智能家居系统总体方案设计

WORD格式智能家居系统总体设计方案

一.引言

智能家居以家居住宅为平台，综合传感器网络、信息

计算融合、自动控制等技术，将与家

庭生活有关的各种应用元素有机地结合在一起，通过综合管理，让家庭生活更舒适、安全、有效、便利和环保。

本文从项目需求和系统功能出发，对智能家居系统进行了分析设计。介绍了系统的总体结

构、工作流程，并对系统进行了功能分拆，进而介绍了各功能子系统的基本设计情况。

本系统以建筑结构复杂的独体别墅为设计目标，可广泛应用于普通家居住宅环境。

二.需求分析

2.1概述

随着社会经济的发展，科技水平及信息化程度的不断提高以及对生活品质的不断追求，人

们对家庭生活方式的革新要求日益强烈。

智能家居系统的应用对家庭生活方式的带来深远影响，

它能提供舒适安全、环保节能、具有高度人性化的生活空间；提供智能化的家居设备控制方式；

提供全方位的信息交换功能；优化人们的生活方式，帮助人

们有效地安排时间；增强家庭生活

的安全性。

家居环境的建筑设计和装修装饰千差万别，不影响建筑格局的前提下，人们要求智能家庭系统安装简单方便，易于维护，可靠性高。智能家居其功能需求主要体现在完善的安全保障、舒适的居住

环境和便利的生活条件及方便的安装操作上。智能家居利用传感器

网络技术，结合互联网及移动通信网络，根据需求通过自组织形式

将

家庭内部的各种设备组成网络，实现人与家居的和谐融合。

其基本功能包括安全防范、环境自

动控制、家电控制、视频监控、讯息交互服务等。

安全防范功能可以实时监控非法侵入、浸水、火灾、燃

气泄露、紧急呼救等事件的发生。

根据光强、温湿度等环境条件的变化，智能家居系统可以对

诸如空调、照明电器等的控制从而

实现家居环境的自动控制。利用视频图像监控功能，业主可

以实时查看家庭现场情况。通过与

电信运营商合作，通过方便快捷方式实现用户与家庭的讯息互动。

2.2系统功能需求

⑴实现安全防范功能，对非法侵入、浸水、火灾、燃气泄露等紧急情况实现报警；

⑵对光强、温湿度等家居环境条件进行检测；

⑶对家庭现场情况进行图像采集并进行计算处理；

⑷各检测、传输设备采用无线方式组成网络进行信息传输；

⑸通过互联网或移动通信网络将检测信息及图片传送至用户；

⑹具有数据本地存储功能，设防、撤防功能；

⑺美观隐蔽、操作简便、易于安装维护。

三.系统总体设计方案

系统由检测设备、传输设备、网关设备组成，检测设备、传输设备和网关设备组成簇树结构的无线传感器网络。系统整体结构如下图所示

2.3检测设备

检测设备包括温湿度、光强、烟雾、燃气、红外、浸水等

传感器检测节点，用以实现安防

及环境条件的。检测设备以房间为单位组成星形网络，根据实

际房间需要决定网络节点数量。组成网络图如下图所示

2.4传输设备

传输设备包括中继节点、路由节点和接收节点（SINK）。中继节点负责以房间为单位的星形网络的建立及维护，将其收来的其下

各节点上报的数据转发至路由节点，同时将来自路由节点的配置

及控制信息转发至每一个节点。该设备主要目的是对无线信号的中

继传输，以保证系统的可靠运行。根据现场实际情况，节点可充当中继器。

路由节点负责以楼层为单位的簇树网络的建立及维护，同时承

担楼层之间多跳簇树网络的路由功能，以实现数据由节点通过无线网络转发至接收节点。接收节点是网关设备中的一个重要组成部分，做为整个系统的协调设备，负责整个网络的建立和维护。其功能是实时、可靠的接收来自系统中各节点的发送的无线数据，同时根据需要对节点发送网关设备的查询控制数据。中继节点与路由节点组成的多跳簇树网络如下图所示。

2.5网关设备

网关设备连接着多个的相互独立的网络，作为智能家居系统

的重要组成部分，管理整个无线监测网络完整的路由表，接收来自传感器网络节点的数据，并对数据进行校正、融合等处理，然后通过操作终端、GPRS 或以太网等传送给业主；同时对于业主所发的指令给予相应的处

理及实现一定的自动控制功能等。网关实现图像的采集处理，并

有显示、输入及数据本地保存等功能。网关设备在系统中位置如下图所示。

四系统工作流程

家庭中根据需要布设一定规模的检测设备和传输设备，检测设备与传输设备组成无线网络。当有非法侵入、浸水、火灾、燃气泄

露等紧急情况发生时，检测设备将检测结果通过传输设备发送给网

关设备，网关设备对检测结果进行处理后发送短信至业主。业主接到短信后可发短信至网关设备，控制网关的报警短信发送和摄像头图像的采集。业主需要传输现场情况图片时，网关设备将抓拍图片发送彩信至业主。业主可发送短信至网关设备查询检测设备的工作情况和检测信息。系统的数据流程如下图所示。

1：检测设备检测紧急情况的发生；

2：检测设备将检测结果发送至传输设备；

3：传输设备将检测结果发送至网关设备；

4：网关设备对检测结果进行处理；

5、6：网关设备、短信中心将检测结果发送至业主；

7、8：业主发送短信通过短信中心至网关设备；

9：网关设备对短息内容进行处理，根据业主需要对检测设备和摄像头进行操作；

10、11：业主需要现场图片，网关设备将抓拍图片通过短信中心发送至业主；

12：业主需要对检测设备进行控制，控制指令通过传输设备发送至检测设备；

13：业主短信操作，如继续获知家居信息，重复7～12流程；

14：根据业主指令，检测设备停止报警或继续检测报警，如继续，重复1～13流程。

五系统总体设计指标

1.实现检测信息种类：非法侵入、浸水、火灾、燃气泄露、光强、温湿度、图像采集；

2.系统工作温度范围：-10~60℃；

3.安全防范检测节点检测事件成功率100％；误报率<1％；

4. 无线频段：433MHz频段；