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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 多網(wǎng)融合的遠(yuǎn)程分布式家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本系統(tǒng)主要由無(wú)線網(wǎng)關(guān)、家電子節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)終端的上位機(jī)軟件組成。用戶可根據(jù)實(shí)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(chǎng)監(jiān)控終端（包括觸摸屏遙控器），對(duì)從無(wú)線網(wǎng)關(guān)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制，從而實(shí)現(xiàn)智能電器、家居環(huán)境監(jiān)測(cè)和安全防護(hù)。在計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端方面，操作者可以通過(guò)由LabView軟件設(shè)計(jì)的人機(jī)交互軟件監(jiān)控家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛，人們的生活質(zhì)量得到很大提升，對(duì)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(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為3C（Computer，Communication，Consumer Electrics，計(jì)算機(jī)、通信與消費(fèi)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(shí)。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(shí)現(xiàn)對(duì)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(wèn)題，成為其廣泛推廣的障礙。本系統(tǒng)從簡(jiǎn)單實(shí)用、安全可靠、價(jià)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(wú)線通信的優(yōu)勢(shì)。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(shí)際需要選擇現(xiàn)有的通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)/全球移動(dòng)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(cè)數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)程終端，基本不存在費(fèi)用和距離的限制?？刹捎貌樵儭⒍〞r(shí)上報(bào)或有異常則上報(bào)的機(jī)制，通信數(shù)據(jù)量少，能滿足實(shí)際需求。系統(tǒng)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離、多要素、多目標(biāo)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(wú)線網(wǎng)關(guān)、家電子節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)終端的上位機(jī)軟件組成。如圖1所示，無(wú)線網(wǎng)關(guān)作為系統(tǒng)的中樞，通過(guò)由nRF24L01模塊組成的星狀無(wú)線個(gè)域網(wǎng)，對(duì)各家電子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。nRF24L01無(wú)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(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證，能在全球通用。用戶可根據(jù)實(shí)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(chǎng)監(jiān)控終端（包括觸摸屏遙控器），對(duì)從無(wú)線網(wǎng)關(guān)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制，從而實(shí)現(xiàn)智能電器、家居環(huán)境監(jiān)測(cè)和安全防護(hù)。在計(jì)算機(jī)監(jiān)控終端方面，操作者可以通過(guò)由LabView軟件設(shè)計(jì)的人機(jī)交互軟件監(jiān)控家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
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)
- 設(shè)計(jì)目的：從簡(jiǎn)單實(shí)用、安全可靠、價(jià)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(wú)線通信的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)一種融合WPANs、GPRS/GSM、Internet和PSTN四種網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程分布式家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。 基本思路和創(chuàng)新點(diǎn)：由ARM7嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的無(wú)線網(wǎng)關(guān)作為家電網(wǎng)絡(luò)中樞，使用nRF24L01短距離無(wú)線通信模塊與各家電節(jié)點(diǎn)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(jì)網(wǎng)關(guān)，STC12C5A60S2單片機(jī)為各家電子節(jié)點(diǎn)的控制核心，輔以nRF24L01短距離無(wú)線通信模塊，組建星狀WPANs，對(duì)相關(guān)家電進(jìn)行數(shù)字智能控制。 技術(shù)指標(biāo)：只要GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，都可以使用手機(jī)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(jī)發(fā)送短消息報(bào)警。
科學(xué)性、先進(jìn)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?jǐn)?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(jiǎn)單組合，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的現(xiàn)場(chǎng)控制。本系統(tǒng)從簡(jiǎn)單實(shí)用、安全可靠、價(jià)廉低耗及可擴(kuò)展性強(qiáng)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(wú)線個(gè)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(fèi)為用戶提供多種便捷的監(jiān)控途徑。通過(guò)移動(dòng)性強(qiáng)、覆蓋面廣的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)“行于外，家就在身邊”。 操作者能夠在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)終端通過(guò)Internet或PSTN訪問(wèn)家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)終端運(yùn)行LabView設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件，它具有友好的人機(jī)交互界面，可以通過(guò)圖形和數(shù)字方式顯示家電運(yùn)行狀況，用戶也可通過(guò)該軟件方便地控制家電。應(yīng)用軟件還能存儲(chǔ)備份家電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的海量數(shù)據(jù)，以供后續(xù)查詢使用
獲獎(jiǎng)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(jìng)賽一等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 作品還在實(shí)驗(yàn)階段，尚未投入生產(chǎn)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片
使用說(shuō)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(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 本作品是通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合。通過(guò)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(jì)，系統(tǒng)能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離、多要素、多目標(biāo)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(wú)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(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)容量大、魯棒性好的優(yōu)勢(shì)；GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得家電網(wǎng)絡(luò)具有實(shí)時(shí)在線、快捷登陸、高速傳輸，且通信資費(fèi)按量計(jì)費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)；PSTN網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性強(qiáng)，通信距離遠(yuǎn)，適合于隧道、地下礦場(chǎng)等GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋的盲點(diǎn)區(qū)域。四種網(wǎng)絡(luò)各具特色，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使得系統(tǒng)達(dá)到精確化、實(shí)時(shí)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(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)控軟件使得操作者可以方便、快捷地訪問(wèn)家電網(wǎng)絡(luò)。
同類課題研究水平概述
- 近年來(lái)，多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)都在積極部署和實(shí)施包含數(shù)字家庭與現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)的發(fā)展計(jì)劃：日本成立ECHONET協(xié)會(huì)和UOPF協(xié)會(huì)，同時(shí)還提出u-Japan計(jì)劃，從標(biāo)準(zhǔn)制定和政策服務(wù)等若干方面支持本國(guó)的數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)；韓國(guó)啟動(dòng)“U-City”重大科技計(jì)劃，支持發(fā)展包括數(shù)字家庭相關(guān)的高科技攻關(guān)項(xiàng)目；歐洲不斷加強(qiáng)對(duì)跨國(guó)高新技術(shù)聯(lián)合研究和開發(fā)的大型計(jì)劃——尤里卡計(jì)劃的支持力度；德國(guó)也推出信息技術(shù)研究計(jì)劃。 國(guó)內(nèi)的中山大學(xué)、華南理工大學(xué)與清華大學(xué)、中國(guó)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(tuán)隊(duì)，承擔(dān)“數(shù)字家庭無(wú)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(jì)算理論體系研究”、“數(shù)字家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及兼容性理論與技術(shù)”等重點(diǎn)項(xiàng)目，取得一系列的突出進(jìn)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(jìn)行智能家居系統(tǒng)的研發(fā)。 由于智能網(wǎng)絡(luò)家電蘊(yùn)涵著巨大的商機(jī)，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(diǎn)。智能網(wǎng)絡(luò)家電遙控監(jiān)控系統(tǒng)（INARMS）設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的目的，就是為這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域搭建一個(gè)商業(yè)化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，摸索一條走向市場(chǎng)的道路。目前，智能網(wǎng)絡(luò)家電的國(guó)際國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尚未真正成熟。各大廠商和相關(guān)組織機(jī)構(gòu)正在著手建立和制定設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 國(guó)內(nèi)外許多企業(yè)都積極開發(fā)數(shù)字家庭無(wú)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(wú)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(gè)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(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)連接，隨時(shí)隨地提供方便、安全、快樂(lè)和適宜的居住環(huán)境。 總體而言，國(guó)內(nèi)外的家庭無(wú)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(yǔ)音和圖像服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智能家居、安全防護(hù)等功能。幾乎所有的產(chǎn)品都沒(méi)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(shí)，反而抬高產(chǎn)品價(jià)格，國(guó)內(nèi)普通階層的消費(fèi)者根本承受不起，因此暫時(shí)無(wú)法享受科技進(jìn)步給我們家居生活帶來(lái)的好處。
