块、射频芯片构成的家电设备控制电路、温湿度传感器与单片机Atmel128的模拟ＩIC接口构成的环境监测电路以及UVC摄像头与第38页/共61页BeagleboneBlackk的USB接口构成的视频监控电路。①家庭网关：网关是用户与家庭内部网络信息交互的桥梁，这里使用RGA100a作为家庭网关，它具有丰富的外部接口，FLASH容量为16mb，内存容量为32MBDDR，包括４个LAN口,JTAG接口以及１个USB和串口，同时支持WIFI连接。②无线传感网络模块：该模块是本系统内部短距无线通信核心部件，通过TinyOS实现433MHZ家庭内部设备无线组网以及通信，它主要由ATMEL128单片机和射频芯片CC1000构成，ATmel128是ATMEL公司的８位系列单片机的最高配置的一款单片机，具有稳定性极高、资源丰富和应用极其广泛的特点。微控制器通过CC1000的串行接口（PDATA、PALE和PCLK）对CC1000进行设置，通过CC1000的DIO完成数据的接收和发送。构成基于433MHZ的无线传感网络模块，其基本框图如图２所示。第39页/共61页③区域控制器：区域控制器采用TI联合英蓓特科技推出的单板计算机BB-Black以作为核心部件，然后通过串口与无线传感模块连接。BB-Black是一款基于AM3359处理器的开发套件，处理器集成了高达1GHz的ARMCortex-A8内核，并提供了丰富的外设接口。BB-Black的扩展接口包括网口、USBHOST、USBOTG、TF卡接口、串口、JTAG接口（默认不焊）、HDMIDTYPE接口、eMMC、ADC、I2C、SPI、PWM和LCD接口，如图３所示。第40页/共61页第41页/共61页④温湿度传感器：本系统采用的SHT11数字温湿度传感器包括一个已校准的电容性聚合体湿度敏感元件和一个用能隙材料制成的温度敏感元件，这２个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号首先进入微弱信号放大器进行放大；然后进一个14位的Ａ／Ｄ转换器；最后经过二线串行数字接口输出数字信号。在测量过程中，校准系数会自动校准来自传感器的信号。此外，SHT11内部还集成了一个加热元件，加热元件接通后可以将SHT11的温度升高５℃左右，同时功耗也会有所增加。此功能主要为了比较加热前后的温度和湿度值，可以综合验证，２个传感器元件的性能。在高湿（＞９５％ＲＨ）环境中，加热传感器可预防传感器结露，同时缩短响应时间，提高精度。⑤视频监控模块：视频监控只需要使用一个UVC摄像头，通过USB线连接到BB-Black即可。然后通过mjpg-streamer即可实现远程视频监控，方便高效。

第42页/共61页系统软件设计软件设计是整个系统的核心部分。软件系统在硬件系统的基础上对各个模块进行驱动控制。智能家居控制系统的软件设计主要有３部分构成：①家庭网关上微型Linux操作系OpenWrt；②嵌入式Web服务器：基于区域控制器Linux操作系统上的TCP转串口服务器；③开源视频监控服务器mjpg-streamer：运行在终端节点上的基于传感网络操作系统TinyOS的程序设计。第43页/共61页1.家庭网关的设计

家庭网关在系统中担任网络数据传输的重要任务，是用户与内部设备信息交互的桥梁，为用户提供可视化Web操作界面，这里采用无线路由器RG100Ａ作为家庭网关，但由于自带原唱固件无法满足系统设计的功能需求，移植第三方微型Linux操作系统OpenWrt固件，同时安装嵌入式服务器uht-tpd，并实现基于HTML5的WebSocketServer，后台WebSocketServer启动并初始化，建立２个服务端口，一个端口负责与用户进行WebSocket连接和数据传输，另一个端口则是监听来自区域控制器的上行数据。软件系统的工作流程图如图４所示。第44页/共61页第45页/共61页2.区域控制器的设计

区域控制器通过以太网或WIFI与家庭网关连接，通过socket实现与网关进行数据交互，同时利用串口与无线传感网络模块通信，实现与内部家居设备通信。首先按照官方步骤下载编译Linux操作系统，并编译安装相关模块，烧入SD卡，然后将其插入单板计算机SD卡插槽并启动，就可以在上面进行相应软件开发，这里需要实现TCP转串口服务程序以及编译安装视频监控服务器mjpg-st-reamer和相关驱动。区域控制器软件流程图如图５所示。第46页/共61页第47页/共61页3.无线传感网络系统程序设计传感网络节点采用TinyOS操作系统。TinyOS是一个开源的嵌入式操作系统，它是由加州大学的伯利克分校开发出来的，主要应用于无线传感器网络方面。它是基于一种组件（Component-Based）的架构方式，使得能够快速实现各种应用。TinyOS的程序采用的是模块化设计，所以它的程序核心往往都很小，能够突破传感器存储资源少的限制，这能够让TinyOS很有效地运行在无线传感器网络上并去执行相应的管理工作等。TinyOS在构建无线传感器网络时，它会有一个基地控制台，主要是用来控制各个传感器子节点，并聚集和处理它们所采集到的信息。TinyOS只要在控制台发出管理信息，然后由各个节点通过无线网络互相传递，最后达到协同一致的目的。TinyOS模型如图６所示。第48页/共61页TCP转串口服务程序工作主要分为３个步骤：socket服务器监听、客户端连接和数据转发，即建立socket服务器监听，当用户执行监控操作时，网关后台socket客户端与服务器建立连接，下发控制指令；socket服务器接受TCP消息然后通过串口传至传感模块；同时也将串口上传的消息通过socket上传至家庭网关。视频监控采用mjpg-streamer开源项目，直接在单板计算机上进行编译安装，会生成２个文件i-npt_uvc.so和output_http.so，插入uvc免驱动摄像头，会生成相应的/dev/video0文件，然后指定端口并运行mjpg-streamer，可将其设置开机启动，用户便可以进行远程监控。第49页/共61页TinyOS提供一系列可重用的组件，一个应用程序可以通过连接配置文件（AWiringSpecification）将各种组件连接起来，以完成它所需要的功能。程序主要包括３个组件：分别是无线收发组件、串口收发组件以及控制组件。无线传感基控制台通过串口组件与区域控制器进行数据传输，然后对数据进行解析处理，再通过射频组件发送到指定无线传感终端节点，终端节点射频组件接受消息，根据接收到的消息，利用控制组件进行相应动作，同时将目前状态反馈到区域控制器，其流程图如图７所示。第50页/共61页第51页/共61页我们有哪些东西值得去学习？智能家居设计的知识面太广，对如今的我们来是说，有哪些东西是值得去学习的呢？通过和我们所学习的课程做对比，我们发现有以下几下技术值得学习：1.嵌入式技术2.传感器技术3.无线通信技术第52页/共61页据我理解物联网技术主要有这几项技术：传感器技术、射频技术、网络通信技术、嵌入式系统技术。如果掌握好上面任何一门技术，大家对工作都不是问题，下面根据在大学的一些经验和学习时间过程介绍如何在大学四年后掌握好一门关键技术。接下来说说大学中各年级学的课程，估计每个学习稍微有些不同，可是总体学的都差不多：大一的时候记得都是基础课程，高数，英语，C语言，一些专业概论等。学习建议：这些基础课程不要小看，好好掌握好，不要着急，好好理解好，对后来的专业学习都有很大帮助，尤其是高数、英语、C语言。智能家居和我们课程的相关性：第53页/共61页大二开始接触基本的专业课程：硬件的涉及数字电路、模拟电路、信号处理、网络通信等。软件的涉及数据结构、汇编、JAVA或者MATLAB等，各个学校可能不一样，但大体就是这些。学习建议：这些课程都是专业的基础课程，对未来的关键技术的掌握当然很重要了，要是想做硬件的同学，就必须掌握好上面硬件部分的课程，要是想以后做软件开发的软件部分就一定要学好了。都很重要，考研也会用得到。第54页/共61页大三是主要的就是专业课程的学习了，单片机、微机原理、传感器、通信原理、EDA技术等。这里对这些课程做重点学习经验介绍；学习建议：1、单片机是一种MCU或称CPU，单片机是嵌入式系统学习的基础，一般开始都是51系列的8位单片机学习，不要觉得它简单，但是很实用。对以后ARMDSP等嵌入式学习，思想都是可以借鉴的。其实也可以这么说：DSP也是单片机的一种，一般16为的居多；ARM也是单片机，只是他们功能强大，现在一般都是32位的。2，学习单片机就是首先把教程过一遍，理解基本原理，然后做练习，有条件的可以搞开发板做点小课题，很快就可以掌握了。这里面就要用到汇编和C语言了，汇编其实现在项目中应用的很少了，一些BOOTLOADER可能需要，硬件初始化程序需要；主体都是C语言在写，单片机的C语言一般叫C51，他98%跟C语言一样的，只是针对单片机硬件做了更合适的改造，主要是可以位操作，针对接口控制用的。所以前面讲的C语言是基础，在这里就体现出来了。微机原理，微机原理跟单片机一样，只是另一种CPU，所以学习起来跟上面一样的建议。不多说了。第55页/共61页传感器，这是物联网感知部分非常重要的，这部分主要就是根据应用环境不一样分为很多种传感器