基本信息
- 項目名稱：
- 無線自組網(wǎng)家居智能化系統(tǒng)
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 該作品是一種綜合采用ZigBee無線自組網(wǎng)技術和以ARM為內核的無線片系統(tǒng)開發(fā)的無線自組網(wǎng)家居智能化系統(tǒng)，由安防、環(huán)境和遠程控制等子系統(tǒng)組成?？杉?、實時、遠程、自動控制。因為系統(tǒng)采用的是無線通信，所以省去了布線難的麻煩。利用的是先進ZigBee無線組網(wǎng)技術和CC22430系統(tǒng)芯片，使整個網(wǎng)絡具有低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、無線傳輸、網(wǎng)絡擴展性強的優(yōu)點，且配置靈活、安全可靠。
- 詳細介紹：
- ZigBee是一種最近新出現(xiàn)的無線通信技術，以短距離，低功耗，自組網(wǎng)能力等特點在家居系統(tǒng)控制領域具有廣闊的市場空間。本作品根據(jù)將ZigBee無線技術應用在智能家居上，并通過因特網(wǎng)甚至是手機遠程監(jiān)控來實現(xiàn)智能家居設備的管理這一理念，經(jīng)過分析比較選擇了CC2430芯片，以其為核心開發(fā)了ZigBee無線模塊和開發(fā)底板。設計了協(xié)調器與各RFD傳感與控制節(jié)點的硬件電路，進行了PCB板的繪制。運用ZigBee協(xié)議棧及IAR開發(fā)工具完成了協(xié)調器和終端節(jié)點軟件設計，組建了智能家居內部無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)前端信號與后端控制器之間的無線連接。結果表明，用戶通過家庭網(wǎng)關可以實時監(jiān)控和管理智能家庭設備，與現(xiàn)有的安防系統(tǒng)相比具有方便靈活及移植性好等特點。高度智能的基于ZigBee的智能家居安防系統(tǒng)簡單到只要更換開關就可以完成安裝。 設計系統(tǒng)應安全可靠、安裝方便、操作簡單，可匹配連接各種傳感器、煙感器、泄漏探測器等探頭。并可聯(lián)成網(wǎng)絡，方便集中防范管理，對盜警、火警、氣體泄漏、緊急求助等能及時自動處理并通過GSM/GPRS告知用戶。 協(xié)議棧中的網(wǎng)絡組建主要包括系統(tǒng)初始化，網(wǎng)絡拓撲更新和節(jié)點通信幾個方面。家庭網(wǎng)關是系統(tǒng)的主控設備，它主導網(wǎng)絡建立的整個過程。系統(tǒng)上電后，家庭網(wǎng)關要采集活動節(jié)點信息，并為之分配一個唯一的節(jié)點號，完成系統(tǒng)地址表的初始化。系統(tǒng)運行過程中，家庭網(wǎng)關要與眾多傳感器節(jié)點通信，并對它們進行相應的控制。除此之外，家庭網(wǎng)關必須能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡拓撲結構的改變，如傳感器節(jié)點的插入和拆除，及時修改網(wǎng)絡地址表的信息，實現(xiàn)網(wǎng)絡的自組織功能。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 現(xiàn)代家居對智能化的要求越來越高，如果有一種技術能夠集中管理安防、環(huán)境控制、家電控制，甚至能夠無線抄表、照顧老人等問題，那將極大提升人們的生活質量與工作效率。ZigBee技術是近幾年發(fā)展起來的一種短距離無線通信技術。該作品就是采用ZigBee技術開發(fā)的家居智能化系統(tǒng)，它很好的解決了上述家居生活中的問題，實現(xiàn)了智能化家居。 創(chuàng)新點：綜合采用ZigBee無線自組網(wǎng)技術和以ARM為內核的無線片系統(tǒng)開發(fā)的無線家居智能化系統(tǒng)，可集中、實時、遠程、自動進行安防監(jiān)控、環(huán)境控制和家電控制。該系統(tǒng)具有人性化、全天候、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、無線傳輸、網(wǎng)絡擴展性強，配置靈活、安全可靠等特點。 技術關鍵：采用ZigBee無線網(wǎng)絡實現(xiàn)了系統(tǒng)內部網(wǎng)絡連接，并通過嵌入式網(wǎng)關接入Internet、GSM/GPRS外部網(wǎng)絡。通過對ZigBee網(wǎng)絡拓撲和智能家居網(wǎng)絡特點的分析，系統(tǒng)采用了星型網(wǎng)絡拓撲結構。以CC2430芯片為核心器件，設計制作了ZigBee節(jié)點的硬件電路板。運用IAR開發(fā)工具，完成了星型組網(wǎng)的應用程序編寫。 主要技術指標： 數(shù)據(jù)速率： 2.4GHz: 250kpbs; 通信范圍：20－100m 通信時延：>15ms 信道數(shù)：868/915MHz:11; 2.4G:16; 尋址方式：64比特IEEE地址，8比特網(wǎng)絡地址 溫度：-40℃－85℃
科學性、先進性
- 作品的科學性和先進性在于綜合采用了ZigBee無線自組網(wǎng)技術和以ARM為內核的無線片系統(tǒng)開發(fā)了無線家居智能化系統(tǒng)，它由看安防、環(huán)境和遠程控制等子系統(tǒng)組成，可集中、實時、遠程、自動進行安防監(jiān)控、環(huán)境控制和家電控制。該系統(tǒng)具有人性化、全天候、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、無線傳輸、安全可靠等特點。解決了目前市場上相關產(chǎn)品功能單一，系統(tǒng)布線困難，不能相互協(xié)調和統(tǒng)一控制等技術難題。 作品采用ZigBee無線網(wǎng)絡來實現(xiàn)了系統(tǒng)內部網(wǎng)絡連接，并通過嵌入式網(wǎng)關接入Internet、GSM/GPRS外部網(wǎng)絡，實現(xiàn)遠程控制。通過對ZigBee網(wǎng)絡拓撲和智能家居網(wǎng)絡特點的分析，采用了星型網(wǎng)絡拓撲結構，并運用IAR開發(fā)工具，完成了星型組網(wǎng)的應用程序編寫，作品以CC2430芯片為核心器件，設計制作了ZigBee節(jié)點的硬件電路板，運用ZigBee模塊設計制作了通用的節(jié)點核心板及其配套的開發(fā)底板。作品使用的ZigBee協(xié)議棧是完全開源的，它支持2.4GHzIEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議。
獲獎情況及鑒定結果
- 在河北工業(yè)大學2011“挑戰(zhàn)杯”學生課外活動作品展示中獲得特等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 技術轉讓
作品可展示的形式
- 實物產(chǎn)品 現(xiàn)場演示
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明： 用戶可通過ZigBee中心節(jié)點設置主機的狀態(tài)： 1、安防功能。有人在家時，可單獨設置防區(qū)，如有人進入或者闖入，便可產(chǎn)生報警。也可設置為周邊防范狀態(tài)，此時主機只接收門窗等周邊傳感器信號，室內傳感器處于非工作狀態(tài)，如周邊有人非法闖入，主機立即向用戶報警。 2、環(huán)境控制功能。當室內溫度、濕度等環(huán)境指標超過設定指標時，主人可遠程控制主機，進行溫度、濕度調節(jié)，以達到設定指標。 綜合采用ZigBee無線自組網(wǎng)技術和以ARM為內核的無線片系統(tǒng)（SOC）開發(fā)的無線家居智能化系統(tǒng)，可集中、實時、遠程、自動進行安防監(jiān)控、環(huán)境控制和家電控制。該系統(tǒng)具有人性化、全天候、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、無線傳輸、網(wǎng)絡擴展性強，配置靈活、安全可靠等特點。 市場分析與經(jīng)濟效益預測： 該作品適用范圍廣，可通過不同節(jié)點配置應用于普通家庭、學校、精密車間、寫字樓等家居和辦公場所。
同類課題研究水平概述
- 目前，世界上處于領先地位的安防系統(tǒng)當屬Honeywell Security公司開發(fā)的Honeywell智能家居系統(tǒng)。Honeywell智能家居系統(tǒng)（Home network system）是基于TCP/IP協(xié)議和Ethernet網(wǎng)絡平臺的全數(shù)字化智能家居平臺。在這個平臺上集成了豐富的居住環(huán)境控制及安防功能，各種功能有機統(tǒng)一。Honeywell傳輸介質為總線型，布線困難，而且為主機式集中控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的擴展性能有限，現(xiàn)今處于應用階段的主要還是那些功能相對獨立的有線系統(tǒng)，各子系統(tǒng)不能相互協(xié)調，網(wǎng)絡是封閉的，只是將原有各獨立系統(tǒng)簡單的堆砌在一起，嚴格意義上講，不符合智能家居系統(tǒng)的含義。智能家居系統(tǒng)應是一個多功能開放的技術系統(tǒng)，眾多的功能子系統(tǒng)間還要具有協(xié)同配合的能力和便于增容的能力，基于無線網(wǎng)絡的系統(tǒng)只能實現(xiàn)部分功能，有待于集成，如丹麥NESA公司實施的基于ZigBee技術的自動抄表（AMR）系統(tǒng)、瑞典在哥特堡（Gothenburg）實施的基于ZigBee家戶的自動抄表系統(tǒng)。 開放的無線網(wǎng)絡以及系統(tǒng)高度集成化是家居智能化的發(fā)展趨勢。ZigBee技術是近幾年發(fā)展起來的一種短距離無線通信技術，具有短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、安全可靠、自組網(wǎng)等優(yōu)點。盡管國內不少人已經(jīng)開始關注ZigBee這門新技術，而且也有不少單位開始涉足ZigBee技術的開發(fā)工作。但由于ZigBee 本身是一種新的系統(tǒng)集成技術，應用軟件開發(fā)必須和網(wǎng)絡傳輸、射頻技術和底層軟硬件控制技術結合在一起，難度較大。到目前為止，該技術在國內并沒有真正像國外那樣得到廣泛應用。但是，由于ZigBee技術的諸多優(yōu)點，構建基于ZigBee技術的智能家居系統(tǒng)是家居智能化發(fā)展的必然趨勢。
