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基本信息
- 項目名稱：
- 新概念小區(qū)一體化系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 新概念小區(qū)一體化系統(tǒng)運用通信交換技術(shù)、語音提示應(yīng)答等技術(shù)，通過一個小區(qū)主控服務(wù)器，替代小區(qū)中眾多住戶的家庭服務(wù)器，實現(xiàn)原有的智能家居和智能小區(qū)的基本控制、安防等功能。系統(tǒng)分為主控服務(wù)器、ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)和家庭終端接口模塊三大部分。主控服務(wù)器同時與公共電話網(wǎng)、手機(jī)GSM網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)相連，使不同的住戶以多種方式控制自己家中的設(shè)備。ZigBee網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了主控服務(wù)器與家庭終端接口模塊的通信。
- 詳細(xì)介紹：
- 傳統(tǒng)的智能家居模式中，一戶家庭需要安裝一套獨立的智能家居系統(tǒng)，每套系統(tǒng)都需要一個的獨立家庭服務(wù)器作為家庭設(shè)備的控制中心，管理中心和數(shù)據(jù)存儲中心。這就造成單套系統(tǒng)市場價格較高、安裝復(fù)雜。由于獨立的家庭服務(wù)器只由單個家庭使用，造成服務(wù)器資源空閑率較高，而且不便于物業(yè)與用戶之間信息交流，阻礙了智能家居系統(tǒng)的大面積推廣使用。 為了解決傳統(tǒng)智能家居模式中存在的諸多問題，我們設(shè)想用一個集中的小區(qū)主控服務(wù)器，取代小區(qū)中眾多住戶的家庭服務(wù)器以實現(xiàn)原有的智能家居功能。新接入用戶無需購買家庭服務(wù)器，僅需安裝家庭控制端接口模塊。這樣可以降低單個用戶的使用成本、提高小區(qū)整體的服務(wù)器資源利用率。 基本思路： 使用一個主控服務(wù)器取代小區(qū)中眾多住戶的家庭服務(wù)器。由主控服務(wù)器負(fù)責(zé)整個小區(qū)信息的 收集?分析、處理?產(chǎn)生對應(yīng)操作 的任務(wù)。 用戶家中安裝的控制端模塊連接用電設(shè)備。主控服務(wù)器與家庭控制端模塊通過小型無線局域網(wǎng)相連，實現(xiàn)與家庭各電器終端模塊的數(shù)據(jù)傳輸；主控服務(wù)器同時與小區(qū)的以太網(wǎng)以及公用電話交換網(wǎng)相連接。 用戶可以通過電話、網(wǎng)頁、手機(jī)軟件等多種方式控制家用設(shè)備；當(dāng)家中出現(xiàn)異常狀況時系統(tǒng)可以通過電話、手機(jī)短信等形式向用戶報警，實現(xiàn)基本安防功能；網(wǎng)頁可以將實時采集的數(shù)據(jù)以表格或圖像的方式提供給用戶查看；同時網(wǎng)頁也充當(dāng)了住戶與物業(yè)之間的信息交換的紐帶，如用戶通過網(wǎng)頁進(jìn)行智能家居的接入，查看小區(qū)公告信息，家庭設(shè)備故障報修等。 創(chuàng)新點： 1、用一個主控服務(wù)器取代小區(qū)中眾多住戶的家庭服務(wù)器：使單個用戶的成本大大降低，使系統(tǒng)的維護(hù)升級更簡單。 2、電話IVR（交互式語音應(yīng)答）控制方式：采用類似于10086語音的流程方式控制家用電器，使得操作簡單、快捷。利用開源Asterisk軟交換項目提供的接口進(jìn)行開發(fā)，將電話的交換技術(shù)用于實現(xiàn)人與物之間的通信，改變電話交換技術(shù)僅用來實現(xiàn)人與人之間通信的模式，可滿足多路電話同時通過IVR方式控制的需求。 3、使用Zigbee協(xié)議組建小區(qū)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)：為了使小區(qū)的所有用戶共用一個主控服務(wù)器同時避免大量布線，該作品使用帶有Zigbee模塊（一種能夠自動組網(wǎng)的無線數(shù)傳模塊）的電器實現(xiàn)自由靈活組網(wǎng)，采用Zigbee的MAC地址來區(qū)分電器的歸屬用戶。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、實現(xiàn)Asterisk軟交換服務(wù)與公共電話網(wǎng)的連接。包括用于信號轉(zhuǎn)換的硬件電路卡的定制、驅(qū)動配置以及Asterisk接口配置。 2、IVR（交互式語音應(yīng)答）動態(tài)流程使用vxml（Voice Extensible Makeup Language）描述。編程實現(xiàn)動態(tài)傳遞vxml文件流給解析器的形式來描述流程，同時運用TTS（文字生成語音）組件生成提示語音。 3、Web應(yīng)用程序平臺與數(shù)據(jù)庫的開發(fā)。采用LAMP架構(gòu)，包括Apache的配置，數(shù)據(jù)庫設(shè)計開發(fā)、頁面設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)。 4、采用Zigbee自組網(wǎng)絡(luò)。Zigbee模塊的傳輸參數(shù)的設(shè)定與優(yōu)化，編寫Zigbee模塊與主控服務(wù)器及家庭終端模塊的接口程序。 5、家庭終端接口模塊設(shè)計。使用NRF模塊、微控器等組建室內(nèi)微型局域網(wǎng)連接分布的傳感器構(gòu)建報警檢測裝置； 6、Android手機(jī)軟件平臺開發(fā) 。在服務(wù)器端，采用內(nèi)嵌TCP/IP技術(shù)，及TCP服務(wù)器內(nèi)嵌子TCP服務(wù)器的方法，實現(xiàn)消息的實時傳輸。 主要技術(shù)指標(biāo)： 控制時間延遲: 0～0.7s 樣機(jī)支持的同時電話使用人數(shù): 4 數(shù)據(jù)采集時間間隔： 5s Zigbee模塊最大組網(wǎng)距離： 90m Zigbee 模塊傳輸速率： 250KB/S Apache網(wǎng)站服務(wù)器設(shè)定的同時在線連接數(shù)： 150 50戶使用時相比于傳統(tǒng)模式降低功耗：450W～1700W
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 傳統(tǒng)的智能家居模式中，一戶家庭需要安裝一套獨立的智能家居系統(tǒng)，每套系統(tǒng)都需要一個的獨立家庭服務(wù)器作為家庭設(shè)備的控制中心，管理中心和數(shù)據(jù)存儲中心。這就造成單套系統(tǒng)市場價格較高、安裝復(fù)雜。由于獨立的家庭服務(wù)器只由單個家庭使用，造成服務(wù)器資源空閑率較高，而且不便于物業(yè)與用戶之間信息交流，阻礙了智能家居系統(tǒng)的大面積推廣使用。 為了解決傳統(tǒng)智能家居模式中存在的諸多問題，我們設(shè)想用一個集中的小區(qū)主控服務(wù)器，取代小區(qū)中眾多住戶的家庭服務(wù)器以實現(xiàn)原有的智能家居功能。新接入用戶無需購買家庭服務(wù)器，僅需安裝家庭控制端接口模塊。這樣可以降低單個用戶的使用成本、提高小區(qū)整體的服務(wù)器資源利用率。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 先進(jìn)性： 1、系統(tǒng)采用一個小區(qū)主控服務(wù)器的模式，與現(xiàn)有的一個家庭一個控制主機(jī)的模式相比，總體功耗降低比較明顯，為住戶提供信息處理的能力更強(qiáng)，維護(hù)、更新更方便，資源利用率明顯提高。 2、控制方式的多樣化，實時性好，提供了基于Asterisk的電話語音提示操作、LAMP架構(gòu)的網(wǎng)頁操作、手機(jī)軟件操作等多種方式， 不同于現(xiàn)有的很多智能家居系統(tǒng)只提供單一的控制方式。 3、采用不同的報警觸發(fā)機(jī)制，用戶自定義報警方式以及報警門限，可以選擇電話語音或者短信的方式向住戶報警，系統(tǒng)內(nèi)置GSM模塊，為住戶提供報警或提醒功能。 4、Zigbee無線自組網(wǎng)，相比于現(xiàn)有的布線方式，操作簡單，價格低廉，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩愿摺? 5、Asterisk的數(shù)據(jù)交換能力強(qiáng)，為住戶與物業(yè)之間提供普通的語音通信，內(nèi)置的GSM模塊滿足物業(yè)向用戶發(fā)送消息的需求。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1.西安電子科技大學(xué)第二十二屆星火杯特等獎。(證書見附加材料) 2.教育部科技查新站（G10）在2011年對該項目的查新結(jié)論為：“將asterisk應(yīng)用于智能家居在國內(nèi)未見公開文獻(xiàn)報道”；“利用編程對IVR動態(tài)復(fù)雜流程進(jìn)行描述”在國內(nèi)未見公開文獻(xiàn)報道。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 適用范圍： 1、普通小區(qū)的智能家居與智能小區(qū)一體化建設(shè)。 2、工業(yè)多用戶多線程多點的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集。 推廣前景的技術(shù)性說明： 該系統(tǒng)適用于普通小區(qū)的家居智能化及小區(qū)的智能化、信息化建設(shè)。該系統(tǒng)還可以在小區(qū)內(nèi)建立小區(qū)園林灌溉系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、車庫管理系統(tǒng)等，同時Asterisk強(qiáng)大的數(shù)據(jù)交換功能可以提供住戶與物業(yè)、住戶與住戶之間的通話功能，實現(xiàn)樓宇對講等。 市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測： 主控服務(wù)器約8000元，加上每年各項入網(wǎng)費3000元，可以滿足50戶左右的家庭實現(xiàn)智能家居，十年之內(nèi)平均每個用戶不到800元。按每戶10個電器，每個Zigbee接入模塊100元計算，十年之內(nèi)總費用低于2000元。這將極大地使智能家居家居得到普及。目前中國家庭總戶數(shù)約為3.48億戶，若10%的家庭使用該系統(tǒng)，將為智能家居領(lǐng)域帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)外智能家居與智能小區(qū)幾乎是兩個不同的研究方向。 “智能家居”致力于以家庭住宅為平臺，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理、控制于一體，利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、電力自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、無線電技術(shù)，將與居家生活有關(guān)的各種設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來，經(jīng)過智能家居幾十年的發(fā)展，從其技術(shù)角度來看大致可分為 ：基于X-10協(xié)議的電力載波系統(tǒng)、總線制系統(tǒng)、以及無線系統(tǒng)。 廣州未來屋數(shù)碼科技有限公司旗下的GKB美國研發(fā)中心和GKB中國研發(fā)中心在2003年共同研發(fā)的“GKB數(shù)碼屋”是目前國內(nèi)智能家居的領(lǐng)導(dǎo)產(chǎn)品；在技術(shù)方面，采用了雙向智能顯示和手機(jī)GPRS在線監(jiān)控即時控制的特點。用戶可以在家中，通過移動控制液晶面板查詢家居的燈光和電器的狀態(tài)，同時進(jìn)行即時控制。在外時，通過手機(jī)GPRS上網(wǎng)和電腦上網(wǎng)登陸家庭控制界面即可查詢和控制；除此之外，一個家庭使用一根專用的電話線連接公用電話網(wǎng)絡(luò)，用戶可以通過電話、手機(jī)遠(yuǎn)程開燈、控制空調(diào)等電器。 但是“GKB數(shù)碼屋”同樣是采用一個家庭使用一個家庭服務(wù)器的模式來作為家庭的控制中心與數(shù)據(jù)存儲中心，造成GKB數(shù)碼屋的價格居高不下，用戶需要調(diào)控操作復(fù)雜的家庭服務(wù)器，安裝調(diào)試使用不夠方便 ，而且資源不能被動態(tài)分配，大多數(shù)時候造成服務(wù)器空載，資源利用率較低。 而國內(nèi)外的“智能小區(qū)”的研究大多致力于一個多功能的系統(tǒng)的研究，每個功能子系統(tǒng)都可以單獨使用。諸多功能子系統(tǒng)具有協(xié)同配合的能力。這些系統(tǒng)包括：小區(qū)對講系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、小區(qū)周界防范系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、停車場系統(tǒng)、自動抄表系統(tǒng)等等。所有的這些系統(tǒng)絕大部分是為整個小區(qū)提供公共服務(wù)的，小區(qū)住戶能夠自主使用到的智能化系統(tǒng)只占很小一部分。因此，現(xiàn)在的智能小區(qū)很大程度上是“智能物業(yè)”，卻對小區(qū)真正的主人——住戶——關(guān)注不夠，并不能很好滿足家庭住戶對智能化家居的需求。
