基本信息
- 項目名稱：
- 多網(wǎng)融合的遠程分布式家庭無線網(wǎng)絡(luò)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本系統(tǒng)主要由無線網(wǎng)關(guān)、家電子節(jié)點和計算機終端的上位機軟件組成。用戶可根據(jù)實際需要選擇現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)、Internet、PSTN網(wǎng)絡(luò)或者現(xiàn)場監(jiān)控終端（包括觸摸屏遙控器），對從無線網(wǎng)關(guān)傳輸過來的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測、控制，從而實現(xiàn)智能電器、家居環(huán)境監(jiān)測和安全防護。在計算機監(jiān)控終端方面，操作者可以通過由LabView軟件設(shè)計的人機交互軟件監(jiān)控家庭無線網(wǎng)絡(luò)。
- 詳細介紹：
- 隨著經(jīng)濟的騰飛，人們的生活質(zhì)量得到很大提升，對家庭居住環(huán)境在舒適、安全和便捷方面的要求也日益提高。電子信息、計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為3C（Computer，Communication，Consumer Electrics，計算機、通信與消費電子產(chǎn)品）融合創(chuàng)造客觀條件，物聯(lián)網(wǎng)中的“數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)”成為現(xiàn)實。數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)分為家庭數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和家庭控制網(wǎng)絡(luò)，后者主要實現(xiàn)對各種常用家電的控制、調(diào)節(jié)以及家居安全的監(jiān)控。 絕大多數(shù)家庭網(wǎng)絡(luò)存在成本高昂的問題，成為其廣泛推廣的障礙。本系統(tǒng)從簡單實用、安全可靠、價廉低耗的角度出發(fā)，在不改造原有家電設(shè)備和線路的情況下，可充分發(fā)揮無線通信的優(yōu)勢。系統(tǒng)由LPC2148嵌入式芯片控制GPRS/GSM模塊、嵌入式Modem，使用者可根據(jù)實際需要選擇現(xiàn)有的通用分組無線服務(wù)技術(shù)/全球移動通訊系統(tǒng)（General Packet Radio Service/Global System for Mobile communications，GPRS/GSM）網(wǎng)絡(luò)、Internet或者公共交換電話網(wǎng)絡(luò)（Public Switched Telephone Network，PSTN），將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給遠程終端，基本不存在費用和距離的限制?？刹捎貌樵?、定時上報或有異常則上報的機制，通信數(shù)據(jù)量少，能滿足實際需求。系統(tǒng)能夠進行遠距離、多要素、多目標的家電設(shè)備、家居環(huán)境數(shù)據(jù)采集、傳輸、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布及綜合應(yīng)用。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)主要由無線網(wǎng)關(guān)、家電子節(jié)點和計算機終端的上位機軟件組成。如圖1所示，無線網(wǎng)關(guān)作為系統(tǒng)的中樞，通過由nRF24L01模塊組成的星狀無線個域網(wǎng)，對各家電子節(jié)點進行數(shù)據(jù)監(jiān)測。nRF24L01無線模塊工作在2.4GHz的ISM（Industrial Scientific Medical，工業(yè)科學(xué)醫(yī)學(xué)）頻段，無需申請許可證，能在全球通用。用戶可根據(jù)實際需要選擇現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)、Internet、PSTN網(wǎng)絡(luò)或者現(xiàn)場監(jiān)控終端（包括觸摸屏遙控器），對從無線網(wǎng)關(guān)傳輸過來的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測、控制，從而實現(xiàn)智能電器、家居環(huán)境監(jiān)測和安全防護。在計算機監(jiān)控終端方面，操作者可以通過由LabView軟件設(shè)計的人機交互軟件監(jiān)控家庭無線網(wǎng)絡(luò)。
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
- 設(shè)計目的：從簡單實用、安全可靠、價廉低耗的角度出發(fā)，在不改造原有家電設(shè)備和線路的情況下，充分發(fā)揮無線通信的優(yōu)勢，設(shè)計一種融合WPANs、GPRS/GSM、Internet和PSTN四種網(wǎng)絡(luò)的遠程分布式家庭無線網(wǎng)絡(luò)。 基本思路和創(chuàng)新點：由ARM7嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的無線網(wǎng)關(guān)作為家電網(wǎng)絡(luò)中樞，使用nRF24L01短距離無線通信模塊與各家電節(jié)點通信，組建星狀WPANs。 技術(shù)關(guān)鍵：使用ARM7嵌入式系統(tǒng)LPC2148設(shè)計網(wǎng)關(guān)，STC12C5A60S2單片機為各家電子節(jié)點的控制核心，輔以nRF24L01短距離無線通信模塊，組建星狀WPANs，對相關(guān)家電進行數(shù)字智能控制。 技術(shù)指標：只要GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，都可以使用手機監(jiān)控家電網(wǎng)絡(luò)；家電網(wǎng)絡(luò)有異常，網(wǎng)關(guān)可在5s內(nèi)向手機發(fā)送短消息報警。
科學(xué)性、先進性
- 隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已步入真正的發(fā)展期。目前，大部分數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)只是基于現(xiàn)有的智能家電、安防等產(chǎn)品的簡單組合，只能實現(xiàn)對家電的現(xiàn)場控制。本系統(tǒng)從簡單實用、安全可靠、價廉低耗及可擴展性強的角度出發(fā)，充分利用現(xiàn)有的各種可用網(wǎng)絡(luò)，將家庭無線個域網(wǎng)與GPRS/GSM、Internet 及PSTN融合在一起，做到以用戶為中心，以低廉的通信資費為用戶提供多種便捷的監(jiān)控途徑。通過移動性強、覆蓋面廣的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)“行于外，家就在身邊”。 操作者能夠在遠程計算機終端通過Internet或PSTN訪問家庭無線網(wǎng)絡(luò)。遠程計算機終端運行LabView設(shè)計的應(yīng)用軟件，它具有友好的人機交互界面，可以通過圖形和數(shù)字方式顯示家電運行狀況，用戶也可通過該軟件方便地控制家電。應(yīng)用軟件還能存儲備份家電設(shè)備運行過程中的海量數(shù)據(jù)，以供后續(xù)查詢使用
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 嘉應(yīng)學(xué)院第十一屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 作品還在實驗階段，尚未投入生產(chǎn)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物，現(xiàn)場演示，圖片
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)濟效益預(yù)測
- 本作品是通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)和計算機技術(shù)的完美結(jié)合。通過WPANs、GPRS/GSM和PSTN等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的系統(tǒng)集成與優(yōu)化設(shè)計，系統(tǒng)能夠進行遠距離、多要素、多目標的家電設(shè)備、家居環(huán)境數(shù)據(jù)采集、傳輸、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布及綜合應(yīng)用。由nRF24L01無線模塊組建的WPANs具有低功耗、高速率、低成本、高可靠性、組網(wǎng)能力強、網(wǎng)絡(luò)容量大、魯棒性好的優(yōu)勢；GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得家電網(wǎng)絡(luò)具有實時在線、快捷登陸、高速傳輸，且通信資費按量計費的優(yōu)點；PSTN網(wǎng)絡(luò)傳輸實時性強，通信距離遠，適合于隧道、地下礦場等GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的盲點區(qū)域。四種網(wǎng)絡(luò)各具特色，優(yōu)勢互補，使得系統(tǒng)達到精確化、實時化、網(wǎng)絡(luò)化、科學(xué)化的要求。圖形化的觸摸屏遙控器和界面友好的遠程上位機監(jiān)控軟件使得操作者可以方便、快捷地訪問家電網(wǎng)絡(luò)。
同類課題研究水平概述
- 近年來，多個發(fā)達國家和地區(qū)都在積極部署和實施包含數(shù)字家庭與現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)的發(fā)展計劃：日本成立ECHONET協(xié)會和UOPF協(xié)會，同時還提出u-Japan計劃，從標準制定和政策服務(wù)等若干方面支持本國的數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)；韓國啟動“U-City”重大科技計劃，支持發(fā)展包括數(shù)字家庭相關(guān)的高科技攻關(guān)項目；歐洲不斷加強對跨國高新技術(shù)聯(lián)合研究和開發(fā)的大型計劃——尤里卡計劃的支持力度；德國也推出信息技術(shù)研究計劃。 國內(nèi)的中山大學(xué)、華南理工大學(xué)與清華大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等著名大學(xué)及高層次科研院所合作組建研發(fā)團隊，承擔“數(shù)字家庭無線網(wǎng)絡(luò)中若干智能信息處理理論與技術(shù)研究”、“可視媒體智能處理理論與傳輸方法”、“面向數(shù)字家庭的智能計算理論體系研究”、“數(shù)字家庭無線網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及兼容性理論與技術(shù)”等重點項目，取得一系列的突出進展和創(chuàng)新成果。北京科技大學(xué)王志良教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組也在進行智能家居系統(tǒng)的研發(fā)。 由于智能網(wǎng)絡(luò)家電蘊涵著巨大的商機，已經(jīng)成為現(xiàn)代房地產(chǎn)商及電器生產(chǎn)商追逐的熱點。智能網(wǎng)絡(luò)家電遙控監(jiān)控系統(tǒng)（INARMS）設(shè)計與實現(xiàn)的目的，就是為這個應(yīng)用領(lǐng)域搭建一個商業(yè)化的實驗平臺，摸索一條走向市場的道路。目前，智能網(wǎng)絡(luò)家電的國際國家標準尚未真正成熟。各大廠商和相關(guān)組織機構(gòu)正在著手建立和制定設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)接口標準和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 國內(nèi)外許多企業(yè)都積極開發(fā)數(shù)字家庭無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如海爾U-home與杭州電信“我的e家”合作推出“我的e家﹒智慧屋”，讓用戶切身感受到“物聯(lián)網(wǎng)”的無窮魅力；西門子推出“智能家庭網(wǎng)絡(luò)”方案，為用戶提供直觀的家庭生活信息及控制；霍尼韋爾（Honeywell）的網(wǎng)絡(luò)型智能家居系統(tǒng)在功能上是一個高集成化的系統(tǒng)，基本涵蓋智能家居系統(tǒng)的所有功能；LG電子的智慧家居系統(tǒng)“LG HomeNet”將多數(shù)的智慧化設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)來連接，隨時隨地提供方便、安全、快樂和適宜的居住環(huán)境。 總體而言，國內(nèi)外的家庭無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品各具特色，充分利用現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)，給用戶提供視頻、語音和圖像服務(wù)，實現(xiàn)智能家居、安全防護等功能。幾乎所有的產(chǎn)品都沒有考慮中低端用戶的需求，片面追求功能齊全、技術(shù)高端，使得操作很不太方便。有些功能甚至華而不實，反而抬高產(chǎn)品價格，國內(nèi)普通階層的消費者根本承受不起，因此暫時無法享受科技進步給我們家居生活帶來的好處。
