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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 無線自組網(wǎng)家居智能化系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 該作品是一種綜合采用ZigBee無線自組網(wǎng)技術(shù)和以ARM為內(nèi)核的無線片系統(tǒng)開發(fā)的無線自組網(wǎng)家居智能化系統(tǒng)，由安防、環(huán)境和遠(yuǎn)程控制等子系統(tǒng)組成?？杉?、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)控制。因?yàn)橄到y(tǒng)采用的是無線通信，所以省去了布線難的麻煩。利用的是先進(jìn)ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)和CC22430系統(tǒng)芯片，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)具有低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、無線傳輸、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且配置靈活、安全可靠。
- 詳細(xì)介紹：
- ZigBee是一種最近新出現(xiàn)的無線通信技術(shù)，以短距離，低功耗，自組網(wǎng)能力等特點(diǎn)在家居系統(tǒng)控制領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)空間。本作品根據(jù)將ZigBee無線技術(shù)應(yīng)用在智能家居上，并通過因特網(wǎng)甚至是手機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控來實(shí)現(xiàn)智能家居設(shè)備的管理這一理念，經(jīng)過分析比較選擇了CC2430芯片，以其為核心開發(fā)了ZigBee無線模塊和開發(fā)底板。設(shè)計(jì)了協(xié)調(diào)器與各RFD傳感與控制節(jié)點(diǎn)的硬件電路，進(jìn)行了PCB板的繪制。運(yùn)用ZigBee協(xié)議棧及IAR開發(fā)工具完成了協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)，組建了智能家居內(nèi)部無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)前端信號(hào)與后端控制器之間的無線連接。結(jié)果表明，用戶通過家庭網(wǎng)關(guān)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理智能家庭設(shè)備，與現(xiàn)有的安防系統(tǒng)相比具有方便靈活及移植性好等特點(diǎn)。高度智能的基于ZigBee的智能家居安防系統(tǒng)簡(jiǎn)單到只要更換開關(guān)就可以完成安裝。 設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)安全可靠、安裝方便、操作簡(jiǎn)單，可匹配連接各種傳感器、煙感器、泄漏探測(cè)器等探頭。并可聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，方便集中防范管理，對(duì)盜警、火警、氣體泄漏、緊急求助等能及時(shí)自動(dòng)處理并通過GSM/GPRS告知用戶。 協(xié)議棧中的網(wǎng)絡(luò)組建主要包括系統(tǒng)初始化，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓潞凸?jié)點(diǎn)通信幾個(gè)方面。家庭網(wǎng)關(guān)是系統(tǒng)的主控設(shè)備，它主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)建立的整個(gè)過程。系統(tǒng)上電后，家庭網(wǎng)關(guān)要采集活動(dòng)節(jié)點(diǎn)信息，并為之分配一個(gè)唯一的節(jié)點(diǎn)號(hào)，完成系統(tǒng)地址表的初始化。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，家庭網(wǎng)關(guān)要與眾多傳感器節(jié)點(diǎn)通信，并對(duì)它們進(jìn)行相應(yīng)的控制。除此之外，家庭網(wǎng)關(guān)必須能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變，如傳感器節(jié)點(diǎn)的插入和拆除，及時(shí)修改網(wǎng)絡(luò)地址表的信息，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自組織功能。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 現(xiàn)代家居對(duì)智能化的要求越來越高，如果有一種技術(shù)能夠集中管理安防、環(huán)境控制、家電控制，甚至能夠無線抄表、照顧老人等問題，那將極大提升人們的生活質(zhì)量與工作效率。ZigBee技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種短距離無線通信技術(shù)。該作品就是采用ZigBee技術(shù)開發(fā)的家居智能化系統(tǒng)，它很好的解決了上述家居生活中的問題，實(shí)現(xiàn)了智能化家居。 創(chuàng)新點(diǎn)：綜合采用ZigBee無線自組網(wǎng)技術(shù)和以ARM為內(nèi)核的無線片系統(tǒng)開發(fā)的無線家居智能化系統(tǒng)，可集中、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)進(jìn)行安防監(jiān)控、環(huán)境控制和家電控制。該系統(tǒng)具有人性化、全天候、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、無線傳輸、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性強(qiáng)，配置靈活、安全可靠等特點(diǎn)。 技術(shù)關(guān)鍵：采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接，并通過嵌入式網(wǎng)關(guān)接入Internet、GSM/GPRS外部網(wǎng)絡(luò)。通過對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜椭悄芗揖泳W(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的分析，系統(tǒng)采用了星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以CC2430芯片為核心器件，設(shè)計(jì)制作了ZigBee節(jié)點(diǎn)的硬件電路板。運(yùn)用IAR開發(fā)工具，完成了星型組網(wǎng)的應(yīng)用程序編寫。 主要技術(shù)指標(biāo)： 數(shù)據(jù)速率： 2.4GHz: 250kpbs; 通信范圍：20－100m 通信時(shí)延：>15ms 信道數(shù)：868/915MHz:11; 2.4G:16; 尋址方式：64比特IEEE地址，8比特網(wǎng)絡(luò)地址 溫度：-40℃－85℃
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)性和先進(jìn)性在于綜合采用了ZigBee無線自組網(wǎng)技術(shù)和以ARM為內(nèi)核的無線片系統(tǒng)開發(fā)了無線家居智能化系統(tǒng)，它由看安防、環(huán)境和遠(yuǎn)程控制等子系統(tǒng)組成，可集中、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)進(jìn)行安防監(jiān)控、環(huán)境控制和家電控制。該系統(tǒng)具有人性化、全天候、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、無線傳輸、安全可靠等特點(diǎn)。解決了目前市場(chǎng)上相關(guān)產(chǎn)品功能單一，系統(tǒng)布線困難，不能相互協(xié)調(diào)和統(tǒng)一控制等技術(shù)難題。 作品采用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接，并通過嵌入式網(wǎng)關(guān)接入Internet、GSM/GPRS外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。通過對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜椭悄芗揖泳W(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的分析，采用了星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并運(yùn)用IAR開發(fā)工具，完成了星型組網(wǎng)的應(yīng)用程序編寫，作品以CC2430芯片為核心器件，設(shè)計(jì)制作了ZigBee節(jié)點(diǎn)的硬件電路板，運(yùn)用ZigBee模塊設(shè)計(jì)制作了通用的節(jié)點(diǎn)核心板及其配套的開發(fā)底板。作品使用的ZigBee協(xié)議棧是完全開源的，它支持2.4GHzIEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 在河北工業(yè)大學(xué)2011“挑戰(zhàn)杯”學(xué)生課外活動(dòng)作品展示中獲得特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物產(chǎn)品 現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明： 用戶可通過ZigBee中心節(jié)點(diǎn)設(shè)置主機(jī)的狀態(tài)： 1、安防功能。有人在家時(shí)，可單獨(dú)設(shè)置防區(qū)，如有人進(jìn)入或者闖入，便可產(chǎn)生報(bào)警。也可設(shè)置為周邊防范狀態(tài)，此時(shí)主機(jī)只接收門窗等周邊傳感器信號(hào)，室內(nèi)傳感器處于非工作狀態(tài)，如周邊有人非法闖入，主機(jī)立即向用戶報(bào)警。 2、環(huán)境控制功能。當(dāng)室內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境指標(biāo)超過設(shè)定指標(biāo)時(shí)，主人可遠(yuǎn)程控制主機(jī)，進(jìn)行溫度、濕度調(diào)節(jié)，以達(dá)到設(shè)定指標(biāo)。 綜合采用ZigBee無線自組網(wǎng)技術(shù)和以ARM為內(nèi)核的無線片系統(tǒng)（SOC）開發(fā)的無線家居智能化系統(tǒng)，可集中、實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、自動(dòng)進(jìn)行安防監(jiān)控、環(huán)境控制和家電控制。該系統(tǒng)具有人性化、全天候、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、無線傳輸、網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性強(qiáng)，配置靈活、安全可靠等特點(diǎn)。 市場(chǎng)分析與經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 該作品適用范圍廣，可通過不同節(jié)點(diǎn)配置應(yīng)用于普通家庭、學(xué)校、精密車間、寫字樓等家居和辦公場(chǎng)所。
同類課題研究水平概述
- 目前，世界上處于領(lǐng)先地位的安防系統(tǒng)當(dāng)屬Honeywell Security公司開發(fā)的Honeywell智能家居系統(tǒng)。Honeywell智能家居系統(tǒng)（Home network system）是基于TCP/IP協(xié)議和Ethernet網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的全數(shù)字化智能家居平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上集成了豐富的居住環(huán)境控制及安防功能，各種功能有機(jī)統(tǒng)一。Honeywell傳輸介質(zhì)為總線型，布線困難，而且為主機(jī)式集中控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的擴(kuò)展性能有限，現(xiàn)今處于應(yīng)用階段的主要還是那些功能相對(duì)獨(dú)立的有線系統(tǒng)，各子系統(tǒng)不能相互協(xié)調(diào)，網(wǎng)絡(luò)是封閉的，只是將原有各獨(dú)立系統(tǒng)簡(jiǎn)單的堆砌在一起，嚴(yán)格意義上講，不符合智能家居系統(tǒng)的含義。智能家居系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)多功能開放的技術(shù)系統(tǒng)，眾多的功能子系統(tǒng)間還要具有協(xié)同配合的能力和便于增容的能力，基于無線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)部分功能，有待于集成，如丹麥NESA公司實(shí)施的基于ZigBee技術(shù)的自動(dòng)抄表（AMR）系統(tǒng)、瑞典在哥特堡（Gothenburg）實(shí)施的基于ZigBee家戶的自動(dòng)抄表系統(tǒng)。 開放的無線網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)高度集成化是家居智能化的發(fā)展趨勢(shì)。ZigBee技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種短距離無線通信技術(shù)，具有短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、安全可靠、自組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。盡管國(guó)內(nèi)不少人已經(jīng)開始關(guān)注ZigBee這門新技術(shù)，而且也有不少單位開始涉足ZigBee技術(shù)的開發(fā)工作。但由于ZigBee 本身是一種新的系統(tǒng)集成技術(shù)，應(yīng)用軟件開發(fā)必須和網(wǎng)絡(luò)傳輸、射頻技術(shù)和底層軟硬件控制技術(shù)結(jié)合在一起，難度較大。到目前為止，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)并沒有真正像國(guó)外那樣得到廣泛應(yīng)用。但是，由于ZigBee技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)是家居智能化發(fā)展的必然趨勢(shì)。
