大連理工大學硬件綜合訓練實驗預習報告

1、大連理工大學本科實驗報告課程名稱：硬件綜合訓練學院（系）: 電子信息和電氣工程學部專 業(yè)： 計算機科學和技術班 級：學 號：學生姓名：2013年7月1日大連理工大學實驗預習報告學院（系）：電子信息和電氣工程學部 專業(yè):計算機科學和技術 班級: 姓 名：學號：組：實驗時間： 實驗室： 實驗臺：指導教師簽字： 成績： 實驗名稱：智能家居系統(tǒng)一、實驗目的和要求隨著人民生活水平的日益提高，人們對于家庭居住環(huán)境的要求也越來越高，舒適和便利的家庭設施會讓人們更好地享受生活。如今，人們對于智能家居的需求日益明顯，因此對于智能家居的研究有利于我們更好地將自身知識運用到現實社會生活中， 本實驗主要是讓我們對于智

2、能家居有更深刻的理解，了解當前熱門的有關智能家居的技術， 并通過小組實驗研究智能家居系統(tǒng)，更好地培養(yǎng)小組成員間的協(xié)助合 作意識。二、實驗原理和內容1. 了解物聯(lián)網智能家居的概念智能家居概念的起源很早：20世紀80年代初，隨著大量采用 電子技術的家用電器面市，住宅電子化開始實現；80年代中期，將家用電器、通信設備和安全防范設備各自獨立的功能綜合為一 體，又形成了住宅自動化概念；至80年代末，由于通信和信息技 術的發(fā)展，出現了通過總線技術對住宅中各種通信、家電、安防 設備進行監(jiān)控和管理的商用系統(tǒng)，這在美國被稱為Smart Home也就是現在智能家居的原型。智能家居在WiKi百科中定義如下：以住宅為

3、平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網絡通信、信息家電、設備自動化，集系統(tǒng)、結構、服務、管理 為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。進入21世紀后，智能家居的發(fā)展更是多樣化，技術實現方式也更加豐富。總體而言，智能家居發(fā)展大致經歷了4代。第一代主要是基于同軸線、兩芯線進行家庭組網，實現燈光、窗簾控制和少量安防等 功能。第二代主要基于 RS-485線、部分基于IP技術進行組網， 實現可視對講、安防等功能。第三代實現了家庭智能控制的集中 化，控制主機產生，業(yè)務包括安防、控制、計量等業(yè)務。第四代 基于全IP技術，末端設備基于zigbee等技術，智能家居業(yè)務提供采用“云”技術，并可根據用戶需求實現定制化、個性化。

4、 目前智能家居大多屬于第三代產品，而美國已經對第四代智能家 居進行了初步的探索，并已有相應產品。近年來，物聯(lián)網成為全 球關注的熱點領域，被認為是繼互聯(lián)網之后最重大的科技創(chuàng)新。 物聯(lián)網通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光 掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議把任何物品和互聯(lián)網連接 起來進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān) 控和管理。物聯(lián)網的發(fā)展也為智能家居引入了新的概念及發(fā)展空 間，智能家居可以被看作是物聯(lián)網的一種重要使用?；谖锫?lián)網 的智能家居，表現為利用信息傳感設備（同居住環(huán)境中的各種物 品松耦合或緊耦合）將家居生活有關的各種子系統(tǒng)有機地結合在 一起，并和互

5、聯(lián)網連接起來，進行監(jiān)控、管理信息交換和通訊， 實現家居智能化。其包括：智能家居（中央）控制管理系統(tǒng)、終 端（家居傳感器終端、控制器）、家庭網絡、外聯(lián)網絡、信息中心 等。2. 了解分析物聯(lián)網智能家居發(fā)展現狀2.1國內外發(fā)展現狀自1984年世界上第一幢智能家居在美國建成以來，歐美和東 南亞等經濟比較發(fā)達的國家先后提出了各種智能家居的方案。智 能家居在美國、日本、德國、法國、韓國的廣泛使用，為世界范 圍內智能家居產業(yè)標準制定和業(yè)務模型探索起到了至關重要的作 用。自1998年微軟提出“維納斯計劃”之后，相關行業(yè)都在積極推動這個產業(yè)的發(fā)展。但是從嚴格意義上來說，目前仍處于初級 啟動階段。圖13分別為20

6、052009年國外智能家居產能產量 統(tǒng)計、國外智能家居產品消費統(tǒng)計以及國外智能家居主要消費領 域統(tǒng)計。美國智能家居以數字家庭和數字技術改造為契機，偏重 于豪華感，追求舒適和享受，但其能源消耗很大，不符合現階段 世界范圍內低碳、環(huán)保和開源節(jié)流的理念。日本的智能家居是開 發(fā)、設計、施工規(guī)?；图瘓F化，以人為本，注重功能，兼顧未 來發(fā)展和環(huán)境保護，大量采用新材料、新技術，充分利用信息、 網絡、控制和人工智能技術，實現住宅技術現代化。德國的智能 家居追求專項功能的開發(fā)，注重基本的功能性。韓國政府對智能 小區(qū)和智能家居采取多項政策扶持，規(guī)定在漢城等大城市的新建 小區(qū)必須具有智能家居系統(tǒng)，目前韓國全國80

7、%以上的新建項目采 用智能家居系統(tǒng)，產生了像三星、LG等知名的智能家居品牌。中 國智能化住宅的發(fā)展，在經歷了近10年的探索階段之后，建筑面 積目前已達到400億平方米，預計到2020年還將新增300億平方 米。2010年中國的智能建筑將會達到 9000幢。全國智能化住宅小 區(qū)的建設數量，未來十年將達到上萬個。中國智能家居產業(yè)中北 京、上海、深圳發(fā)展相對超前：深圳的智能家居在布線方面做得 比較好，前瞻性較強，考慮電源、空調、電話、電視、網絡等方 面較周全，預埋智能布線的觀念比較超前；北京的智能家居在考 慮功能和地方風格方面做得比較好；上海浦東新城區(qū)的城區(qū)規(guī)劃 和小區(qū)布置更符合上海這樣一個商業(yè)化大

8、都市的需求。青島海爾和霍尼韋爾的示范使用值得借鑒。青島東城國際作為U-home智能 家居示范項目，曾在2008年底讓前1000戶業(yè)主享受到了 U-home 智能系統(tǒng)帶來的便利和舒適。2.2標準化現狀和智能家居關聯(lián)的技術、產業(yè)眾多，涉及的技術標準體系比較 廣泛，如電子、通信、建筑業(yè)、家電等幾個領域。（1）電子信息領域工業(yè)和信息化部成立“家庭網絡標準工作組”、“資源共享、 協(xié)同服務標準工作組（IGRS”和“數字電視接收設備和家庭網絡 平臺接口標準”工作組，提出國家標準立項計劃共 19項；中國電子技術標準化研究所組織相關國內企業(yè)在 IEC/TC100提交了家庭多媒體網關規(guī)范（現已進入 CD階段）,在

9、ISO/IEC/JTC1/SC25提交了閃聯(lián)系列技術標準（現已進入FCD或CD階段）。（2）通信領域中國通信標準化協(xié)會組建了家庭網絡特別工作組，于2006年頒布了首批2個標準；在3GPP提出和輕量級IPv6相關的移動通信標準。（3）建筑和社區(qū)信息化領域國家標準化管理委員會于2006年頒布了由國家建設部制定 的建筑及居住區(qū)數字化技術使用系列國家標準，包括四個子 標準； 2008年4月，全國智能建筑及居住區(qū)數字化標準 化技術委員會（SAC/TC426成立，負責智能建筑物數 字化系統(tǒng)領域國家標準的制修訂工作。（4）家電領域國家發(fā)展和改革委員會于2006年頒布了由中國家用電器研 究院制定的QB/T28

10、36-2006網絡家電通用要求由于物聯(lián)網的發(fā)展給智能家居帶來新的內容，因此近期基 于物聯(lián)網的智能家居還需要進一步開展標準化工作，如2010年2月2日，中國通信標準化協(xié)會（CCSA 泛在網技術工作委員會（TC10成立，其中智能家居相關標準也 已立項，標志著我國開始在物聯(lián)網智能家居標準領域進行深入的 研究。2.3物聯(lián)網智能家居產業(yè)特點總的來說，我國物聯(lián)網智能家居產業(yè)有如下特點：（1）需求旺盛隨著國家經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，物聯(lián)網智能家居的使用需求日益增強。雖說智能家居在國內已發(fā)展10年多，但仍然面臨著傳統(tǒng)解決方案性能單一、價格高、難以規(guī)模推廣的發(fā) 展“瓶頸“。不過隨著物聯(lián)網的發(fā)展，智能家居

11、行業(yè)將迎來新機 遇。（2）產業(yè)鏈長智能家居涉及土建裝修、通信網絡、信息系統(tǒng)集成、傳感器件、家電、醫(yī)療、自動控制等多個領域。(3) 滲透性廣由于智能家居涉及的業(yè)務滲透到生活的方方面面，因此其產 業(yè)鏈長，導致行業(yè)的滲透性強。(4) 帶動性強能夠帶動建筑、制造業(yè)、信息技術的諸多領域發(fā)展。2.4物聯(lián)網智能家居現狀分析基于物聯(lián)網的智能家居從體系架構上來看，由感知、傳輸和信息 使用三部分組成。感知指家居末端的感應、信息采集以及受控等 設備，傳輸包括家庭內部網絡和公共外部網絡數據的匯集和傳輸, 信息使用主要是指智能家居使用服務運營商提供的各種業(yè)務。作 為物聯(lián)網重要的使用，智能家居涉及多個領域，相對于其它的物

12、 聯(lián)網使用來說，擁有更廣大的用戶群和更大的市場空間，同時和 其他行業(yè)有大量的交叉使用。目前，智能家居使用多是垂直式發(fā) 展，行業(yè)各自發(fā)展，無法互聯(lián)互通，并不能涉及到整個智能家居 體系架構的各個環(huán)節(jié)，如家庭安防，主要局限在家庭或小區(qū)的局 域網內，即使通過電信運營商網絡給業(yè)主提供彩信、視頻等監(jiān)控 和圖像采集業(yè)務，由于業(yè)務沒有專用的智能家居業(yè)務平臺提供， 仍然無法實現整個家庭信息化。但也應看到，智能家居已經發(fā)展 很多年，業(yè)務鏈上各環(huán)節(jié)，除業(yè)務平臺外，都已較為成熟，而且 均能獲得利潤，具有各自獨立的標準體系。在都有各自的“小天 地”但規(guī)模相對較小的現狀下，要在未來實現規(guī)?；l(fā)展，還有許多問題亟待解決。造

13、成目前智能家居現狀的原因是多方面的， 包括前期政府扶持不夠、資金投入不足、行業(yè)壁壘、地方保護， 以及智能家居和物聯(lián)網相關技術短期內不成熟等。由于智能化家 庭是社會生產力發(fā)展、技術進步和社會需求相結合的產物，隨著 人民生活的提高、國家部門的扶持，相關行業(yè)協(xié)會的成立，智能 家居將逐步形成完整的產業(yè)鏈，統(tǒng)一的行業(yè)技術標準和規(guī)范也將 進一步得以制定和完善。智能化家庭網絡正向著集成化、智能化、 協(xié)調化、模塊化、規(guī)?；?、平民化方向發(fā)展。3.根據調查提出物聯(lián)網智能家居的發(fā)展建議政府推動示范項目，使擁有一定智能家居技術、行業(yè)用戶、 相關產品、解決方案的廠商企業(yè)得到更多資金支持，使用戶得到 消費補貼等實惠，從而

14、帶動物聯(lián)網技術發(fā)展，推動智能家居使用。 物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的可集成性是建立在系統(tǒng)的開放性基礎之上 的，要求系統(tǒng)所采用的協(xié)議必須有廣泛的產品支持，并不斷加強 建立統(tǒng)一的物聯(lián)網智能家居標準的步伐。要想在未來實現規(guī)?；?發(fā)展，需要出現涉及整個業(yè)務鏈的智能家居業(yè)務運營商，提供整 個業(yè)務鏈的解決方案、業(yè)務集成以及設備維護等，這樣才能使得 業(yè)務鏈良性發(fā)展，進一步促進家庭保險業(yè)、服務業(yè)、金融業(yè)等其 他行業(yè)以及三網融合的發(fā)展。智能家居核心位置企業(yè)應研發(fā)共用 平臺，降低中小廠家研發(fā)成本和技術門檻；培養(yǎng)專業(yè)物聯(lián)網智能 家居服務和技術人才，包括方案、開發(fā)、設計、業(yè)務支撐等。國 家和相關部門和地方政府應大力支持，按“急用先行、采監(jiān)先行、城市先行和以點帶面”原則，有規(guī)劃、有步驟地扎實、積極推進, 形成23個重點發(fā)展區(qū)域，強調地域特色并進一步推廣；產業(yè)鏈 各方應借鑒國際先進研究成果，針對國內實際需求，共同為實現 智能家居在國內的跨越式發(fā)展而努力。智能家居作為家庭信息化的實現方式，