1、 编 号： 审定成绩： 重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：家居物联网安全系统的研究学 院 名 称 ：学 生 姓 名 ：专 业 ：班 级 ：学 号 ：指 导 教 师 ：答辩组 负责人 ：填表时间： 年 月重庆有电大学教务处制重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- I -摘 要物联网正在以超越“爆炸”的速度发展，其对世界的影响也是越来越明显。智能家居是现代家居生活的一种趋势，以至于在第三届中国国际物联网（传感器网络）博览会上，家居智能作为“十二五”规划中工信部主推应用领域之一，家居系统产品或网络家居得以展示，物联网技术在智能家居方面的应用已经初见成效。随着物联网技术在智能家居系统中的应用不
2、断成熟，考虑到智能家居系统中存在的一些安全问题，例如“如何对住宅环境进行实时监测” ，以及现有家居安全系统存在的局限性，一种基于物联网的高度网络化智能家居安防系统被设计出来。该智能家居安防系统是针对对非授权访问进行检测、拦截和报警进行设计。本设计涉及到两个节点（CC2530 芯片为主控芯片的开发板） ，一个用作协调器节点，一个用作终端设备；协调器负责组建网络，并维护网络，与 PC 电脑相连，终端设备负责控制各个功能模块的正常工作，并把数据传递给协调器节点。另外功能模块主要有温湿度采集模块、烟雾检测模块、继电器模块和人体红外传感模块。本文主要从理论和原理方面对家居物联网的安全系统进行研究，另外也
3、从硬件方面做了很简易的家居环境安全监测系统。【关键词】智能家居系统 物联网技术 家居安防 传感器网络重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- II -目 录前 言 .1第一章 智能家居 .2第一节 智能家居的概述 .2第二节 国内外智能家居的发展状况 .2一、国内智能家居的现状 .2二、国内的相关政策 .3三、国外智能家居的现状 .3第三节 智能家居中的安全问题 .4第四节 本章小结 .5第二章 基于物联网的智能家居系统 .6第一节 物联网技术 .6第二节 IEEE 802.5.4/ZigBee 无线通信标准 .7一、IEEE 802.15.4 标准简介 .7二、ZigBee 标准简介 .8第三节
4、家居物联网安全系统的研究 .10一、家居物联网系统 .10二、系统安全问题的研究 .11第四节 本章小结 .11第三章 课题的硬件描述 .12第一节 设计总框图 .12第二节 CC2530 芯片及最其小系统介绍 .12一、CC2530 芯片简介 .12二、CC2530 最小系统组成 .14第三节 功能模块介绍 .15一、温湿度检测模块 .15二、烟雾检测模块 .17三、人体红外探测模块 .18四、光敏传感器模块 .19五、显示模块 .20六、继电器模块 .22第四节 本章小结 .23重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- III -第四章 课题的软件描述 .24第一节 总体流程 .24第二节 无线
5、网络节点软件设计 .25一、无线传感器和控制节点软件设计 .25二、网络协调器节点软件设计 .25第三节 功能模块的软件设计 .26一、烟雾检测模块 .26二、红外人体感应模块 .28三、温湿度检测模块 .29第四节 本章小结 .29第五章 系统测试 .30第一节 网络测试 .30第二节 烟雾检测模块测试 .31第三节 ZigBee 管理系统界面 .32第四节 本章小结 .34第六章 总结 .35致 谢 .36参考文献 .37附 录 .38一、英文原文 .38二、英文翻译 .46三、源程序 .52重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 1 -前 言智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信
6、技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理化系统，提高家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并保证环保节能的居住环境 1。智能家居又称智能住宅，通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统 2。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安
7、全。智能家居系统集综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术和音、视频技术与一体的将家居生活有关的设备集成的一个综合性系统。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模
8、块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面 3。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 2 -第一章 智能家居第一节 智能家居的概述智能家居是在互联网的影响下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制设备、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等）连接到一起，给家居生活提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监控、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多功能和手段。与传统家居相比较，智能家居不仅
9、具有普通家居的居住功能，还兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、便利、舒适、安全、环保的居住环境，提供全方位的信息交互功能。帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至还为各种能源费用节约资金。智慧家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到 1984年美国联合科技公司（United Technologies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（conneticut ）哈特佛市（Hartford ）的CityPlaceBuilding 时，才
10、出现了首栋的“智能型建筑” ，从此就解开了全世界各国相争建造智能家居的序幕 1。第二节 国内外智能家居的发展状况 一、国内智能家居的现状智能家居作为一个新生产业，处于一个导入期和成长期的临界点，市场消费观念还未形成，但随着智能家居市场推广普及的进一步落实，培育起消费者的使用兴趣，智能家居市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景是光明的。正因为如此，国内相关企业越来越重视对智能家居行业市场的研究。智能家居至今在我国已经经历了近 12 年的发展，从人们最初的梦想，到今天真实的走进我们的生活，经历了一个艰难的过程。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 3 -智能家居在我国的发展经历大致可以分为四个阶段：萌
11、芽期、开创期、徘徊期和融合演变期。萌芽期是智能家居在我国的第一个发展阶段，整个行业还处于一个熟悉概念和认识产品的阶段；开创期期间我国成立了多家智能家居研发生产企业。智能家居的市场营销、技术培训体系逐渐完善起来；徘徊期由于在开创期期间智能家居企业的野蛮成长和恶性竞争，给智能家居行业带来了极大的负面影响。同时，国外智能家居品牌局部进入中国市场；融合演变期市场明显出现增长的势头，在 2011 年以后，智能家居一方面进入一个相对快速的发展阶段，另一反面协议与技术标准开始主动互通和融合，使智能家居行业的发展更加快速。二、国内的相关政策截止 2013 年，全球范围内信息技术创新不断加快，信息领域的新产品、
12、新服务和新业态大量涌现，不断激发新的消费需求，成为日益活跃的消费热点。我国的市场规模非常的庞大，也正处于居民消费升级和信息化、工业化、城镇化、农业现代化加快融合发展的阶段，信息消费具有良好的发展基础和巨大的发展潜力。我国政府为了推动信息化、智能化城市发展在 2013 年 8月 14 日发表了关于促进信息消费扩大内需的若干意见，大力普及宽带、宽带提速，加快推动信息消费持续增长，这都为智能家居、物联网行业的发展打下了坚实的基础。鼓励智能终端产品创新发展。面向移动互联网、云计算、大数据的热点，加快实施智能终端产业化工程，支持研发智能手机、智能电视等终端产品，促进终端与服务一体化发展。支持数字家庭智能
13、终端研发及产业化，大力推动数字家庭示范应用和数字家庭产业基地建设。鼓励整机企业与芯片、器件、软件企业协作，研发各类新型信息消费电子产品。支持电信、广电运营单位和制造企业通过定制、集中采购等方式开展合作，带动智能终端产品竞争力提升，夯实信息消费的产业基础。三、国外智能家居的现状自从世界上第一幢智能建筑 1984 年在美国出现以后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚的经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等经济发达国家都有广泛的应用。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 4 -1998 年 5 月新加坡举办的“98 亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上
14、，通过在场内模拟“未来之家” ，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和软件配置等。比尔盖茨的家是国外第一个使用智能家居的家庭，至今已经快有 30 年的历史了，智能家居控制系统也逐渐进入人们的视野中，也让更多的人了解和尝试这么一个新鲜的事物。第三节 智能家居中的安全问题随着人们居住环境的升级，人们越来越重视自己的个人安全和财产安全，对人、家庭以及住宅的小区的安全方面提出了更高的要求；同时，经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急剧增加，
15、给城市的社会治安增加了新的难题，要保障小区的安全，防止偷抢事件的发生，就必须有自己的安全防范系统，人防的保安方式难以适应我们的要求，智能安防已成为当前的发展趋势。智能家居系统中的安全防范措施一般包括视频监控、设置门禁系统和防盗报警。视频监控是对主要的出入口通道以及家中比较重要的地方进行监控，该方式有效地对家居环境进行监控。设置门禁系统，可以有效地阻止“非授权入侵” 。防盗报警是在门禁系统中的一个扩展功能，当有陌生人妄想以强硬的手段进入到房屋内时，我们的防盗报警系统可以在他触动门禁系统的同时，警报响起，当然更加完善的系统还可以给房子主人发送短信，提醒他家中有陌生人闯入，同时给小区保安室也发一条短
16、信，告知他小区有安全隐患发生。智能安防系统也是一个不小的系统，在进行具体的设计的时候需要考虑到很多实实在在的问题，例如系统集成化问题。从当前的发展现状来看，各类智能家居的安全防范措施的发展还处于起步阶段，各有利弊，这就需要我们对这些进行总结，探索一种安全系数高、价格较低的安防系统，从而为人们提供一个安全、舒适的生活环境。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）- 5 -第四节 本章小结本章主要对智能家居作一个大概的介绍，这包括智能家居系统的功能以及智能家居在国内外的发展现状，并对智能家居的发展前景是非常看好的。智能家居系统是一个庞大的系统，在这个系统中，综合应用了很多的技术手段，包括综合布线技术、计算机网络技术、网络通信技术以及无线传感器网络技术等。智能家居行业在国内发展的时间也还不是很长，但是取得的成就是无可非议的，但是，智能家居各方面的功能也还不是很完善，智能家居安防系统就是一例，所以才有本文对家居物联网安全系统的研究这么一个课题。
