智能家居系统总体方案设计样本

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兀素有机地结合在一起，经过综

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。

.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，根据需求经过自组织形式将

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。

安全防范功能能够实时监控非法侵入、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，智能家居系统能够对诸如空调、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，业主能够实时查看家庭现场情况。经过与

电信运营商合作，经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经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

3.1 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

Room 11

3.2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

数据由节点经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。

3.3 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，然后经过操 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。

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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经过传输设

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。

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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:业主发送短信经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经过短信中心发送至业主；

12:业主需要对检测设备进行控制，控制指令经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 °C ；