引论：我们为您整理了13篇智能家居系统设计方案范文，供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源，期望它们能够激发您的创作灵感，让您的文章更具深度。
篇1
安明斯家庭自动化系统可以向用户提供家电统一管理、照明控制、供电控制、室内无线遥控、防盗报警、家居安全保障、温度光照检测与调节、电话远程控制及INTERNET远程遥控等功能，将给您的居家生活带来更多安全、舒适和便利!。
安明斯的家庭自动化产品采用模块化的设计，具有很强的可扩充性，安明斯的家庭自动化产品是一个整体的解决方案，所有的模块都具有连接家庭总线的能力，各个子系统之间形成紧密联系；用户在购买1～2个子系统之后，即可形成智能网络平台，随着安明斯公司一系列新产品的不断推出，用户将逐步构建起完整的智能家居生活环境。
采用模块化的设计可以适应各种场合的需要，保障用户的利益，并允许系统的逐步到位。模块之间遵循一定的协议，可以相互通讯和协调。
在初期的家庭自动化系统中，提供以下主要功能：
多种家庭设备的联网和统一管理
各种家庭中的设备在经过简单改造后，可以连接到安明斯网络中，实现协同工作；例如，在按下“离家”按钮后，该信息被广播到网络中，任何与“离家”动作有关的设备将做出推理，决定自己下一步的工作状态。用户也可以对每个设备上的工作逻辑进行自定义。
照明控制系统
照明系统主要由日光灯、吊灯、壁灯、射灯和落地台灯等组成。除日光灯外，所有其他灯均可作亮度调节，以满足不同的需要。灯光会根据不同的情景，做出相应的调整，例如，欣赏影片时，自动调暗灯光。只需要轻触一个按钮便可产生一种预先设定的照明效果，使用非常方便。
任何一个开关不再像以往只能固定控制一盏或一组灯光，您可以指定任何一个开关的控制对象（任何位置的一盏或多盏灯）。例如，对于卧室床头的一个开关，您既可以设定它来控制床头灯，或者设定为开闭卧室里所有的灯光。
综合保安系统
该系统功能包括防盗报警和家居安全两个方面。使用标准的传感器信号接口，可以驳接市面上大多数的防盗产品（人体移动探测器、煤气泄漏检测器、门磁开关、声光报警装置等）。系统在接收到触发信号后，能做出相应的操作。报警信息可以引发所有灯光的闪烁、电话远程告警、警号响起等动作。
交流供电控制系统
目前大部分的家用电器都通过电源插座获得交流电能的供应。系统可为所有的电器提供一个有效的控制手段。例如，在入睡时，自动切断不必工作的电器的电源，避免各种潜在的危险。
室内无线遥控系统
系统配备的红外遥控器可以方便地管理家中所有的联网设备，由于通过家庭总线信号可以传输到每个控制节点上，所以不论在家里的哪个房间都能控制。例如，当您在客厅看电视时，您可以通过遥控方便地关掉厨房、走廊、阳台和房间里不必要的灯光电器，而不用因起身操作而错过关键的剧情。
温度、光照检测与调节
系统可以监测每个房间内的温度和光照度，可以随时查询和记录。系统会根据这些参数调整灯光、空调的工作状态。对于室内温度异常升高可做出应急措施。
电话远程控制
利用“智能电话”节点，可以通过电话或手机按键远程控制家庭网络中的各种电器设备。当它和数据采集节点配合时，还可以根据警报的内容，自动拨打电话来呼叫主人。
INTERNET远程遥控
在任何可以连接INTERNET的地方，利用WWW浏览器（如IE）访问到家中的计算机，进行直观的远程控制和状态监控。
语音识别控制
用户可以通过无线麦克风，在家庭内任何一个位置发出语音场景控制命令，对全家的联网设备进行控制
网络视频监控
安明斯可以让用户通过Web浏览器来远程监视家庭中的情况。用户可以通过安明斯来确保网络远程控制达到预想的效果，或者查看是否有紧急情况发生；用户还可以通过安明斯来观察家中的婴儿是否已经安然入睡……
更多功能的定义
安明斯网络把家庭中各种设备提供的功能抽象为多个对象（或者说是功能单元），用户可以在计算机上对这些对象的属性进行编辑和组合，从而产生新的功能。例如，对于“电视机音量”和“电话打入”这两个元素，用户也许会想到设置这样一种功能：当电话打入时，调低电视机的音量，以便能听到电话振铃的声音。可见，系统的功能扩展是很方便的，用户可以发挥自己的想象力去设计新的功能，从而给生活带来更多便利。
安明斯的产品针对单一住宅进行设计，注重住宅中各种电器设备和人们生活的紧密联系。它不但提供了真正“智能化”的住宅生活环境，也可以和社区网络相融合，提供更丰富的功能。
未来，安明斯将提供如下所描述的更完整功能和服务：
户内功能
(1) 家庭安全控制：智能摄像机、智能IC卡分别判断进入者身份；
(2) 家电设备的网络控制：每个家电接入家庭网络，从而用户可以利用遥控器、TV、计算机、手持PC、电话、手机等实现对连入家庭网络的所有家电的控制；
(3) 各种电器设备的协同工作：每个智能设备能够根据自身的工作特点，与其他设备结合，完成相互之间的通讯与协调；
(4) 信息家电功能的智能化：智能微波炉、智能吸尘器、智能冰箱、智能空调、智能电视机；
(5) 信息家电功能的升级：从厂家自动下载新的控制程序，实现信息家电功能的升级，实现远程家电故障诊断、维护；
(6) 信息服务管理：用户可以在家里进行网上购物、股票交易、信息交换、求职、娱乐、家庭教育、市民求助信息、远程医疗诊断、三表（水表、电表、煤气表）自动采集与传输、停车自动管理等。
远程功能
(1) 家庭进行远程监控：上班或外出时通过INTERNET监控家庭出现情况，获取各种电器设备的状态。
(2 ) 遥控家庭住处的电器：比如在下班时就可通过网络进入家中的微波炉，通知它现在可以做饭了。
(3) 家庭安全预警系统：非法进入、发生火警、漏水、漏气、紧急呼救等会自动报警。
上述的家庭网络和智能电器能够方便地提供更舒适、更安全、更高效的智能化，使得人们的生活质量得到提高。
二． 系统设计方案
2.1 概述
智能化系统集成了安防监控、家庭娱乐、空调、空气清新、灯光场景控制、窗帘控制、通讯网络等20na个子系统，各子系统之间有联动关系。
住宅包括的区域如下表所示：
根据情况，我们设计了以下的智能化子系统：
1. 灯光控制子系统：网络化控制住宅内的所有灯光；
2. 电器控制子系统：控制电器设备，如电视机、DVD、微波炉等；
3. 远程控制子系统：实现家庭网络设备的INTERNET和电话远程监控；
4. 窗帘控制子系统：网络化控制窗帘的开关；
5. 定时控制子系统：按照预定时间控制各种设备的行为；
6. 环境控制子系统：控制中央空调与风机控制器、新风系统的开闭；
7. 红外、无线遥控子系统：通过红外和无线遥控器，控制各种场景与灯光；
8. 背景音乐与电话联动子系统；
9. 电话、互联网、遥控布/撤防及安防联动；
这些子系统是从功能的角度进行划分的，实际上它们是一个整体，某些模块可能同时在几个子系统中同时发挥作用；而且各子系统之间也可以建立非常紧密的相互关联。
2.2 控制子系统
2.2.1 设计导向
如果说建筑是凝固的音乐，那么完美的灯饰则是这首乐曲上绝妙的音符。在科技发达、物质富庶的今天，灯具已不单纯是实现室内基本照明的工具，而且是建筑装饰的一种实用艺术品，是照明技术与建筑艺术的统一体。完善的灯饰集装饰、照明节能于一身，尽力达到完美与和谐的统一，充分利用明与暗的搭配，光与影的组合以及光的变化与分布来创造各种视觉环境，以加强室内空间效果的气氛。
您也许已经注意到照明艺术对于装修一套新居是多么的重要，因此，精心选择了各种别致的吊灯、落地灯、台灯和壁灯来装点您的生活。它们的确能为您带来令人赏心悦目的格调。不过，您也许也会注意到：当家里有各式各样的灯具之后，如何将它们精心地搭配在一起，并且达到最适合气氛的效果可就成了件麻烦的事情。例如，不同的场合，不同的心情，需要有不同的灯光组合来与之相配合，让这些灯光呈现出可变化的场景。可是，忙碌了一天，舒服地躺在沙发上的您可不想再起身，逐一手动调节每一个调光开关来获得理想的效果吧？
可以在您回家的路上提前打开家中的空调和热水器,下班前在任何地方可以煎,煮一日三餐。到家开门时，借助门磁或红外传感器，系统会自动为您拉上窗帘，打开过道灯，让家处于最佳的状态，迎接您的归来。回到家里，通过遥控器您可以方便地控制房间内各种电器设备，设置所需的预置场景，让懂得生活的您；早上起来，系统会自动按照您的设置播放一曲轻松的乐曲，窗帘会自动开启，厨房电器设备会自动进入工作状态，给您送上一份丰盛的早餐，还有更充裕的时间享受更舒适的生活。
在您看电视的时候，很可能因为走过去开关灯，而错过了精彩的射门镜头；或者，冬夜里躺到床上才发现洗手间的灯还没有关上，只好爬起来把它关上；――真够麻烦的呀。
所有的这些都表明，你需要有一套灯光控制系统来帮助你。
安明斯（福州）有限公司推出的智能灯光系统就是为管理家庭中复杂多变的光照而设计，内置基于Motorola公司“数字基因”技术的微处理器，将每一盏灯光都连接到智能家庭网络中，提供轻触式灯光控制、红外遥控、场景组合、预设存储等丰富功能。
通过面板上的轻触按钮，可以控制灯光的开关和亮度，或者使多盏灯光进入某种预设的场景；您也可以通过手持遥控器来控制住宅内所有的灯光。通过遥控器上的场景设置按键，可以方便地设定灯光场景和迅速切换。
安明斯智能灯光系统是智能网络平台中的一部分，支持完整的网络化特性，可以和安明斯已经推出和将要推出的其他子系统相互关联，协同工作。例如：安防系统的报警信息可以使得所有的灯光闪动；在出门的时候所有的灯光都能感知并自动关闭……
2.2.2 产品介绍
各弱电子系统由室外设备箱直接将线缆引到住户室内的插座上，如：电话线直接由电话箱引到室内电话插座上，有线电视直接由室外有线电视分配箱引到室内有线电视插座上，其他系统也是如此，各系统互不相干，没有规律，一次布线到位后便难于根据需要改造，更谈不上日后的扩展、系统的升级和系统的集成。
当今的家庭弱电综合配线系统就是将由室外设备箱引入的安保、电视、电话、电脑的线路集成在家中的一个安明斯总配线箱内，通过配线箱内的各功能模块再分配到室内各处，结合分析我们可以清楚的看到家庭弱电综合配线系统下列优点：
从配线系统的总体网络结构来看，整个家庭的弱电网络结构是以家庭弱电综合配线箱为核心的星型结构，也就是说所有弱电系统进入家庭都是先到达配线箱。这样的话，家庭所有弱电系统各系统室内部分的布线和室外部分的布线有了一个清晰的工作界面。
家庭弱电综合布线系统的益处目前主要体现在住户的二次装修中，集中管理的配线箱可以使住户在二次装修中做到“有的放矢”，避免了乱拉线、接线，也可以根据需要，实现线路互换，达到了综合布线的效果，从而达到管理的灵活性。
2.2.3AMS安明斯系统产品特点
安明斯既是一种智能控制网络技术，又指一类采用该技术设计的、能够互相兼容和直接互连的智能化家居产品，这类产品具有“安明斯 Compatible”标志。“安明斯 Compatible”在技术上保证了安明斯产品的模块化、系列化和可升级性，所以安明斯产品在未来的家庭中将提供更多种类，满足不同的消费需求。
(1) 家居化设计。安明斯产品完全是针对智能化家居／小区而设计，无论在功能、外观、使用或安装上都比其它产品更符合现代化家居的要求。
(2) 多元化设计。安明斯系统针对用户的不同要求，从控制对象分： 有灯光控制、电器控制、影音设备控制、通行控制和保安控制等；从控制方法分：有模块面板直接控制、单元操作键盘控制、遥控器控制、定时控制、电话遥控和计算机网络遥控等。
(3) 标准化设计。安明斯绝大部分入墙式控制产品都按照86×86的尺寸设计，采用这个标准的原因，一是使人们容易接受新产品；二是方便替换传统产品从而实现智能化家居的梦想；三是万一个别新产品失效而又急于恢复基本功能的话，还可以换回原来的传统产品，当然这个传统产品就没有安明斯 的功能了。
(4) 系统化设计。系统化在这里有二个含义：一是易于系统的组成，由于系统采用总线制，所以要组成一个系统非常容易；二是易于系统的扩展，您可先建立一个基本系统，在这个基本系统上，您可以随时增添所需要的功能，做到“看菜吃饭，量体裁衣”。
*控制系统网络化
安明斯是一种全分布式的智能控制网络技术，我们称之为家庭控制总线。安明斯总线具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，在安明斯控制总线上的每一个网络节点（各个功能模块）都是可以编程的。典型的安明斯总线采用自由拓扑结构，使用120Ω 双绞线，各网络节点（Node）可以从总线上获取电力（24V/DC），网络节点间的接入是无极性的，安明斯的信号编码方式与LonWorks相似，信号传输速率和系统容量则分别为10K和4G。典型的系统结构如图一所示。
网络化控制系统最大的好处是可以实现资源的共享。例如：您可以用一个遥控器控制所有的安明斯系统的所有的控制模块，亦可以用一个定时器给所有这些设施制定一个自动操作时间表，甚至用一个按钮去做您之前要花十几个动作才能完成的事情。总之，安明斯控制网络比传统的控制系统具有更强的功能。
*系统功能模块化
一个功能一个模块，您需要多少功能便选用多少模块，就像1＋1那样直接和简单。例如您要控制灯光，便可选用数字调光模块；您要控制电器，便可选用遥控插座模块；您要集中遥控，便可选用多用遥控模块；您要网络遥控，便可选用网络遥控模块，很明显，安明斯控制网络比传统控制系统具有更好的成本效益。
*功能模块智能化
没有传统的控制主机，抛弃了主/从、轮番查询等常规的控制模式，在共同的通信协议下，每个模块都具有相同的等级和地位；每个模块都有发送和接收信息的权利。另外，每个模块的工作模式都可以再编程和再设定，每个模块都可以独立运行，在一个系统中模块数量的增加、减少、或某一模块工作模式的改变均不会影响其它模块或整个系统的运行。所以说，安明斯控制网络比传统的控制系统具有更高的智慧。
*网络系统简单化
网络系统通常都具有较强的功能，而要实现结构简单化则不是一件容易的事。安明斯系统是少数能解决这个问题的系统之一，它的总线由一条无极性双绞线组成，采用自由拓扑的网络结构，每一个功能模块都可以直接并联于总线之上，从总线获取供电（24伏直流），亦通过总线传输数据，安装过程就如同接驳电话机那样简单。为此，安明斯系统比任何系统都容易安装和使用。
AMS安明斯安防系统具有如下特点：
1)多达8个防区
2)灵活的组合防区设置防误报
3)全程语音提示
4)警号、管理中心、电话多种报警方式
5)电话、互联网、遥控布/撤防
6)三组紧急求救按钮（注：120、110、119）
7)在/离家多种布防方式
8)语音留言功能
9)智能家居总线接口、控制功能（注：可与物业互联网）
10)管理中心电子地图报警功能
11)停电24小时内正常工作（注：后备电源）
(3) 设/撤防联动控制。
系统布防
为了适应不同的情况，安明斯具备有在家布防及离家布防二种布防模式：在离家布防模式下，所有防区（在系统安装时预设，住户使用时也可以自行设定和修改）均被激活并处于有效的戒备状态，该模式下的保护范围最广，因而该模式又叫全布防模式。
而在家布防模式下，只有被预先选择的防区（系统安装时预设客厅紧急、主卧紧急、厨房煤气和客厅烟雾四个防区）会被激活并进入戒备状态，在住户活动范围内的入侵防区（例如客厅入侵、主卧入侵、楼下入侵、楼上入侵等）一般都被屏蔽掉，以防止误触发的出现。
报警方式
安明斯有三种报警方式，即警号（蜂呜器）报警，电话语音报警和小区网络数字/语音报警。对每一个传感器，用户都可以选择其报警的方式（可选一种或多种，在系统安装时将预设三种）。如果警号被激活，报警声会连续响99x10秒钟，除非用户进行解除；对于电话报警，用户可选择报警的电话号码及报警的语音表述，当用户接听报警电话时便可听到预设的报警语音，同时用户亦可通过该电话作报警处理，如果报警电话无人接，或用户接听后不作任何报警处理，安明斯便会反复拨号，直至有人响应；小区网络报警则是三种报警方式中功能最强的，无论一个小区有多大，安明斯都会在1秒之内将所有报警资料（包括报警单位的地址、住户资料、被触发防区的资料等）送到业主手上。
系统撤防组合
撤防功能使用户可以解除系统的戒备状态，通常是使入侵防区关闭（在安装时预设，用户可重新设定）。安明斯采用密码撤防，如果密码正确，安明斯便进入撤防状态。
安明斯的报警分两大类，一类是入侵求救报警，该类报警由防盗传感器（如门磁、红外）或入侵紧急按钮等的触发来产生，该类报警必须用密码来解除，另一类是火灾求救报警和救护求救报警，这类报警包括火灾紧急按钮、救护紧急按钮、火灾传感器、煤气传感器等。这些情况都没有入侵、打劫的威胁，相反地急需外人的救助，因此这类报警的解除方法越简单越好。
在现实生活中可能会出现窃贼威迫住户撤防的情形。为了保障住户的安全，同时又可以有效地报警，安明斯特设有胁迫撤防功能。胁迫撤防有两种情形，一是胁迫时系统正处于触发延迟或系统已经报警，当胁迫撤防密码输入后，触发延迟取消，警号报警及电话报警停止，造成一个系统撤防的假象，而在此同时系统将一个胁迫紧急求救的信号通过小区网络送到管理中心，这样住户便可以在安全的情况下等待有关部门的救援。
报警延迟组合
并不是任何防区被触发后都会立即报警，例如客厅防区，当用户开门回家进入客厅时，用户本身便已触发了该防区，相信没有人会希望自己回家时会触发报警。安明斯可以为每个防区设置一个适当的延迟时间（出厂时预设为客厅、主卧、楼上和楼下四个入侵防区触发延迟60秒钟，其它防区或传感器则不作延迟），当这些防区被触发时，系统便进入报警延迟状态，在报警延迟期间，安明斯会提醒用户那些防区被触发，用户可以有充足的时间输入密码将系统撤防。这样每次用户回家时只要在规定的时间内输入密码，系统便不会报警。
组合防区
安明斯具有多防区组合功能，可以将多个防区组合起来形成一个组合防区。所谓防区是指将安全防范的空间划分为若干个独立的防范区域，该区域布置了若干个安防传感器，这些防区内的传感器依据一定的逻辑进行布防和报警。在布防状态下，安明斯会对传感器的输入状态进行智能化的监测和判别，当由传感器组成的组合防区被触发时，系统便进入报警状态，由于安明斯具有智能判别功能，可以较有效地避免误报警情况的出现。
电话组合
安明斯支持电话远程控制家里电器及灯光，既可以通过电话去报警，亦可以通过电话去布防、撤防以及查询和监听家居安防状态，甚至可以通过电话去设置或更改报警电话号码。用户可以根据语音提示，轻松进行操作。
互联网监控组合
在任何可以连接INTERNET的地方，通过互联网浏览器您可方便实时的远程监控家居状态，控制家庭灯光－电器－监控及安防报警系统亦可了解更多资讯。
为未来提供系统整合的空间,未来电视及电脑网络的集成是不久的将来可以实现的，还有网络家电的发展，都是未来的发展趋势，家庭智能化综合配线箱为未来各系统的整合、集成提供了空间和接口，为各系统的升级、改造提供了可能。
智能灯光系统提供了以下实用性：
丰富的控制方式：
轻触面板：可以按照平常的习惯直接控制本地的灯光；根据您的需求，开关可以任意设定所需控制对象，比如门厅的按钮可以用来关闭所有的灯光；这样，当您离家时，轻轻一按即可关闭所有灯光，既节能，安全，又非常方便。
手持遥控：在任一个装有按键面板的房间，用红外手持遥控器控制所有联网灯具（无论灯具是否处在本房间内）的开关状态和调光状态；您不需要进入房间后在开灯，在您进入任一间居室前您就可以用遥控器打开灯光，从此您再也不用在黑暗中寻找灯的开关了；
电话远程控制：通过任何一部普通电话或手机，实现对灯光或场景的远程控制。此功能可以用在晚归前模拟主人在家的灯光状况，以迷惑可能的窃贼；
计算机/互联网控制：通过本地计算机或者INTERNET上的一台计算机，可以远程控制灯光状态。
灵活的场景切换：
您可以通过计算机或者遥控器来设计一种灯光场景，随后，就可以通过遥控器上的场景按键，方便地在各种场景间切换。
您可以定义不同的场景，每种场景您可以根据需要控制任意的灯光开闭、亮度，甚至其他电器设备的工作状态（例如，会客模式）。
良好的调光效果：
使用Motorola微处理器，通过程序实现精确控制光照的变化；
可以设定亮度渐变的速率，在1秒钟直至3分钟可以任意调节，提供更丰富的现场光照变换效果；
采用先进的过零触发调压技术，极大降低调光电路对电网的干扰。
与其他系统的紧密结合：
可以方便的把您的灯光系统与其他设备相关联，响应其他节点发出的信号；例如当您在客厅打开电视时，客厅灯光自动变暗，其余灯光全部关闭等等；
灯光可以设置为由某一个光照传感器来辅助完成光照度自动调整；灯光系统可以根据亮度自己调整状态――当天空变暗时，居室内的灯光自动打开等等；可以与人体探测传感器相连，当您经过时灯光自动打开；
通过INTERNET进行控制时，只需在住宅中的PC机上安装一套ASPI软件，在任何能上网的地方，都可以通过IE等WWW浏览器，登录到家中的计算机上完成住宅设备的远程监控，界面直观，易于操作。并且，无需在上网处安装任何客户端程序。
通过电话进行远程控制时，只需将安明斯模块串接到电话线和原有电话机之间，就可以在外通过普通电话或手机，拨通家中电话。在5次振铃（可调整）后，安明斯自动应答。如果用户输入了正确的密码，就可以进入远程监控模式。
远程监控时，可以控制所有连接到家庭网络上的设备，例如，灯光系统每一盏灯光的亮度和开关、空调的启停和温度、通风设备的启动和关闭，甚至电视机的频道、音量等。
在通过电话控制时，可以选择多种预设的场景，轻松完成对多个设备的远程操作。
安明斯电话远程控制模块同样提供了远程报警的功能，紧急情况发生时，将自动拨打主人电话，进行语音提示。
安明斯家庭智能系统设计理念
更安全、更舒适――Safe & Comfort
人性化――Humanization
操作方便――Easy
模块化结构――Modularize
篇2
1 WLAN概述
近几年，移动通信技术从2G到4G，使移动设备也能享受到有线宽带的网速，但在移动用户较密集的区域网速总是十分慢。其次，在建筑内，网络信号因为穿透性的阻碍，信号强度也不够高。对于室内和人口密集的局部区域，我们的期望不再是网络的移动性，而是更偏向于网络的速度和稳定性。WLAN技术利用射频的技术，使用电磁波，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线所构成的局域网络，在空中进行通信连接，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过。
2 家庭网络设计方案及仿真
2.1 仿真软件OPNET简介
OPNET就是一个网络仿真技术软件包，它能够准确的分析复杂网络的性能和行为，在网络模型中的任意位置都可以插入标准的或用户指定的探头，以采集数据和进行统计。通过探头得到的仿真输出可以以图形化显示、数字方式观察、或者输出到第三方的软件包去。其产品结构有ItDecisionGuru、Modeler、Modeler/Radio三个模块组成，能为用户提供一系列的仿真模型库，在电信、军事、航天航空、系统集成、咨询服务、大学、行政机关等方面被广泛应用。
2.2家庭网络设计方案
基于WLAN室内组网设计的应用场景，仿真对象为100*100m的住宅环境，针对家庭网络进行组网设计。首先，对网络设备进行设置，以太网入户，一台以太路由器进行协议转换，并且以太路由器可以将有线信号转换为Wi-Fi信号，提供给家庭移动互联设备使用。其次，若家庭面积较大或因建筑结构问题，有的区域内无法完全被Wi-Fi信号覆盖，则需要进行扩展，这里我们选用10Base-T，即传输速度10Mbps的非屏蔽双绞线进行有线连接，选用3com公司的小型交换机作为以太路由的扩展，实现家庭网络的全覆盖。
本次家庭网络设计的过程是先了解家庭网络的结构，其次进行初步设计。初步设计使用VISIO进行模拟，绘制网络拓扑图，给出家庭网络的初步设计思想，即网络的结构组成。然后通过OPNET进行对应的网络模型搭建，搭建完后选取需要收集的结果统计量，最后进行网络性能分析。
2.3家庭网络建模
2.4 OPNET网络仿真配置及相关数据量的采集
完成建模后，对网络进行参数配置，这里对每个无线节点及路由器选择802.11g协议，传输速率设置为54 Mbps，仿真时间设置为300s，这些在仿真过程中为不变量。为了对比网络性能，可变参数为节点数量及门限值。门限值对比我们选择系统默认的none和门限值256进行对比。
3 仿真的网络性能及结果分析
3.1减少移动节点后的网络的性能变化
移动无线节点的数量变化，会影响家庭网络的性能。因此，减少节点数目后，再次研究网络的数据丢失率，延迟，负载，吞吐量就可以知道节点数目对网络性能的影响。由于节点数量的减少，吞吐量峰值从21000bit/sec下降到13000bit/sec，其次，网络的负载峰值从34000bits/sec降到18000bits/sec。
3.2改变门限值后网络性能的变化
门限值也是影响网络性能的一个重要参数。拆分门限就是指以字节的形式给出拆分门限及除了最后一个包以外的数据的大小，任何从高层接收的数据如果其大小大于此门限值，都要在MAC层进行拆分，在无线接口上分片进行传输。门限值为特殊值none表明不对任何数据分片，门限值256表示以256字节为拆分标准。
由图可以看出，拆分门限值从0变到256时，网络的数据丢失率下降，但是因为对于大于256字节的数据要进行分片传输，因此信道易造成拥堵，导致平均延迟时间变大。其次，门限值的加入使限制了负载和吞吐量，因此门限值为0的负载峰值能达到35000bits/sec，吞吐量峰值能达到22500bits/sec；但是门限值为256的负载峰值达到22000bits/sec，吞吐量峰值达到17000bits/sec。
4 仿真性能分析及结论
网络的整体性能随着负载的增加，吞吐量也逐渐变大。当负载达到某个值时，网络的性能达到最优，但是随着网络负载的继续增加，当负载达到一个峰值时，由于负载过大，延迟也会随着负载的变化逐渐达到最大值，之后随着负载的稳定，延迟也逐渐趋于稳定。
减少网络的节点数目，会导致网络的负载量减小，吞吐量也随之较小，但是网络延迟因为负载的降低而减小，因此节点数目的减小使网络在传输的即时性上性能提高。
增加门限值，由于每次传输前要对数据进行分片，因此使网络延迟增加，降低了即时性。但是同时，由于分片处理，网络的数据丢失率明显降低，提高了网络的可靠性和稳定性。门限值的加入，使负载和吞吐量也受到影响，两者都相应地降低 。
参考文献：
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[2] 江涛.无线网络技术导论[M].北京：清华大学出版社，2008.
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[5] 李军，陈虎.WLAN网络优化设计[J].现代电信科技，2005（2）：37-40.
篇3
项目简介
半山一号，位于无锡太湖风景区马山半岛，全国十二个国家级旅游度假区之一。总建筑面积58784平方米，占地面积185980平方米，其中别墅面积约為41207平方米，设计户数共计99户。零距离太湖，270度无阻碍视线，独享绝佳的自然天赋。建筑垂直地面高差50米，居高临下，山峦叠翠，浩瀚太湖尽收眼底又不沾俗世尘烟。山水环抱，林溪掩映，远离喧嚣。半山一号整个项目共由99栋独栋别墅组成，分為四期开发。早在2007年，半山一号即领主起无锡别墅物业的“高端”定义。
方案说明
本项目為半山一号某独栋三层别墅，地下一层，地上二层。根据业主与家人的生活习惯与需求，為别墅设计安装了美国vantage智能家居控制系统，集中管理别墅中的照明、安防、家电、影音与中央环境控制系统。
地下门厅
智能控制设备回路
BL1－1：格栅灯4只
BL1－2：筒灯7只，功率280W
BL1－3：射灯4只(调光)
BL1－4：简灯9只，功率360W
BL1－5：筒灯3只，功率180W
BL1－6：射灯6只(调光)
BL1－7：车库大门
电器
大金空调室内机
车库大门
智能控制设备
人体存在感应器×1
4键智能面板×3
一楼餐厅
智能控制设备回路
1L1－1：筒灯7只，功率280W
1L1－2：艺术吊灯2只(调光)
1L1－3：筒灯4只，功率160W
1L1－4：壁灯1只
1L1－5：筒灯5只，功率200W
CL1－1：电动窗帘(纱、布)
CL1－2：电动窗帘(纱、布)
CL1－3：电动窗帘(纱、布)
电器
大金空调室内机
智能控制设备
8键智能面板×1
一楼茶室
智能控制设备回路
1L2－1：筒灯14只
1L2－2：筒灯3只，功率120W
1L2－3：艺术吊灯1只(调光)
1L2－4：壁灯1只
CL2－1：电动窗帘(纱、布)
CL2－2：电动窗帘(纱、布)
CL2－3：电动窗帘(纱、布)
电器
大金空调室内机
智能控制设备
8键智能面板(与餐厅公用)
一楼过道
智能控制设备回路
1L3－1：筒灯1只，功率40W
1L3－2：筒灯3只，功率120W
1L3－3：壁灯2只
1L3－4：艺术吊灯1只(调光)
电器
大金空调室内机
智能控制设备
人体存在感应器×3
一楼客厅
智能控制设备回路
1L4－1：筒灯6只，功率240W
CL4－1：电动窗帘(纱、布)
1L5－1：壁灯2只W
1L5－2：灯带
1L3－3：筒灯1只，功率40W
1L3－4：艺术吊灯4只(调光)
CL5－1：电动窗帘(纱、布)
CL5－2：电动窗帘(纱、布)
CL5－3：电动窗帘(纱、布)
CL5－4：电动窗帘(纱、布)
电器
大金空调室内机
智能控制设备
8键智能面板×1
智能开关面板×2
一楼客卧室
智能控制设备回路
1L6－1：壁灯1只
1L6－2：灯带
1L6－3：壁灯1只
1L6－4：艺术吊灯1只(调光)
1L6－5：筒灯4只，功率240W
CL6－1：电动窗帘(纱、布)
CL6－2：电动窗帘(纱、布)
电器
大金空调室内机
智能控制设备
5键智能面板×1
iPod touch×1
二楼主卧室
智能控制设备回路
2L1－1：艺术吊灯1只(调光)
2L1－2：艺术吊灯1只(调光)
2L1－3：艺术吊灯1只(调光)
2L1－4：筒灯8只，功率320W
2L1－5：灯带
2L1－6：筒灯2只，功率80W
2L1－7：筒灯4只，功率160W
2L1－8：筒灯4只，功率160W
2L1－9：灯带
2L1－10：艺术吊灯1只(调光)
2L2－1：筒灯6只，功率240W
2L2－2：壁灯2只，功率80W
CL7－1：电动窗帘(纱、布)
CL7－2：电动窗帘(纱、布)
CL7－3：电动窗帘(纱、布)
电器
大金空调室内机
智能控制设备
5键智能面板×1(具体功能待定)
智能开关面板×2
移动感应器×2
iPod touch x1 CL7
二楼过道
智能控制设备回路
2L4－1：筒灯2只，功率80W
2L4－2：筒灯1只，功率40W
2L4－3：筒灯3只，功率120W
2L4－4：艺术吊灯2只(调光)
2L4－5：壁灯1只
2L4－6：灯带
2L4－7：艺术吊灯1只
2L4－8：壁灯1只
2L4－9：筒灯2只
电器
大金空调室内机
智能控制设备
5键智能面板×1(具体功能待定)
人体存在感应器×311
二楼卧室一
智能控制设备回路
2L5－1：筒灯3只，功率120W
2L5－2：灯带
2L5－3：壁灯2只
2L5－4：筒灯2只，功率80W
2L5－5：壁灯2只
2L5－6：筒灯2只，功率80W
CL8－1：电动窗帘(纱、布)
CL8－2：电动窗帘(纱、布)
电器
大金空调室内机
智能控制设备
5键智能面板×1(具体功能待定)
智能开关面板×1
移动感应器×1
iPod touch x1 CL8
二楼卧室二
智能控制设备回路
2L6－1：壁灯1只
2L6－2：筒灯7只，功率280W
2L6－3：灯带
2L6－4：艺术吊灯1只(调光)
2L6－5：艺术吊灯1只(调光)
2L6－6：壁灯1只
2L6－7：筒灯4只，功率240W
2L6－8：筒灯2只，功率80W
2L6－9：筒灯2只，功率80W
2L6－10：壁灯2只
2L6－11：筒灯6只，功率240W
2L6－12：灯带
2L6－13：筒灯3只，功率120W
CL9－1：电动窗帘(纱、布)
CL9－2：电动窗帘(纱、布)
CL9－3：电动窗帘(纱、布)
电器
大金空调室内机
智能控制设备
5键智能面板×1(具体功能待定)
智能开关面板×2
移动感应器×2
iPod touch x1
二楼书房
智能控制设备回路
2L3－1：艺术吊灯1只，功率?W(调光)
2L3－2：灯带
2L3－3：壁灯2只，功率?W
2L3－4：筒灯2只，功率80W
CL10－1：电动窗帘(纱、布)
CL10－2：电动窗帘(纱、布)
CL10－3：电动窗帘(纱、布)
电器
大金空调室内机
智能控制设备
5键智能面板×1(具体功能待定)
iPod touch x1
主要选用设备
DIN INFUSION系列控制器
它可以安装在DIN导轨上，拥有超快的处理器，5个RS232端口，快速总线通讯，大容量内存，以及内置的网口和usb端口。一个INFUSION控制器可以连接多达120个有线单元和300个无线单元。它可以很方便得安装在35mm的标准DIN导轨上。在家里可以包括许许多多的子系统，如窗帘，分布式音视频，安防，暖通空调以及灯光。Infusion系列控制器能将这些系统有机的协调在一起。
DIN触点输入单元
DIN触点输入单元為非常多的传感器，继电器类型的输出量，以及第三方系统的外部开关提供了一个简单的集成方法。每个单元有10个触点输入频道，可对外部设备的开关状态进行监控。这些设备包括：门磁开关，瞬动开关，运动感应器，压力感应器，温度和湿度探头，烟感和二氧化碳感应器，车道感应器等等。最后2个频道可用来接受vantage的光感以及一个外部红外接收器触点输入单元可以方便的安装在35mm的导轨上。通过2芯控制线或单元侧面的连接件与控制器通讯。利用编程软件，每个单元将成為vantage强大的场景的一部分。
按键
按键是vantage系统的最主要的控制方式，一个简单有型的按键面板能够替代整排的传统的翻板灯光开关。大量的面板，按键类型和颜色能够满足各种装修风格。面板分金属和塑料2种材质。每个按键都伴有吸引人的背光，方便主人看其看清。利用vantage的软件，可根据时间和场景的不同调节背光的亮度。面板和按键上可以按照客户的需求雕刻上文字和图案。按键单元具有一个地址码，可编程。单元包括一个可选择的内置红外接收器。每个单元包括一个6线附加连接器，可用来集成传感器或其它设备。
红外发射模块IRX Ⅱ
红外发射模块(IRX Ⅱ)是VANTAGE新一代A／V控制产品。IRX Ⅱ能将家庭影院或者会议室纳入完全的智能化控制系统，并能使用原来的的控制面板，遥控器，触摸屏或定时器对几乎所有的A／V产品进行控制。
IRX Ⅱ通过红外或者RS232能费用容易得对AN进行控制。并且IRX Ⅱ同时具有网口以及VANTAGE总线接口，使得它几乎能够安装在任何位置。轻轻一个按键，你可以控制你的投影仪、音响、DVD、投影幕，灯光等，使得IRX Ⅱ是A／V控制的极佳选择。
VANTAGE的软件包含大多数产品的红外以及RS232的数据库，集成简单方便。同时，红外学习机方便你用来建立自己的红外驱动程序。
中央空调接口模块
VANTAGE的中央空调接口模块能够将许多中央空调集成进入VANTAGE INFUSION系统。目前的产品有4个型号：HVAC－ID(大金)，HVAC－IS(三洋)，HVAC－IT(东芝)，HVAC－IM(三菱)，共用一个驱动程序。中央空调接口模块能够对室内机组进行完全的控制，并获取系统参数。用户可以用控制面板，触摸屏，定时器，运动感应器等中央空调进行完整的控制，并且可以在触摸屏上得到实际温度和设置温度的反馈信息。连线也相当简便，只需连到中央空调的2根通讯线上，以及vantage系统的rs232接口。
篇4
Abstract： Smart home as the current hot IOT applications， we are looking forward to it brings intelligent life. At the same time， it should be aware of its potential security risks. The main purpose of this paper is to research on the security scheme of smart home system. In the user authentication， using the double factor authentication mode based on the Device MAC and dynamic password， combined with digital signature technology， to prevent the intrusion of illegal users. After the authentication is passed， the system assigns permissions for each role. In the data transmission of different security levels， using different encryption schemes to protect the security of data communication in smart home system. In the home system， each security module of the program design， they are interrelated and mutually cooperate. Theoretically， this strategy to meet the needs of home security.
Key words： smart home； authentication； data encryption； digital signature
在这个信息化、数据化的互联网通信大时代，物联网正以各种形式出现在我们日常生活中的各个方面，正逐渐改变我们生活和工作方式[1]。物联网通俗点理解就是互联网基础上形成的物物相连的网络，是指通过在物体内嵌入感应芯片，采用RFID射频技术，无线传感技术，红外感应技术和跟踪定位技术，将这物体与互联网连接，实现对物体信息的实时采集、处理、传输和监控管理等功能。
智能家居作为物联网的一个重要应用，目前各大IT界巨头，家电大佬们纷纷涉足，展开了一场家居市场的争夺战，由此可见，智能家居的前景是十分可观的。智能家居实际上是以家居环境为基础，通过物物相连的无线传感网络来管理我们的衣食住行，实现人们家居生活的智能化、安全化和时尚化。我们可以想象：在未来的某一天，当你下班回到家里，随着智能门禁系统的安全开启，家里的灯光缓缓点亮，空调、热水器根据你的体温自动控温，背景音乐缓缓响起，一个控制器或者一部手机就可以操控家中所有的电器[2]。而当你在外工作时，你也可以打开手机或者电脑远程查看家居环境，操控家里的电器设备……这样的生活正是智能家居正在努力实现的方向。
当人们沉浸在对智能家居生活的美好设想中时，它所存在的安全隐患却给人们当头一棒。不久前，苹果公司固若金汤的IOS系统深陷XcodeGhost感染门事件后，这就不得不引发我们对智能家居系统的担忧。根据惠普的调查报告，十大著名的智能家居产品存在不同的250个安全隐患。令人震惊的是，在黑帽子安全大会上，黑客轻松的破解了Nest恒温器的安全防范，使恒温器变成了可以掌握家居一切动向的“监视器”。而英国早前就曝出了被攻击的家庭摄像头泄漏用户隐私数据的事件[3]。智能家居出现的这一系列的安全问题，引发人们思考：我们该怎样对待智能家居？或许智能家居的未来，亟待解决的是如何加强安全性这一课题。
1 智能家居系统架构的分析
目前，智能家居大多采用ZigBee无线传感网络实现家居与互联网连接，实现实时数据共享。ZigBee是普遍认为安全性能很好的低功耗协议，被定义为一种基于自动化控制的无线数传技术[4]。本系统的设计方案中，主要采用基于ZigBee无线传感网络来采集智能家居的环境信息，系统整体架构如图1所示。
整个智能家居系统主要由ZigBee无线传感网络、智能网关和远程终端控制平台三大部分组成。其中，ZigBee无线传感网络和智能网关是智能家居的硬件平台，所有家居数据的采集、处理和传输都由它们实现。ZigBee无线网络主要由协调器、路由器和终端节点组成，其中协调器是网络中的核心设备，负责整个无线传感网络的组建、配置、管理和维护；路由器负责数据包的转发，并执行最佳的路由策略；终端设备主要负责数据的采集和传输[5]。在家居的硬件平台中，智能网关是系统中最核心的设备，不仅负责控制ZigBee无线网络的正常工作，完成信息传输和指令控制；还要控制与Internet连接，实现与远程终端设备的数据实时传输、指令的接收与实现等操作。智能网关作为家居系统的核心部件，是实现ZigBee无线传感网络与互联网连接的中间桥梁。
2 智能家居的安全性模型分析
智能家居系统目前大多采用Linux、Android系统，由于其系统的开放性，存在很多难以预料的安全隐患。智能家居根据组网的方式不同，采用的设备、协议的标准不一，也会出现一些安全隐患。本文主要将系统划分成家居环境模块、数据模块和控制指令三个安全模块进行结构分析，如图2所示。
2.1家居环境的安全性
智能家居负责管控人们家居生活的各种电器和智能门禁系统，相当家庭智能化的大管家。目前智能家居行业缺乏一个统一的行业安全标准，大多数智能家居生产厂商的产品安全性能不够强，暴露出诸多的硬件设备的安全隐患。如果黑客或不法分子对设备硬件的漏洞遭进行攻击，获得了家居的控制权的话，后果是不堪设想的。家居的安防系统一旦被破解，智能家居相当于是“大门敞开”的，人们的生命财产都将受到严重的威胁，这是不容忽视的。
2.2 数据的安全性
数据是信息的一种表现形式。在任何通信系统的设计中，都必须强调数据的安全性。在智能家居通信中，采集和上传的数据是有关用户家居和用户身份的重要信息，因此，保障数据的安全性显得尤为重要。在整个智能家居系统中，数据的安全性包括用户的账户信息、隐私数据和普通数据这三个部分。
2.2.1 用户登录账户的安全性
用户的账户信息是识别用户身份的重要凭证，也是用户登录家居系统的一把关键“钥匙”。首先，在家居系统中，需要合法用户进行身份信息的注册，系统会依据用户的身份级别，给每个合法用户分配相应的系统操作权限。用户身份界别越高，获得的管理权限就越高。因此，在系统中，用户的账户信息是至关重要的。一旦高级别账户的密码信息泄露，对整个系统的危害是相当大的。因此，在智能家居系统中，必须要保证每一个用户的账户信息的安全，防止非法用户登录系统。
2.2.2 通信数据的安全性
在这个IT化的大时代，数据的安全或更胜于金钱，这是由数据的具体价值来决定的。在智能家居系统中，数据是用户信息的具体体现，由ZigBee模块收集上传的数据都是家居中的隐私数据，关系到家居信息或者用户的各种隐私信息，这也是黑客用尽手段想要窃取的“肥肉”。在通信过程中的数据需要进行适当的变换处理，让攻击者无法知晓其真实含义。
2.3 控制指令的安全性
在整个智能家居系统中，用户可以通过远程终端或者内网设备进行访问或者控制。在内网控制时，由于ZigBee网络本身的安全性，指令传输的安全有一定的保障。而在外网的远程终端进行指令控制时，由于Internet的开放性，就会遭受到诸多的攻击，因此，在指令传输过程中的安全亟待解决。
3 智能家居系统安全性方案设计
在智能家居系统中，将由外及内采取一系列的安全机制，确保整个通信过程的安全性。首先，在用户使用系统之前，终端设备登录环节需进行身份合法性的验证。在用户成功登录后，实行级别化“角色-权限”模式，即根据该用户的角色级别，为其开放对应的功能权限。在数据传输过程中，根据数据的隐私级别，采用不同的加密方式，确保重要数据的安全性。智能家居系统安全方案如图3所示。
3.1 身份验证环节
在用户设备登录系统之前，需要进行设备身份验证，在这个环节中，主要采用基于双因子认证模式，结合数字签名技术，防止非法用户的入侵。所谓双因子认证模式，即采用“设备MAC地址+动态口令”机制。整个身份验证的过程包括两部分：设备首次注册和设备登录验证。
3.1.1 设备首次注册
用户终端设备第一次登录智能家居系统之前，需要在智能网关上进行设备的首次注册，通过家居主人的许可，将设备的原始MAC设备编号存储在智能家居后台的数据库中，根据主人确认并设置的角色，为其分配相应的系统操作权限。同时，在用户终端设备上安装动态口令校验软件。
3.1.2 设备登录验证
当设备首次注册完成后，再次登录系统将会实行身份验证。用户设备验证时，智能网关和用户设备之间的信息传输均采用单向散列函数进行加密处理。单向散列函数的安全性在于其产生散列值的操作过程具有较强的单向性。并使用数字签名技术对账户信息进行签名，确保身份验证过程中登录信息的完整性和安全性。设备身份验证过程如图4所示。
（1）用户终端设备首先需要向智能网关发送身份验证的请求，智能网关收到请求后，做出响应，开放认证系统。
（2）用户将本设备的MAC编号使用MD5算法生成MAC摘要，并对数据的真实性进行签名，攻击方无法伪造，发送的信息也具备不可抵赖性。
（3）智能网关在接收到经过数字签名后MAC信息后，首先通过比对数据库用户设备MAC编号，在验证数字签名签名的真实性。如果验证通过，则生成本次验证登录的动态口令，采用MD5算法生成动态口令摘要，发送给用户终端设备。
（4）用户设备在收到动态口令摘要后，调用在设备注册时安装的口令校验软件，计算得到本次登录的动态口令，并发送给智能网关验证。
（5）智能网关设备验证动态口令，如果验证成功，则为该用户设备开放相应的角色权限，可以进行数据传输。
图4 用户设备身份验证过程图
3.2 数据加密环节
在智能家居系统中，对所有传输的数据进行级别划分，级别越高，采用的加密手段就越复杂。对于用户的账户登录信息这类数据，属于Ⅰ级加密数据，级别最高，使用MD5算法和AES加密技术进行处理，并进行数字签名，以保证数据在传输过程中的安全性、完整性和不可否认性。控制指令属于Ⅱ级数据，包括对系统做出的一系列的控制操作，必须保证使用该功能的是合法用户，因此采用MD5算法和数字签名保证控制指令的安全传输[6]。系统里隐私数据属于Ⅲ级数据，采用MD5算法和AES加密算法进行加密处理。最后，对于一些普通数据的传输，进行速度较快，加密效率高的AES算法进行处理。
在智能家居系统中，日志审查和分析模块具有很高的价值。日志可以记录系统的运行状态，各种系统的运行参数；记录用户终端设备登录、访问的系统的时间、IP地址和执行的一系列操作；记录当前系统响应和处理的用户请求的具体描述等。通过日志记录，可以定期进行的分析和审计[7]，它的具体功能有如下几点：
（1）通过日志分析工具，管理员对日志记录进行安全分析对比，实现日志的审查，使管理员实时掌握系统的运行情况。
（2）系统管理员通过日志的审查，及时了解到当前系统的运行状态和安全状态，分析当前系统的安全级别，进行入侵检测，实现入侵危机的自动预警。
（3）如果系统遇到运行或安全故障，管理员通过对系统日志的故障分析，能够对故障进行高速定位，继而启动故障应急预案，及时恢复系统正常功能。
4 结论
本文在基于物联网的智能家居系统中，对整体的安全方案进行了分析与设计，采用了一系列的安全策略保障系统的安全性。各个安全模块之间相互联系，相互作用，共同实现系统的安全性。但本文仍有不足，有待在今后的研究工作中对各个安全模块更加细节化，并投入到实际环境中进行调试。
参考文献：
[1] 张维华.皇晓琳.物联网智能家居技术与标准化综述[J].信息技术与标准化， 2012（7）：35-38.
[2] 沈杰，陈秋歌，刘会方.基于智能家居系统可靠性测试分析[J].电子技术，2015（4）：147-148.
[3] 田丰庆.家居智能安全系统设计[D].南京：南京理工大学，2012.
[4] 王一棋，何丽莉，胡成全.基于ZigBee和Internet的无线智能家居网关系统[J].吉林大学学报，2015（53）：302-306.
篇5
随着社会智能化程度的提高，楼宇建设和管理进入了智能化时代。而近年来，伴随经济的飞速发展和城市人口的急剧增加，盗窃、入室抢劫等事件的增多给人们的安定生活带来了很大的影响，因此越来越多的人在渴望拥有舒适、安全的生活空间，这也促使着智能家居的研究与应用。
智能家居是以住宅为平台，它是将建筑、网络通信、信息家电、设备自动化、系统、结构、服务、管理融为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的家居环境。智能家居是通过综合采用先进的计算机、通信和控制技术(3C)，建立一个由家庭安全防护系统、网络服务系统和家庭自动化系统组成的家庭综合服务与管理集成系统，从而实现全面的安全防护、便利的通讯网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。
针对智能家居系统出现的一系列问题，本设计研发出一套基于手机控制的高安防系数且极具人性化的智能家居安防系统，本设计具有如下特点：
1.被监控设备的正常运行与监控系统的操作使用互不干涉;
2.系统主要设备采用结构功能的冗余设计，不会出现瓶颈问题;
3.系统具有全面监测全方位覆盖的特点;
4.系统集检测与控制于一体。
1 系统原理设计
本系统硬件由控制模块、检测模块、报警模块、执行器模块组成。其中控制模块选用的是C52单片机，优点是操作简单、价格低。检测模块包括热红外传感器、烟雾传感器、可燃性气体传感器、门磁/窗磁传感器、温湿度传感器，本设计因为经费原因只选购了烟雾传感器和热红外传感器，其他传感器均用模拟开关代替。本设计为了使演示更加直观所以执行器选择的是步进电机，在实际中可根据需求选择其它执行器(如继电器、电磁阀等)。系统结构图1所示：
2 系统硬件设计
系统的输入信号来输入按键及各传感器，系统的运行状态通过LED状态指示灯显示，通信模块是系统与用户交换信息的桥梁，既负责将系统异常信息报告给用户，又负责接收用户的控制信息和控制系统的运行。系统红外人体检测器选用ORIONEL-55型探测器，该传感器为被动探测型，在安装时应注意安装高度，不要安装在太阳直射的地方，探测器附近避免有散热器、加热/冷冻机器及空调，探测器前面避免有大型障碍物，探测器接线端子如图2所示。
系统选用的烟雾传感器为SS-168A型，该传感器属于电化学性质的烟雾传感器，报警器对烟雾敏感，对于灰尘、水雾及挥发性气体同样敏感，因此对那些灰尘大、经常有水雾等场所不适用，另外风速5m/s的风口也不宜安装，因为这些地方烟雾很难聚积。
系统报警方式包括本地声光报警、物业监控室异地报警、基于GTM900C模块的远程报警。系统选用的GTM900C通信模块具有GSM无线通信的所有功能，并提供标准的DART串行接口支持GSM07.05定义的AT命令集指令，直接使用AT命令即可以简便的实现短信息的收发，查询和管理。 GSM是一种多业务系统，可以依照用户的需要为用户提供各种形式的通信。习惯上，人们把话音业务与数据业务(或称非话音业务)区别开来：话音业务中，信息是话音，而数据业务传送包括电文、图像、传真及计算机文件等在内的其他信息。
3 系统优点
传统的监控系统往往是一种事后分析行为，等到异常发生时，造成了居所财产和人员严重损失之后，才调出数据发现问题实时性安全性较低。本系统优点有：
(1)采用多路报警，弥补人自身的缺点，传统的视频监控，由于人本身的生理特点，监视监控系统会疏忽，使不法分子有可乘之机。本系统多路自动报警解决了这一问题，发现问题自动报警避免人员疏忽。
(2)有效性，传统的报警系统有严重的误报漏报情况，本系统能实时监控多传感器融合，因此会有更高的有效性。
(3)快速性，传统的安全系统往往是发生事故响应时间长，有人进入处理事故，消耗的大量的时间，而本系统，系统内部就设有执行机构，可以自动执行管理程序，解决灾害。
4 总结与展望
本设计介绍了基于手机控制的智能家居安防系统的软硬件设计并详细描述了系统软件的运行流程。硬件部分由单片机(80S52)、GTM900C 通信模块、温度检测器、红外人体检测器、烟雾检测器、声波检测器、视频信息检测器组成。软件部分可设置为三种模式：接收模式、发送模式和收发模式，实际应用中使用收发模式。应用本系统能方便的实现家居系统的事故检测、事故报警和事故处理，具有高效、实时的特点，极大程度上提高了住所的安全性。智能家居安防系统是未来智能家居业发展的必然趋势，因此本系统的研究具有前瞻性和先进性，应用前景广阔。
作者简介
篇6
TN711-34; TP277
文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2012)05
-0134
-03
Design of smart home security system based on JESS
GONG Yuan-peng, DING Xiang-qian, WANG Xiao-dong
(School of Computer Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)
Abstract：
An expert system of security alarm monitoring for smart home filed based on JESS was designed according to the tendency development of security market worldwide and the deep-level development of security technology. The technology of the expert system based on JESS, embedded technology and wireless sensor is introduced. It mainly includes access control subsystem, steal precaution subsystem, fire alarm subsystem and gas leak subsystem. The expert system based on JESS rules engine is developed by Java, which is able to detect whether the family members and family situation in a safety state according to the various scenes within a family. Finally the system is proved by the simulation results.
Keywords： security alarm monitoring; JESS; smart home; sensor
收稿日期：2011-10-08
基金项目：2011年国家科技支撑计划项目“数字家庭服务关键支撑技术研发应用示范”(2011BAH16B03)
0 引 言
随着社会的不断发展和人们收入的不断增加，人们开始越来越关注生活条件的安全性和生活质量的可靠性，个人用户对家庭安全需求的增长越来越快。与此同时，传统的机械式或单纯依靠人为控制和操作的安防系统在实际的使用中暴露出了很多隐患和不足，远远达不到人们对智能生活的要求；随着计算机技术的普及，智能化数字家庭在人们对美好生活的呼声中迅速崛起，而安防系统作为整个数字家庭系统安全的重要组成部分，其可靠性、智能性和安全性将直接影响到数字家庭系统的实现［1-2］。
因此，本文提出了基于JESS专家系统的智能家居安防系统。
1 技术综述
1.1 JESS和其工作原理
JESS是在1995年由美国Sandia国家实验室成员开发的一个规则引擎, 是一种使用Java语言编写的脚本环境。它强大的脚本语言能力能够为用户提供所有的Java的API。JESS小巧、灵活, 并且是已知规则引擎中最快的［3］。
JESS采用产生式规则作为基本的知识表达模式,其核心包括事实库、规则库、推理机三大部分［3］。其中推理机由模式匹配、冲突集、执行引擎组成, 规则库与事实库则组成知识库。执行引擎按一定优先级激活冲突集当中的规则, 修改事实库。循环这个过程, 直到事实库无变化推理结束。其中事实包括简单事实和对象事实，匹配是指JESS通过模式匹配语言对事实行操作，而JESS中的规则库是中心数据库，存储了各个领域模拟人类问题求解的产生式规则［4-6］。
1.2 传感器
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出信号的器件或装置。传感器种类是非常繁多的，例如本文用到防燃气泄露子系统则采用气体传感器，当检测到空气中燃气的浓度超过阈值的时候，传送信号给专家系统，从而触发报警。
1.3 无线传感技术
无线传感器网络是由部署在监测区域大量的智能微型传感器节点组成,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者或控制中心，无线传感网络是以无线的方式进行通信的,需要低功耗、短距离的无线通信技术来实现。本文采用ZigBee 技术,其拥有一套非常完整的协议层次结构,具有低功耗、 低成本、 延时短、 网络容量大和安全可靠等特点，完全满足本系统的需求。
2 系统架构
2.1 系统特性
依据住户家庭内部安防的需求，本系统可划分为如下子系统：门禁子系统、防盗报警子系统、防火灾报警子系统、防燃气泄漏子系统。故系统具有以下特征：
(1) 系统的自动性
通过相对应的传感器，系统能够对家庭内部的状况进行时时刻刻的自动检测。门禁子系统能够检测整个家庭的门窗的开闭情况；防盗报警子系统能够检测家庭是否遭到暴力入侵；防火灾报警子系统能够检测火灾和烟尘；防燃气泄露子系统能够检测空气中天然气的浓度等。
具体的本文仅以防火灾报警子系统为例进行如下说明：通常情况下，当有意外火灾发生时，室内会产生大量的烟雾，同时产生大量的烟雾，因此，通过感烟探测器检测室内烟雾的浓度或检测室内温度，就能够判断家庭内部是否发生火灾，从而能够及时发现火情，传送信号给专家系统，通过专家系统报警，从而最大限度的降低火灾造成的损失。
(2) 系统的实时性和安全性
系统能够根据检测到的异常状况做出实时的反应，保证家庭内部和人员的安全。例如当防燃气泄露子系统检测到空气中天然气的浓度偏高会自动关闭天然气阀门并能够开窗及时通风，待恢复正常后再关闭窗户。
(3) 系统的可控性
系统的工作状态可划分为全布防状态、半布防状态和撤防状态。主人可根据具体的情况进行灵活的配置。全布防状态适用于家中无人时，所有设备均设防。半布防状态可对一定防护区进行布防，适用于家中人员处于睡眠状态或只在单一区域进行活动的状态。撤防状态：撤防状态适用于家中有人活动时，所有设备均处于撤防状态，所有活动信息均不会被设备采集。这样灵活的配置可以提高系统的灵活性和避免错误报警。
(4) 系统的可升级性
系统的控制是由自定义的专家系统来控制，有利于对系统进行升级。
2.2 系统组成
本系统主要有三个功能模块：专家系统模块、识别模块(主要是传感器模块)，以及执行设备模块(包括自动报警机、语音电路、各输入输出设备、门禁设备等)。如图1所示。
专家系统是整个系统的“心脏”，由它来接收和处理检测到的信号，并根据预先设定的规则与事实匹配，做出及时的响应，并且还要协调各模块各设备的正常工作。
前端探测器主要是指传感器，主要是负责对探测区域内异常情况发生时各种参数(门窗的开闭、室内烟雾浓度、天然气浓度等)的检测，将检测到的数据进行转换，将实际参数通过无线传送的方式传递给专家系统。
输入输出设备包括键盘、报警蜂鸣器、按钮或开关、各类指示灯等。键盘用于用户密码的输入、修改、预存短信通知的电话号码的输入等。报警蜂鸣器和各类指示灯用于声音报警和系统不同工作状态的指示。按钮或开关用于电路的调试及布防状态的选择等。
语音设备：主要用于门禁系统。
短消息模块：主要将异常状况通过短消息发送给住户。
无线通信模块负责专家系统与传感器之间的信息传输任务。
电源电路配合后备电源完成紧急情况下的系统供电，防止因为暂时的断电而造成的安防失控。
3 实验的仿真模拟
3.1 判别匹配规则的推理机制
本系统的专家系统是使用JESS规则语言来描述判决规则的，用JESS来描述的判决规则都具有LHS和RHS两部分构成的统一形式。其中LHS部分是由不同的模式构成，这些模式是用来匹配规则引擎中的事实，而RHS部分匹配完成后的执行动作。例如LHS部分描述的是判断燃气是否超过阈值的判决规则，RHS部分则描述的是诸如打开窗户通风、发出报警信号、短信通知户主等执行动作。对于同一个判决规则，只有LHS中所有的模式都与事实(即传感器传送过来的信号)匹配时，该规则才能被激活，RHS的动作才能够执行［7-10］。
根据上述描述，系统收到判决请求时，判决规则在规则引擎中的执行流程描述如下：
当专家系统接收到检测设备传送的请求信号时，规则引擎毁在判决事实缓冲区中自动生成一个refact事实。
如果refact事实与映射规则中的第N个模式nfact成功匹配，则映射规则被激活。
映射规则nfact的RHS动作被执行，将执行指令传送给执行设备。
3.2 逻辑表示和推理
在系统中，规则的实施需要相应的上下文支持。例如：“当专家系统接收到识别设备传送的触发信号时，专家系统会根据数据库中的信息和知识基础将信号转化为(“怎么了？”)的问题，随后将产生的“问题”传送到规则引擎中进行事实的匹配［10］：
(1) 识别设备(触发信号)∧控制设备(接收信号)；
(2) 控制设备(执行)∧控制设备(传送信息给控制设备)∧识别模块(接收信息)；
(3) 识别设备(标识信息，数据库和知识库)∧控制设备(探测和识别的信息)；
(4) 控制设备(信息)∧执行设备(检测结果，执行命令)
上述过程也可以使用下列公式表示：
i∈I,c,Cr∈C,e∈Ee,d∈D,k∈K
［identify(i)∧pass(i,c)∧judge(c)∧pass(c,i)∧
compose(i,d,k)∧result((i,d,k),r)∧
pass(r,Cr)∧judge(Cr)execution(e)］
3.3 判别规则执行机制的验证
实验场景：实验场景包括防火子系统，防盗子系统和防天然气子系统。当响应的传感器接收到传感器的“异常检测信号”，信号会立即传送给专家系统，由专家系统根据事先设定的规则做出响应。
实验数据：实验中所描述数据，主要包括两种类型，一类是对基本事实的声明(是对家庭内部各种数据正常情况的模拟)，另一类是各种规则(判决规则和映射规则，即对各种突况临界值的界定和判断)的定义，限于篇幅，本了最大程度的精简，仅给出基本事实的声明和判决规则来模拟现实生活。
实验环境：一台PC机(2.26 GHz的CPU，2 GB内存)，操作系统Microsoft Windows 7，规则引擎JESS(Ver 7.1p4)等。
实验目的：通过上述实验，演示上述判决规则的抽象执行流程，用仿真模拟的方式来证明该专家系统是可靠的。
实验结果分析：本次实验中，为了便于理解实验过程，在对实验数据文件的处理上，不管是声明事实，还是定义规则等，本文都做了最大程度的精简，仅使用关键的概念断言事实(即模拟的各种突发状况)。实际情况复杂的实验可以在此基础上，通过添加各种详细的断言事实来完成。本实验仅仅是模拟，但根据应用场景的描述，实验结果是正确的，符合预定的判断，判决规则的有效性得到了验证，从而证明本文设计的判决规则的执行流程是可实施的。输出结果见图2。
4 结 论
基于JESS专家系统的智能家居安防系统，运用了控制技术实现了对室内全方位、立体的、完善的火灾探测、门窗防撬、防燃气泄露等智能安防报警自动化等功能，可靠性高、使用简单、成本低廉，能够满足一般的家庭需求。该系统充分利用了局域网内通信上的优势，实现了报警迅速、实时检测等功能，还能对该系统进行软件升级和整合新的功能模块，满足智能家居未来发展的需求。所以，随着无线通信技术、Internet技术的发展，该系统还可以用在银行、图书馆、大型超市等需要安防的地方，应用极其广泛，具有可开发性和可拓展性。
参 考 文 献
［1］钱代友,徐玉波.业务智能引领安防系统新变革：安防系统发展趋势初探［J］.中国安防,2007(10):110-112.
篇7
一、简介智能家居安防监控系统
1.1智能家居的含义
智能家居，就是指利用一种家居智能化的系统，使用家居总线技术来连接家中的各种设备，通过连接后，也就是将所有的家具设备都集中在一起，之后再对这些集中起来的设备进行异地的控制、监视，以此来达到对主人指定的家居事物的管理。同时，在智能家居的安装中，需要注意的一个问题是，智能家居的装置需要与整个住宅的环境相协调，做到现代监控设备与住宅的和谐，不影响住宅原先的审美。
1.2智能家居安防监控系统
智能家居安防监控系统，集众多高科技技术于一身，如数据、通讯、图像以及计算机的实时系统集成等等，智能家居安防监控系统实现了网络化、数字化、智能化的住宅安全管理。智能家居安防监控系统，通常由四大子系统组成，分别为防盗报警系统，视频监控系统，火灾报警系统和煤气泄漏的报警系统。目前，家居安防系统，是由紧急求助按钮、红外探测器、烟感探头、红外护栏、气体泄漏探头、报警主机以及报警广播等等部分组成的。此外，有些家居安防系统还会连接到个人的计算机上，这是为了有效地监测险情，及时的感知入侵，并做出最快的防护措施。而还有少部分的住宅还安装了视频监控设备，如某些豪华的大型住宅。
二、家居安防系统的设计
最初的安防监控系统都是用于公共场合，为了保证大多数人的共同利益，对需要进行监控的地方进行监督的一种方式，像大型的公共活动场所，医院、银行等等类似的场所，而家居的安防监控与这些公共场所不一样的是，家居的监控安防就是为了保证住宅主人的安全和隐私，预防打击住宅外的入侵者。所以，在家居的安防监控系统设计上，肯定也就与大型公共空间的监控理念与监控原则不一样，设计上也会有很大的出入。一般来说，家居安防监控的实现大致有四种方案，虽然家居安防监控系统的结构几乎是大同小异，这些结构主要包括：红外防卫栏、红外广角探测器、红外幕帘探测器、门磁性传感器、燃气泄漏探测器、微电脑主机、手机、报警中心。感烟火灾探测器、卷闸门离合传感器、紧急按钮。但是，根据对这些结构的具体侧重的不同，就产生了不同的具体方案。
（1）报警控制主板+配件。这个方案的优点是，由于配件齐全，所以能及时传递消息到主人的个人电脑和手机上，也可以给110报警。但是这个方案也有自身的缺点，那就是，这个报警方案只是用于警示入侵者，没有视频录像文件，所以发生盗窃等事故案件后，很难抓获违法嫌疑人。（2）计算机、电脑摄像头和监控报警软件三者合一。这个方案自然是弥补了第一个方案中的缺陷，有直接的录像视频文件，而且安装简单，造价也不高。但是，这里存在的问题是电脑黑客的信息盗窃，因为摄像头与家中连接了互联网络的计算机是相连接的。（3）网络摄像机。这是当前较为流行的一种方案，这里只需要两个配件，那就是网络摄像机和路由器，唯一的工作就是配置好路由器，再用网线把网络摄像机与路由器连接起来。优点是网络摄像机可以自动实现远程监控，但缺点也突出，因为网络摄像机的造价比较高昂，而且也容易受黑客的袭击。（4）视屏采集、监控软件、摄像机和电脑的组合。这个方案因为考虑周全，一般用于需要重点监控保护的地方，方案成熟，也能满足住宅主人的需要，但是缺点是，配件太多，所以网线繁复，同时必须要有合适的监控软件的命令才能完成。
三、软件研发探讨
3.1家居安防监控系统软件
对于一个功能成熟的家居安防监控系统，不仅需要齐全的硬件设备，同时也必须要有一个完善的软件系统作为平台来管理，而软件平台几乎是整个家居安防监控系统的中枢神经，软件的灵活与否直接关系到整个家居安防监控系统的操作，灵活的软件是智能家居安防监控系统的灵魂，操控着所有设备的协调工作。而且，想要设备达到智能化，必须依靠软件的命令来完成。
目前较为人熟知的软件系统设计，是使用UML为建模语言的软件系统设计。智能家居安防监控系统的软件设计，主要有三个部分，软件平台搭建，系统功能模块通讯的软件设计以及系统功能模块的软件设计。智能家居安防监控系统软件又包括4个部分，分别为操作系统，boot loader，用户应用程序和文件系统。
3.2软件研发的未来方向―――IMOS
当前的安防监控系统已经完全进入了网络监控的时代，这是时代的需要，也还是时代的趋势。2009年，根据市场的现实需要，业界推出了IMOS―――IP多媒体操作系统。IMOS作为一种开放的多功能的软件平台，从本质上说，IMOS就是一个通用的操作系统与中间件平台。IMOS，与传统的安全防护软件平台以及安全防护软件中间件对比，具备很多特点及优点。（1）在IP监控解决方案中，IMOS的地位是核心支撑平台，IMOS所针对的，不仅仅是上层的管理平台，需要优化支撑网络监控中的网络缓存、编解码器和网络传输交换，同时，IMOS在支持跨区域联网监控系统上也十分方便，满足系统的全局需要，如看、存、控、管以及用各项业务。（2）IMOS作为开放的软件平台，可以通过使用通用I/O引擎，实现管理各种设备，如：安防报警，SCADA与门禁等。（3）IMOS的开放度十分广，不只局限于上层应用，它还可以提供更多更丰富的二次开发手段。（4）IMOS由于是多媒体应用平台，因此可以更方便的实现视频点播、视讯会议、视频直播、即时通信等等。
IMOS作为一种多功能的安防监控软件的开放平台，它能满足当前人类的各种需要，如果把IMOS软件应用在家居的安防监控系统中，对各种设备进行命令，也必将达到家居安防监控系统的智能化。
参考文献
[1]何强，李伯振.基于ARM技术的智能家居电话远程控制器设计[J].长春理工大学学报，2010（11）.
[2]李建勇，杜清珍，任献伟等.基于ARM的智能家居安防监控报警系统的设计[J].机械与电子，2008（10）.
[3]张俊才，陈华锋，吕杨.基于嵌入式Web服务器的信息家电安防监控系统[J].科技情报开发与经济，2006（23）.
篇8
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篇9
1、引言
所谓的家庭智能化就是通过家居智能管理系统来对家居内各项设施的管理来实现家庭安全、舒适、信息交互与通信的能力。
智能家居装饰
智能装饰设计正在朝着具备无线远程控制等功能的方向发展。所谓智能家居，是利用先进的控制、遥感、探测、计算机、通讯等技术设备组建起来的新型智能化的家庭居住场所。通过家居智能管理系统来对家居内各项设施的管理来实现家庭安全、舒适、信息交互与通信的能力。智能家居系统中室内的门、窗、照明、家电、燃气、水等设施都是通过家庭智能网络联通、联系工作。智能家居系统融合安全防范、智能控制、自动化办公和休闲娱乐为一体，具有自动识别、自动控制、事故报警和智能管理等功能，为人们提供一个安全、舒适、方便、快捷的生活空间。
3、智能家居的背景
我国智能家居的起步相对较晚较晚，但发展什么迅速。我国人口集中，人口密度大的基本国庆特别适合智能住宅小区的建设。我国于1994年正式提出了小康家居的标准，首次将家居的安全性提到了重要的位置上，其目的为了适应新形势下智能住宅小区建设的需要。1997年初开始制定了小康住宅电气设计(标准)导则。1999年初，国家建设部开始组织专家研讨我国智能住宅小区的发展问题，并且着手起草了我国第一部关于智能住宅小区建设的具体技术标准，即全国住宅家居智能化系统示范程建设要点与技术导则，该技术导则于1999年12月底正式出台,它明确规定了我国智能小区的分类方法、具体功能要求以及智能小区建设的总体目标和实施原则；导则明确了智能小区的确切内涵，有力地规范了我国智能小区的开发和建设市场，引导和促进我国住宅产业的健康发展。
最初的民间装修队逐渐发展成我国现在住宅装饰装修, 而如今情况是家庭装饰公司需要做的事情越来越少, 很多家居装饰材料经营商都设置了增值服务, 买材料、橱柜、家具、家用电器等都有专业人员负责安装, 建筑装饰行业专业化与分工的细化是一个发展趋势, 并为现代建筑装饰智能化打下坚实的基础, 智能化目前已经成为家庭装修必经之路。
在国外，智能家居的存在已经相当普及，据美国该行业的数据资料显示：到2004年，美国的家庭网络市场总额会达到57亿美元；到2006年，在美国的智能家居的产品销售额也可达到184亿美元；到2008年可达到648亿美元，可见在国外的发达国家智能家居的发展前景也是无限巨大的。在我国，随着人们生活水平的提高，信息化的发展迅速使人们传统的生活方式发生着巨大的改变，出现了具有“智能化住宅”特色的居住小区，中国对智能化住宅的关注力度逐渐加大，对智能化住宅小区的发展政策更加注重环保、智能和可持续性，到2020年，仅在智能化系统所需设备的生产上就会有2500亿左右人民币的市场需求。而目前各地的政府和开发商已经非常的重视智能住宅的开发，并积极的投入市场实践，如深圳市政府已经提出应用信息技术改善业主的居住环境、物业的服务管理，使居住更加舒适、安全、方便、设施更加完善。
住宅智能装饰设计
智能装饰设计的大方向，也是今后家居设计的大潮流, 将体现在“实用”、“舒适”“、简单”三方面。随着信息时代的到来, 设备的智能化、自动化、功能化, 令家居变得科学合理、使用方便。信息时代的网络智能化家居是今后家居装饰的重点发展方向, 使人们追求浪漫生活, 体味科技的力量, 并最根本的满足了现代人的生活需求。智能化家居是现代人追求的最佳生活方式。智能家居是包括建筑结构、网络通信、数字家电、自动化和智能化等内容的以家庭居住单元为主体的综合管理平台。家庭内部的数据通信网络、能够通过这一网络提供各种服务、能够与 INTERNET 相连接是构成智能家居的三个基本条件。智能家居的具体表现形式是具有管理、控制与服务功能的有机系统, 最终实现的目标是建立高效安全、舒适便利、节能环保、健康和谐的居住环境。
（1）住宅智能装饰的设计步骤
智能家居的装饰设计应该以家居的使用功能和业主需求为重，设计中必须经过用户的需求分析、系统设计、施工深化设计等必要环节，既要做到技术先进、经济合理、维修方便，又要留有可扩充改进的余地，根据以上需求一般应具备如下三个主要步骤：
1） 分析客户需求。设计前应与用户进行沟通包括室内环境的布局、家电种类、位置、设备型号、安防级别、控制形式、风格要求等基本内容再此基础上，并与用户进行沟通，认真听取用户最后意见对设计方案进行完善，记录需求说明，完善设计方案。
2) 设计方案系统。方案系统设计阶段是设计人员在用户给定的条件下构思出对应的设计方案，经多次对比分析，从中挑选出一个最佳设计方案。方案系统设计的内容应包括：方案设计规定依据（即依照国家的规定，能够达到的性能指标）、方案功能描述、所需设备清单以及系统设计原理图。
3) 施工深化设计。方案的系统设计只是从理论完成了功能设计，在正式施工前还要对方案进行下一步的深化设计，深化设计方案是对系统设计方案的一步修正、细化和补充阶段，主要内容是：重审系统设计方案；绘制设备布局图和管线图；明确每个设备的具体安装固定、接线方法；制定辅材采购清单；制定施工进度计划表等。
（2）住宅智能装饰的设计方法
1）智能装饰装修的功能要求，主要是指对安防系统、照明系统、环境控制、家电控制、视听系统、办公自动化及智能控制系统等方面性能、档次及数量的要求。
2）选购器材的档次应根据用户经济条件而定。选购器材的原则是应选取那些既能满足设计要求，价格又便宜的器材，即选取性能价格比高的智能器材。
3）智能家居系统布线设计主要包括电源线路、电话线路、电视线路、网络线路、视频线路、音频线路和报警线路等，传输的信号不同，选择线缆的种类和型号也截然不同。
4）安装要注意外观的美观性要求，导线尽量隐蔽；导线要具有质量规范性求；连接处要使用规范的接插件；强电与弱电导线要留有规定距离；应严格按设计图的布线安装。调试应事先准备好调试步骤、调试的组件，并确定最后进行总调的方法，有时还须提前准备模拟方案对项目进行调试。
5）最后阶段将进行综合验收与评估，综合验收是试运行整个系统的运行情况，测试各部分在整个系统中工作的稳定性，通过系统验收以后对系统完成的具体情况进行最终评估，评估其功能是否达到标准，是否合乎用户的要求以及性能价格等综合性的评估。
结语
也许我们并没有感觉到，但我们的生活正在确确实实地随着智能住宅的发展而飞速的改变着，你或许曾下雨忘记关窗；离家忘记关燃气；精彩电视却没能观看，但现在随着智能化家居的普及和应用，这已不再是我们烦恼的问题，甚至是我们无法想象的高效、方便、快捷、舒适的智能生活进入到我们的时代，下班打个电话智能系统会完成你的指令，启动热水器、打开空调、关闭窗户统统为你准备。智能家居的发展不仅方便了人们的日常生活，而且在节能和实用上发挥巨大的作用，智能家居是一个处于成长期的新兴产业，市场消费观念才刚刚形成，但随着智能家居市场推广普及的进一步落实，培育起消费者的使用习惯，智能家居市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景光明。因此家居智能化必将成为我们未来家居生活的主流发展趋势，因此说智能化装饰设计也必将成为我们重视的问题。
参考文献
[1] 顾牧君.智能家居设计与施工[M].上海：同济大学出版社，2004．
[2]韩江洪.智能家居系统与技术[M]. 合肥：合肥工业大学出版社，2005．
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智能小区就是将在一定地域范围内，将小区按照统筹方法，利用计算机技术、通信技术、多媒体技术等高科技技术，对其功能进行智能化资源充分共享，在提供方便、节能、安全、舒适、可持续发展的生活环境的同时，便于统一管理和控制。
中粮彩云居项目地处南京市江宁经济技术开发区，九龙湖板块，紧邻地铁三号线吉印大道出口，地铁一号线南延线百家湖站，规划用地性质为二类居住，容积率≤1.7，建筑密度≤22%，建筑高度≤35米。本文主要以本小区为例，按照技术先进、经济合理、安全可靠、适度超前的原则，根据国家《智能建筑设计标准》（G B / T50314-2000）对住宅智能化系统设计的基本要求，并结合实际需要，提出了智能化系统设计方案。
一、智能家居（可视对讲）系统
1、家居系统设计构思
小区智能化在区域上可分为园区公共平台、单元及别墅接入平台、户内智能设备等几个范围，由于业主真正能经常接触到、感受到的小区智能化多为室内家居部分，室内部分的智能化设计能让小区的业主充分感受到小区智能化带来方便及好处，也很大程度上提高了楼盘的档次，因此良好的智能家居系统的设计会给楼盘销售带来很多的卖点。
TCL智能家居系统在功能与性能的设计方面都始终贯穿着“以人为本”的理念，使人们能够充分感受到智能家居系统给日常工作和生活带来舒适、安全、信息化等方面的享受。
2、智能家居（可视对讲）的优势
2.1采用TCL可视对讲（智能家居）系统，以局域网为平台。系统采用Linux系统，可靠性高，人性化操作，选择模块化的设计理念，升级容易，对讲视频质量高，待机功耗低，整体性能和技术指标处于国内和国际领先水平。
2.2 TCL 可视对讲后台管理平台基于WEB方式，所以服务器放置位置不会受到约束，可以很灵活的配合整个弱电系统的规划。具体的实体管理处可以是远程登陆。后台管理系统有权限管理功能，不同的登陆用户有不同的权限。
2.3系统各终端设备采用可视对讲，图像显示逼真，声音还原清晰。外观大方高档，具有通话过程中给第三方打入的提醒，主界面人性化的提醒功能；简单明了的操作流程（只有三级菜单）；更多的个：留影留言、数码相框、监视门口机、报警抓拍、重要信息提醒等。
3、TCL 智能家居系统的图示
住户之间可视语音通话；来访人员可视语音通话、开门；与管理中心可视语音通话；安全服务功能；灯光、温控功能；信息功能。如下图所示：
二、闭路电视监控系统
1.安装 位置主要设置在小区出入口、小区车行通道、地下车库出入口、地下车库车行通道、电梯轿厢、单元出入口、公寓走廊等，安装80路监控摄像机，
2.传输线缆采用同轴电缆、光纤+视频光端机等将视频信号传输至控制中心，室外摄像机设置立杆安装，并加装防雷系统。
3. 监控中心安装5台16路数字硬盘录像机，图像资料保存30天以上，电视墙采用18台22寸+4台42寸液晶监视器组成，监视器可显示任意路监控图像、电子地图等，电视墙顶部设置LED单色显示屏，可显示项目信息、时间等信息，显示信息可根据需求进行编制。
三、电子巡更系统
1. 在技防的基础上辅以必要的人防，加强人们的安全防范意识，对于小区来说主要是对保安人员巡查工作的管理，最大限度地发挥技防系统的作用。因此通过配置电子巡更管理系统，实现“人防”与“技防”的有机结合，提高住宅小区的安全性。
2. 电子巡更管理系统，主要是加强对保安人员日常巡逻工作的管理。通过在周界、闭路电视监控系统地死角、主要通道处设置巡更点，根据安全防范需求的不同进行合理的巡更路线设置，保安人员根据规定的时间、路线进行日常巡查工作，管理人员通过系统软件实现对保安人员工作的查看及有序管理。
四、一卡通系统系统结构
1.在地下车库2个出入口各配置一套一进一出标准停车场管理系统（含图像对比、对讲、LED显示、自动出卡功能），采用远距离蓝牙读卡系统，极大的方便了业主进出地下车库。各单元梯口机内置门禁功能，实现单元门开门控制及开门信息记录存储及查询、打印功能。 控制中心配置管理PC机及管理软件（停车场管理、门禁、车位引导） ，实现停车场系统统一管理、查询、打印功能。在收费方面，采用了万能收费表，针对不同场合的停车场，可采用不同的收费方式及收费标准。
2. 系统的基本功能及特点
远距离蓝牙读卡系统刷卡无需接触，操作更为方便；管理软件全中文菜单式操作界面，操作简单、方便；完善的财务管理功能，自动形成各种报表，使管理人员对每天的收费情况一目了然；可挂接远距离读卡器，单独支架安装；临时车全自动出卡，减少人员操作，自动化程度高；滚动式LED中文电子显示屏提示，使用户和管理者一目了然；出卡系统缺卡、少卡时自动提示；车辆入、出全智能逻辑自锁控制系统，严密控制持卡者进、出场的行为符合“一卡一车”要求；具有防抬杆、全卸荷、光电控制、带准确平衡系统的高品质挡车道闸；高可靠性和适应性的数字式车辆检测系统。
五、综合布线系统总体方案设计说明
本方案根据客户提供的中粮彩云居住宅小区智能化系统图纸为依据、结合社区实际情况及当前网络发展状况而设计的。网络中心与各栋口之间走多模光纤跑100M，其中网络中心是整个网络的主核心系统，使用超五类双绞线100M到户。整个网络采用层次化和模块化的设计原则，可以划分VLAN方式确保网络安全和高管理性。
1、综合布线系统设计结构示意
2、系统设计说明
中心机房交换机可选用千兆交换机，置于机房中心。它的配置为24个100M端口、可网管、可堆叠的高性能交换机，连接VOD服务器和其他各楼的二级交换机。每栋楼布线系统的工作区子系统由各个信息点区域构成。在相应的墙面安装86标准双口面板，可支持100Mbps的信息传输。每栋楼栋管理中心至到各用户工作区信息点间的电缆构成，高速数据传输采用超五类阻燃非屏蔽双绞线（ULP），水平子系统连接楼栋内管理间和信息插座。
六，结语
随着科技的进步， 住宅小区的智能化将更多的运用到小区的规划建设中，设计方案也会随着技术的进步和用户的需求而不断的发展，但是住宅小区智能化的建设是一项多学科交融的前沿性的系统研究，在项目实施过程中也会遇到各种各样的技术难题，这就需要各方及时协调沟通，同时也要各方不断的总结技术经验，这样才能做出优质的工程。
参考文献：
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目前，科学技术发展迅速，借助飞速发展的网络和信息技术，人们可以足不出户地纵览全球。为了适应信息化的需求，科研机构将智能化的理念引入小区管理，并进一步引入家庭，从而产生了智能家居的概念。将手机通信和以太网通信技术引入智能家居的设计，恰好利用了现有的良好的通信条件，使在外的业主能及时了解家中的安全，提高业主的安全感，而且通过手机实时控制家电，提高了业主生活的舒适度。
本文提出了基于嵌入式系统ARM10的智能控制平台的设计，功能包括了短信控制家电，传感器探测非正常环境并且通过手机短信告知业主，以及以太网实时视频监控等功能。
2 系统设计方案
2.1 硬件总体设计框图
根据上文的功能需要，设计出由ARM10为控制核心，单片机控制的家电控制模块和传感器报警模块，并且包含GSM通信模块的智能家居系统，硬件结构框图如图2-1所示。
2.2 控制核心选择
智能家居控制系统采用如图2-2所示的XSBase270作为开发平台，该平台基于Intel®高性能的PXA270处理器，支持Windows CE和Linux等嵌入式操作系统，是针对教学和实验的多功能实验平台。
PXA270处理器的最高主频可达520MHz，且该处理器被加入了Wireless MXX技术，大大的提高了多媒体处理能力，而且加入了Intel SpeedStep动态电源管理技术，在保证CPU性能的前提下，最大限度的降低设备功耗[1]。
XSBase270配置32M FLASH ROM，64M SDRAM，并配备了触摸屏、以太网、USB、串口、CF/MMC、PCMCIA等接口。满足了智能家居系统控制中心的硬件要求。
2.3家电控制板
家电控制板采用AT89C51为控制核心。扩展板的元件布局如图2-3所示，其上有四盏LED分别模拟四种家电，三个按钮模拟三种传感器。其中四盏LED分别连接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3；三个按钮分别连接P2.0、P2.1、P2.2。
2.3.1 串行端口电路
家电控制板采用串口与XSBase270实验箱进行通信，其采用了经典的兼容RS-232标准的MAX232芯片作为串口的电平转换芯片。电路的连接如图2-4所示：
如上图所示，家电扩展板采用的是常用的DB9头作为串口接口，其针脚定义图如图2-5所示：
其中2脚RxD为接收引脚，3脚TxD为发送引脚，GND为信号地引脚。一般情况下普通串口只接这几个引脚；特殊的串口，如蓝牙串口除接上述的三个脚之外，还接了DSR引脚和CTS引脚，是因为蓝牙串口的数据流输出采用这两个脚的信号控制；而其他引脚是跟MODEM相关的。在智能家居系统中，家电控制板接普通串口，GSM模块接蓝牙串口。
RS-232信号相对于信号地而言，在正负电平之间摆动。发送数据时，发送端输出的正电平在+5V到+15V之间，负电平在-5V和-15V之间。无数据传输时，线上为TTL电平。接收器典型的工作电平在+3V~+12V与-3V~-12V。由于发送电平和接收电平的差仅为2~3V左右，所以其共模抑制能力差，加上双绞线的分布电容，信号传输距离最大为15m，最高速率为20kb/s[2]。
MAX232包含2个驱动器、2个接收器和一个电压发生器电路，提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5V TTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。
2.3.2 家电控制电路
家用电器控制的接口电路如图2-7 所示，K1～K4 为继电器，分别控制四路家电的闭合和断开，Q1～Q4 为继电器线圈电流驱动，电路由单片机的P1口进行控制，DD1～DD4 发光二极管用于显示某路控制电路的工作情况，主要为了调试电路而设置。
2.3.3 传感器接口电路
如图2-8 所示，在传感器没有报警信号时，光电耦合芯片处于截止状态，与之相接的单片机端口为低电平；当传感器有报警，传感器输出高电平，此时光电耦合芯片导通，与之相接的单片机端口为高电平，由单片机对报警信号进行采集并做出相应处理。
2.4 GSM通信模块
GSM通信部分采用如图2-9所示的西门子MC35 GSM/GPRS无线模块作为通信工具。它支持EGSM900和GSM1800双频，支持数字、语音、短消息和传真，使用AT指令控制发送短消息。它采用9V直流电源供电，通过RS-232串行端口与XSBase270试验箱连接进行通信。
2.5 视频监控模块
视频采集模块采用使用中星微（Vimicro）公司的ZC0301P芯片的摄像头， ZC0301P芯片可支持USB 1.1接口，硬件最高支持VGA分辨率（640×480）。在VGA模式下可达到15帧/秒速率，在CIF（352×288）和 SIF（320×240）模式下可达到30帧/秒速率。它通过USB接口连接到XSBase270试验箱。
2.6总体软件设计方案
根据智能家居的硬件设计方案，设计出软件的总体设计方案如图2-11所示：
其中:、
（1）家电控制系统和GSM网络通信各自独占一个RS-232串口。家电控制系统接XSBase270的红外串口，GSM模块接蓝牙串口。如图2-12所示。
（2）实时视频监控通过USB摄像头捕捉图像，图像数据通过以太网发送到PC客户端进行图像还原。
（3）以太网通信基于TCP/IP协议，测试环境为局域网，若投入到因特网的应用，则需要在服务端、客户端所在的局域网连接到因特网的网关——即路由器上，要进行端口映射，才可以进行网络的连接。
智能家居系统的软件基于Windows CE 5.0嵌入式操作系统。Windows CE被设计成一种分层结构，从下而上一共分为了硬件层、OEM层、操作系统层和应用层共四个层[3]。这种层次的结构将硬件和软件，操作系统和应用软件隔离开，以便于实现系统的移植。智能家居的软件设计主要是集中在应用层。
3 操作系统的定制
Windows CE 5.0嵌入式操作系统的定制依靠Platform Builder5.0完成。Platform Builder是微软公司设计的用于嵌入式操作平台定制与驱动程序的开发的工具。推出它的目的之一就是让用户可以更好的将嵌入式操作系统移植到特定的目标平台上。
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关键词：ZigBee 智能家居家居内网多方式控制
在现代科技不断发展的时代下，人们的生活质量也在不断提升，对于生活的安全舒适、便捷方面的需求也在逐渐增高，在家庭住宅观念不断优化的理念指引下，智能家居成为了未来住宅的发展趋势和方向，为此，需要研究和开发低功耗、低成本、易于组网和维护的智能家居控制系统，以自动控制技术、计算机技术、通信技术为基础，开发出以物联网为背景的智能家居控制系统，成为新一代生活家居的引领者。
一、AigBee技术综述
ZigBee技术是一种新兴的无线传感器网络新技术，它介于无线标记和蓝牙之间，依照自己的标准，在微小的传感器之间传递和协调各种信息，它是基于IEEE802.15.4低速率无线个人局域网的ZigBee规范，具有性能要求不高、紧凑简单的优点，在网络层、安全层和应用层的架构下，可以最大程度地满足其需求，它弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信的空白，重点在于其丰富而快捷的应用。
二、ZigBee智能家居系统的设计
1、总体框架平台设计
ZigBee智能家居系统平台由硬件平台和软件系统构成，在两者相协调的框架之下，实现快速而高效的ZigBee节点开发和设计。
该系统的软件开发环境主要采用EW，集成C/C++的交叉编译和调试，支持ARM微处理器，在高效安全的可执行代码之下，实现多级优化，从而达到速度和代码尺寸的均衡。在其软件系统中，集成了内核识别插件，可以对各个运行任务的信号灯、邮箱、队列、事件标志等信息，进行全面而细致的了解。在该系统中，主要是按照项目进行管理，可以给项目添加文件，并在程序项目设计之前，要对工程环境进行高效的、个性化的设计，以实现与需求相契合的控制目标。
2、系统设计方案分析
智能家居系统以其先进性和实用性，为人们提供舒适、高效的生活环境，具有良好的开放性特征，其设计方案主要是采用GPRS数据业务接入Internet和短消息的方式，对电脑终端进行控制，还可以通过手机移动终端操控的方式，对智能家居系统进行监控，用户可以随时根据自己的需要对家中各个设备、环境状况等进行查看，弥补了地域限制等问题。在ZigBee技术基础上，进行局域网的组网，通过家居控制器，融合室内局域网和外网GSM，该系统主要包括传感器信号采集模块、家电端控制模块、总控制器等，由传感信号采集信息，并对信号进行分析，确定其是否达到预定报警值，一旦超出预定值，则给传递报警信号给总控制器，总控制器在分辨传感器节点位置的前提下，通过相应算法，进行选择操作，在智能处理的方式下，以短信息的方式通知主人，主人可以及时通过移动终端对家居状况进行查看和了解。具体结构主要为：（1）安防子网。这个子网中包涵四大基础模块，即：温度检测模块、烟雾检测模块、煤气检测模块、人体红外感应模块。（2）灯控子网。在这个子网之中，主要有灯控制模块和窗帘控制模块。（3）总控制器。这是由ZigBee通信模块、主控芯片、GPRS等构成。（4）远程终端。这是用户的移动接收方式，较为简单，可以进行信息的及时接收和控制。
基于ZigBee的智能家居系统的主要功能，具体包括如下内容：（1）煤气泄露监测。在系统节点通过煤气传感器监视的状态下，当煤气浓度达到一定的危险值时，可以将煤气泄露信号传递到总控制器模块之中，系统会立即切断煤气阀门，通过GSM网络将信息传递到用户的移动终端设备上。（2）防盗报警监控。在家居环境受到非法入侵时，如：家中玻璃碎裂、门窗遭受意外入侵等，传感器可以瞬间检测到警情，并将信号传递给总控制器，并在GSM网络下将短消息传达到用户手中，进行报警，及时地防范家中财产的损失。（3）火灾监测。系统的室内感温探测器可以监控到家居环境中的火灾隐患，当检测到火灾的存在时，及时通过GSM网络将信号传递到用户手中，进行报警。（4）病人心电监护。对病人的各项生命体征指标如：血压、心率等，通过监护器将信息传递给总控制器，再以短消息的方式传达给主人，对家中的病人进行监护。
三、ZigBee智能家居控制系统的调试
1、PCB设计调试
对PCB软件的设计软件采用Protel ，它依据改进型的布线规则，如：最短走线、水平、垂直等，同时，优化了内部算法，极大地提升了布线的成功率，避免了短路或网络混乱的现象
2、GSM模块软件调试
在电脑端要对模块进行测试，将模块通过串口连接的方式，与计算机相连接，打开调试软件，并输入命令，在模块正常启动之后，检测网络的信号质量，进行电话呼入的测试，确定与GSM通信所契合的数据帧结构，以帧格式为依据进行编程。
3、ZigBee模块软件调试
这主要采用Chipcon的基于cc2430的开发套件，将协调器端程序进行下载，在协调器商端初始化的状态下，与计算机相连，进行测试。
总之，基于ZigBee的智能家居系统在硬件和软件系统相结合的环境下，可以方便的对家电进行控制和对安防预警，并且测试表明：智能家居系统使用远程控制端或集中控制端都能可靠的对家电进行控制和安防信息的采集，系统具有一定的稳定性和扩展性，可以达到预期目标，满足用户的需求。
参考文献：
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人们对居住环境要求的不断提高，家居智能化已经成为住宅发展的必然趋势。随着物联网技术的兴起，以家庭住宅为平台，利用先进的计算机技术、通信技术、传感器技术、控制技术等，将各种家用电子设备进行集中控制和管理，从而创造出高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。本文以盛群单片机HT66F50为核心，设计了一种基于HOTEK MCU单片机技术的新型智能插座。
2. 系统总体设计方案
2.1系统概述
本设计主要包含HT66F50单片机、TC35通信模块、芯片PT2262、芯片PT2272、继电器及液晶显示模块等，系统设计共分两个模块一个是接受命令模块，一个是无线接收模块。前者主要利用TC35负责接受移动设备（手机）的信息命令，然后将数据交给单片机进行处理；后者主要是接收单片机命令并经单片机转换后通过继电器控制家电设备，实现远距离智能控制家电设备。
2.2 系统硬件电路部分
信号控制部分的功能是：如图1将TC35模块接收到的信号通过串口芯片接口把信号送给HT66F50，单片机收到信号后，通过程序，检测发射芯片PT2262是否动作，然后发送一个返回值，通过短信模块再将信息传给用户，以报告发送的指令是否成功。当发送的指令通过程序处理正常工作后，输出一个信号电平给PT2262，PT2262控制脚收到单片机发出的高电平信号产生动作，通过发射天线发送给接收模块。
本系统设计的是控制四路家用电器，要想控制多路家用电器，只要多做几个无线接收电路，就可以用PT2262和PT2272的16个数据来控制不同的电器，这样，通过无线发射器去控制多个电器的时候，就不会因布线或线太多复杂，只要把接收部分放在不同的电器旁边或直接嵌在电器电源线路中，就可以方便地控制电器。
3 软件部分设计
4 结论
本文介绍了一种新一代智能插座的功能和设计方法，它具有智能控制、本地检测、通信组网等多种功能，将满足智能家居系统和物联网的发展需求。智能插座的应用不能单一实现，它必须与智能家居系统相配套，并在系统中发挥作用。随着智能家居系统的快速发展，智能插座的应用将越来越广泛。
【参考文献】
