1、本科毕业论文（20 届）Unitor 智能家居系统的设计与实现所在学院 专业班级 软件工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 南京大学金陵学院 毕业设计(论文)i 摘 要随着现代信息技术的发展，互联网的物联化成为时下技术发展的热门方向，物联网也成为我们生活中经常出现的热词。在这种大前提下，智能家居成为这一发展的具体体现。智能家居系统通过物联网技术将家中的各种设备连接到一起，提供家电控制、照明控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、等多种功能和手段。Unitor 将家居设备连接到微型控制器上，搭配上一些如传感器之类的外部设备，就使得一个简单的家居变得智能化，自动化。然后，给控制器装
2、上 WI-FI 模块，使得独立的家居接入互联网，无论是要远程操控，还是信息获取，都可以通过手机等设备实现，从而使得家居物联化。这样传统的普通家居就变成了兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能的智能家居。彻底改变普通人的家居生活。关键词： 物联网； 智能家居； 微控制器； 远程操控； 南京大学金陵学院 毕业设计(论文)ii Unitor Intelligent House SystemABSTRACTWith the development of modern information technology, the Internet has become a popu
3、lar trend in the development of technology, the Internet of things has become a hot word in our lives. In this premise, the smart home has become a concrete manifestation of this development. Intelligent home system through the Internet of things technology will be connected to a variety of devices
4、in the home to provide home appliance control, lighting control, indoor and outdoor remote control, anti-theft alarm, environmental monitoring, and other functions and means. Unitor will be connected to the home device microcontroller, with a number of external devices such as sensors, making a simp
5、le home becomes intelligent, automated. Then, the controller is installed on the WI-FI module, making the independent home access to the Internet, whether it is to remote control, or access to information, can be achieved through mobile phones and other devices, so that the integration of home. So t
6、he traditional ordinary home has become both architecture, network communications, information appliances, equipment automation, providing a full range of information interactive function of smart home. Change the lives of ordinary people.Keywords：Internet of things; Intelligent home system; microco
7、ntroller; remote control;南京大学金陵学院 毕业设计(论文)iii 目 录Unitor Intelligent House System.ii第一章 绪 论 .11.1 引言 .11.2 智能家居研究现状 .21.3 智能家居的常用方法 .41.3.1 现行智能家居系统及分析 .41.3.2 我国智能家居市场前景 .41.4 本文的研究目的和主要研究内容 .5第二章 概要设计 .62.1 问题定义 .62.1.1 问题分析 .62.1.2 Unitor 主要研究方向 .62.2 可行性分析 .62.2.1 项目背景 .62.2.2 产品及服务 .72.2.3 策略分析
8、.92.2.3.2 进度计划 .9第三章 详细设计 .103.1 需求分析 .103.1.1 功能需求 .103.1.2 性能需求 .113.1.3 可靠性和可用性需求 .113.1.4 出错处理需求 .113.1.5 接口需求 .113.1.6 将来可能提出的需求 .123.2 整体流程设计 .123.2.1 Web 服务响应流程设计 .123.2.2 硬件交互流程设计 .12南京大学金陵学院 毕业设计(论文)iv 3.2.2 以一段示例来描述整体流程 .133.3 软件设计 .163.3.1 用户界面设计 .163.3.2 服务器设计 .173.3.3 数据库设计 .173.4 硬件设计
9、.183.4.1 设备智能化设计 .183.4.2 设备物联化设计 .19第四章 开发方法 .214.1 软件开发 .214.1.1 用户界面开发 .214.1.2 服务器开发 .254.1.3 数据库开发 .294.2 硬件开发 .314.2.1 设备智能化开发 .314.2.2 设备物联化开发 .34第五章 项目展示 .37第六章 测试维护 .416.1 软件测试 .416.2 硬件测试 .416.3 试运行 .426.4 后期维护与开发 .42结束语 43致谢 44参考文献 45附录 X 46南京大学金陵学院 毕业设计(论文)- 1 -第一章 绪 论1.1 引言智能家居是一个居住环境，是
10、以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、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。2002 年，中国智能家居网在国内率先编写出版了第一本智能家居的专业书籍智能家居，对于尚处于起步发展阶段的中国智能家居行业起了一定的指导作用。如今，七年过去了，智能家居技术进一步发展，产品不断成熟，应用日益普及，在这个时期，有必要重新审视智能家居的定义，以适应智能家居行业新发展。对此，中国智能家居网的技术团队和编辑人员，在汇总了所有收集的智能家居技术、产品、案例资料后，在旧的智能家居定义的基础上，按照系
11、统的观点，重新定义了智能家居这一名词。智能家居的主要子系统包括：智能家居（中央）控制管理系统、家居照明控制系统、家居安防系统三个必备系统，家居布线系统、家庭网络系统、背景音乐系统、家庭影院与多媒体系统、家庭环境控制系统五个可选系统，共八大系统。智能家居把和家居生活相关的各个子系统有机的结合在一起，能为用户创造一个安全、舒适、便利、高效的居住环境。业内人士普遍认为智能家居市场“挑战与机遇并存”虽然今年国内政府对房地产行业进行调控，地产行业不景气，但对于智能家居行业并不会带来太大的震动。早在 2008 年住房和城乡建设部发布的关于进一步加强住宅装饰装修管理的通知，就已经在政策层面上，引导和鼓励新建
12、商品住宅一次装修到位或菜单式装修模式。因此，楼市控制将迫使地产商走精品路线，推出“量少质精”的项目工程，做差异化营销，智能家居显然是最大的卖点，这对智能家居行业发展的影响是积极的。随着人们生活水平的不断提高，人们不断的对居住环境提出更高的要求，越来越注重家庭生活中每个成员的舒适、安全与便利，因此从市场需求的角度看，智能家居必然是前景广阔。电子信息技术，控制技术的日益提升，社会信息化的逐步加快，促使人们的生活、工作、学习以及通讯的关系日渐紧密，信息化社会在改变人们生活习惯和工作方式的同时，也对我们的传统住宅提出了挑战。环视周遭，我们很容易的发现，人们对家居的要求早已不再只是简单的物质空间，更为关
13、注的是一个高度安全、舒适以及美观方南京大学金陵学院 毕业设计(论文)- 2 -便的居住环境，先进的通信设施，完备高效的信息终端，自动、智能的家电，网络化的资源管理及购物方式等等。现今社会人们日益膨胀的需求使得家居智能化已然成为一种趋势。当然，现在市场上的智能家居多数是电器厂家为自己的产品吸引顾客而添加的软件服务，这并不能为用户提供真正好用的一体化的家居控制。而另一种类型则是极客手中的玩物，极客出于兴趣将自己的设备连入互联网编写软件来进行操控，此时的王谢门前燕，是难以飞入寻常百姓家的。因此我们可以看出无论是前者还是后者，都无法提供一种真正的物联网时代的智能家居生活，因此，Unitor 智能家居系
14、统应运而生，意在提供一种统一、廉价、方便的智能家居解决方案。Unitor 将家居设备连接到微型控制器上，搭配上一些如传感器之类的外部设备，就使得一个简单的家居变得智能化，自动化。然后，给控制器装上 WIFI 模块，使得独立的家居接入互联网，无论是要远程操控，还是信息获取，都可以通过手机等设备实现，从而使得家居物联化。这样传统的普通家居就变成了兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能的智能家居。彻底改变普通人的家居生活 11.2 智能家居研究现状1984 年，世界上第一幢智能建筑在美国康涅迪格州落成，这栋意义非凡的建筑只是对一座旧式大楼的一定程度的改造而完成的。它只是采
15、用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进行监控，并提供语音通信、电子邮件、情报资料等方面的信息服务。2000 年，新加坡有近 30 个社区的约 5000 户家庭采用了这种家庭智能化系统，而美国的安装住户高达 4 万户。2003 年，网络化家居的建设带来了高达 4500 亿美元的市场价值，这其中有 3700 亿美元是智能家电硬件产品的价值，剩余的部分则是软件和技术支持服务的费用。现在，国外的智能家居系统技术己日趋成熟，预计今年，50%以上的新房将具有一定的“智能型家居”功能。于此同时，由于技术的日益标准化，这些新型智能家居系统将比比尔.盖茨耗资 6000 万美元的高端别墅便宜得多。在智能家居
16、系统研发方面，美国及一些欧洲国家一直处于领先地位。近年来，以美国微软公司及摩托罗拉公司等为首的一批国外知名企业，先后挤身于智能家居的研发中。例如:微软公司开发的“梦幻之家” 、摩托罗拉公司开发的“居所之门” 、IBM公司开发的“家庭主任”等均已日趋沉稳得技术强占家居市场。此外，日韩新等国的南京大学金陵学院 毕业设计(论文)- 3 -龙头企业纷纷致力于家居智能化的开发，对家居市场更是跃跃欲试。目前市场上出现得智能家居控制系统主要有：（1）X-10 系统（美国） ，该系统是利用电力线作为网络平台，采用集中控制方式实现。这套系统的功能较为强大，与其它家居控制系统如 ABB、C_BUS 等比起来更容易
17、接收，使用也相对简单。因为实现同样的功能，X-10 家居控制系统是利用 220v电力线将发射器发出的 X-10 信号传送给接收器从而实现智能化的控制，因此采用这套系统不需要额外的布线，这也是这套系统的最大的一个优势，因为其它系统基本上都需要布低压线，在墙上或地面开槽、钻孔，施工难度大、费用高、工期长。但由于缺乏在国内市场推广的条件且价格昂贵，该系统在国内应用极少。（2）EIB 系统（德国） ，该系统采用预埋总线及中央控制方式实现控制功能。但由于其工程要求复杂严苛，并且价格较高，因此一直无法打开国内市场。（3）8X 系统（新加坡） ，该系统采用预处理总线跟集中控制方式来实现功能。它的优点在于利用
18、的产品对系统进行扩展，系统较为成熟，比较适合中国国情。但是由于系统架构、灵活性及产品价格等方面还难以达到要求，所以目前在国内还较少应用。20 世纪 90 年代后期，我国的智能小区日益兴起。众所周知，我国的智能化住宅建设最早起于上海、广州和深圳等沿海城市，并逐渐向内陆发展。在 97 香港回归之际，在建设部“97 跨世纪住宅小区案竞赛活动”中，上海中皇广场被建设部科技委员会列为全国首家“智能住宅示范工程” ，揭开了全国智能小区发展的序幕。1999 年，建设部勘察设计司、建设部住宅产业化办公室联合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程，标志着我国住宅小区智能化进入了一个新阶段。随着信息化走进了千家万
19、户，由国家经贸委牵头成立了家庭信息网络技术委员会，而信息网络技术体系研究及产品开发已经被列为了国家技术创新的重点专项计划。据建设部要求，截止今年，我国将有 70%以上的家庭拥有 Internet 入网设备，大中城市中 50%的住宅要实现智能化。我国的智能家居相对于国外起步较晚， 尚未形成一定的国家标准。目前，主要采用国外的一些技术产品，但也有一些企业推出了自己的产品，主要有：（1）e 家庭（海尔） ，该系列产品以海尔电脑作为控制中心，各种网络家电作为终端设备，海尔移动电话作为移动数字控制中心。海尔在技术上同微软合作，利用微软的 Windows Me 技术和海尔的网络家电，使“e 家庭”已具雏形
20、，已推出了网络洗南京大学金陵学院 毕业设计(论文)- 4 -衣机、网络冰箱、网络空调、网络微波炉等一系列网络家电。（2）e-home 数字家园（清华同方） ，该智能家居控制系统是专门针对中国家庭设计的，遵循国际技术标准，采用嵌入式软、硬件技术，提供网络、网络节点及末端设备。产品以功能模块开发为主，基于国外成熟的智能家居标准之上。其智能家居控制系统主要有以下三个部分：A 系列：遵循 EIB 协议的家庭控制产品，适用于中高档住宅区。B 系列：遵循 X-10 协议的家庭控制产品，适用于中档住宅区。易家三代：配电箱集中安装式家庭控制产品。国内各大软、硬件机构正在积极的研制、开发更为符合市场的智能化家居
21、设备，以解决当前智能化产品实用性差、使用复杂及产品价格昂贵等缺点，而技术创新性也逐步向国际先进水平靠拢，这样的未来值得期待。 21.3 智能家居的常用方法1.3.1 现行智能家居系统及分析1.3.1.1 国外智能家居系统优劣势分析美国 X-10 智能家居系统：优势：集中控制无需额外布线，功能强大劣势：价格昂贵德国 EIB 智能家居系统：优势：预埋总线、中央控制劣势：工艺复杂不宜维护，价格昂贵新加坡智能家居系统：优势：系统成熟劣势；系统架构、灵活性及产品价格等方面还难以达到要求1.3.1.1 国内智能家居系统分析海尔 e 家庭：优势：产品丰富，使用灵活劣势：需要使用海尔电脑作为控制中心，单个的网
22、络家电难以满足智能家居的要求其他国内的智能家居系统也以单个的智能家电或家居设备作为产品销售，无法达到对于家居统一控制的需求。南京大学金陵学院 毕业设计(论文)- 5 -1.3.2 我国智能家居市场前景1.3.2.1 我国智能家居受众分析我国的智能家居主要为愿意接收新事物且具有一定购买力的年轻白领。这一部分人愿意追求方便智能的家居生活但无法做到一掷千金的构建一个科技之家。对于智能家居，他们的态度就如同对待具有新功能的智能手机，数万元的价格可以足够吸引他们对智能家居趋之若鹜。但超过房屋装修费用的价格就会使得他们望而却步。因此，一套完整的智能家居系统安装的价格必须在三万元以下才能真正的吸引到大量的客
23、户，而且这样的一套智能家居的功能绝不是几个网络家电所有提供的那么简单。1.3.2.2 国内智能家居研究方向国内的智能家居研究应该符合我国的具体国情，降低成本、提高智能服务的灵活性与整体性应该成为研究的主要方向。1.4 本文的研究目的和主要研究内容本文的研究目的和主要研究内容是建立一套符合中国国情和市场需求的、能够统一的管理家居设备并且价格低廉的智能家居解决方案。为了实现这一目标，需要做到的是：在软件方面创建一个用户使用的平台并搭建一个框架提供统一的接口来控制不同类型的智能设备，在硬件方面提供一种统一的控制方式与通讯协议来开发智能设备。本文最终将以模型的形式展现该系统，该模型中包含的功能主要有：
24、1、 安全门警报功能：该服务利用超声波测距传感器监测房屋门口是否有人通过（有人通过时，传感器测距减小） ，用户在离开住宅时打开该功能（用户手动操作） ，若此时有人闯入房屋，则房屋内的蜂鸣报警器报警，并开启卧室灯模拟卧室有人的情况，以吓退闯入者，起到防盗的作用。2、 智能灯光防盗服务：该服务由用户选择打开与关闭。当用户出差或长时间不在家时，打开此服务。利用光敏传感器获取自然光照情况，当自然光不足时，证明天色已晚，此时自动打开客厅灯模拟家中有人的情况。防止有偷盗之心者心生歹意。配合安全门警报功能就做到了既防止贼偷又防止贼惦记。当然此服务的另一个功能就是自动补光。下文不做赘述。3、 灯光远程控制服务：该服务在安装配置完成后开启。主要目的是利用手机控制灯光，用户可以在远离开关的情况下利用手机控制灯光。这样就避免了晚上起床摸开关的尴尬。该服务利用外网即可以控制灯光，用户无需在家中连接家庭 Wi-Fi
