智能家电-物联网课程论文

研究生课程论文,介绍物联网相关应用,智能家电的相关知识!

计算机与信息学院2013-2014-2课程论文

《物联网技术》

学号： 201361302008

姓名： 杨丽娟

专业： 计算机技术

授课教师： 陈晓辉

完成日期：2014年4月15日

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物联网应用——智能家电网络

摘要：随着经济的不断发展，科学技术的不断创新，生活水平的提高，家用电器已经从当初的刚档次消费品逐渐变为当下的普及性消费品。在家用电器的类型以及数量不断增加的同时，用户如何能够更加容易及有效率地对众多的家电进行管理与使用己经成为人们必须要面对的一个问题。而各种短距离无线通信技术标准的纷纷涌现，更是促进了智能家电网络的形成。本文旨在研究和探讨一种智能家电网络，使其具备以下功能和特点:家电与家电以及家电与互联网能相互连接;各种家电的运作方式，可以由家庭内部以及连接到互联网上的计算机随时设定;随着运行工作的需要，家电能够自动向各种服务提供网站获取相关信息以及服务等等。

关键词：物联网技术；智能家电网络；家电控制；云计算

1绪论

1.1背景与研究意义

智能家电是具有自动感知住宅空间状态和家电自身状态、家电服务状态，能够自动控制及接收住宅用户在住宅内或远程的控制指令的家电产品。其特点有：网络化功能、 智能化、开放性、兼容性、节能化、易用性等，功能包括：通信功能、消费电子产品的智能控制、交互式智能控制、安防控制功能、健康与医疗功能等等，这些都是与普通家电相区别之处。而“物联网”这一概念的提出，使得智能家电之间原先的独立不相联系被打破，物联网技术可以利用无线传感器网络，在标准的通信协议和控制协议下，让所有不同功能的节点组成一个整休，实现家庭设备的网络化管理。

1.2智能家电研究现状及发展趋势

近几年国外的许多计算机、通信、家电行业的巨人都认识到智能家电的巨大市场潜力，纷纷进入这个领域。目前已经有许多国外的智能家电和智能家居类的产品出现在市场上，例如：Vantage家居自动化系统等。在国外智能家电迅猛发展趋势的影响下，我国众多的家电生产制造商也在不断进行智能家电的研究，并取得了长远的进步和发展。例如：海尔网络家电，联想蓝色家电—“天乐”等。

然而，虽然有不少国内品牌的“概念式”智能家电产品问世，但是国内家电制造商对这些产品的研制更多的是从扩大自身品牌的知名度、提高品牌的价值含量等角度出发的，国内对智能家电的研究还没受到从制造商到政府相关部门的重视。但是我们必须看到，信息化已经成为全世界的一大趋势，各种传统行业都不可避免地被卷入一个信息化的潮流之中，智能家电或信息家电将毫无争议地成为家电行业的新的盈利支柱点，智能家电以及智能家电网络将会有非常广阔的发展

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前景。

2智能家电网络相关应用技术

2.1无线传感器网络

无线传感器网络就是在监测区域内部署的数量规模较大的微型传感器节点,这些微型传感器节点通过无线射频技术形成一个可多跳路由的自组的网络系统,节点之间通过无线通信协作,采集、感知并处理被测区域中的信息,并与控制者进行交互。

图2.1 无线传感器网络通信结构

1.HomePNA

家庭电话线网络联盟(HomeNPA),它是通过在电话线上加载高频载波信号来实现信息的传递的网络技术。通过系统的调整和改善可以达到IMbit/S以上的数据传输速率。这种网络解决方案具有准高速、易用、便宜的特点,主要用于解决家庭中电脑和其他设备之间的通信。该技术目前得到了70多家公司的支持,发起的11家公司有TutSystemS、Epigrma、3Com、A劲D、AT&T、COMPAQ、HP、IBM、INTEL和Connexant等。HomePNA支持因特网访问。它的具体方案目前尚在修订之中。电话线带宽的限制是该技术发展中的不利因素,而且无法实现芯片化也使其成本难以大幅度降低。tg〕

2.以太网(Ethernet)

以太网必须采用专门铺设的线缆布网,但是其数据传输速率相当高,可达到loMbit/s或looMbit/s,能够传输工P电话语音、数据、视频和家电控制信息,主要用于基于个人电脑的有线局域网和高速因特网。以太网本身的实现成本并不高

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但专门布线需要花费大量的基础建设费用。以太网所采用的连线可有多种选择,例如非屏蔽双绞线、同轴电缆、光纤以及它们的组合。〔91

3.!EEEI394

工EEE1394由苹果电脑公司提出的Firweire标准演变而来,也称iLnik或“火线”。它采用光缆进行连接,最高传输速率为400Mbit/S,传输距离为4.m5;具有完全的数字接口,无需模拟/数字转换,减少了信息丢失率;接口较小,串行电缆较细,可以节省空间和互连载体的花费;支持热插拔,用户可以在总线有效状态下插拔1394设备;容易使用、维护,安装时无需附加设备和人工端口设置;具有传输速率可升级体系,100Mbit/S、20OMbit/S、400Mbit/S可在同一总线上依照应用特性随时变更;具有灵活的网络拓扑结构,支持链形、树形的多级桥联;同步通信方式可用于多媒体数据的传输,异步通信方式可用于控制信号的传输。艺gJ

4.HomeP1ug

HomePlug采用电力线为传输载体,传输速率为10Mbits/,可以用于个人电脑网络和高速因特网。但目前这种技术没有达到成熟的阶段,而且接入设备昂贵,不太适合大众家庭使用。

2.2无线联网技术标准

目前,关于家庭无线联网的技术己有几种产品和标准,大部分都是采用2.4GHzSIM频段,其中最具代表性的是802.11、HomeRF与蓝牙技术三大技术标准。

1.蓝牙技术

为了使蓝牙设备更加普及,蓝牙SGI协会在制定蓝牙技术标准时,将蓝牙设备发射的无线电波频率制定在全世界通用的2.4GHzxsM(Industry,seience,Medica)l频段上。全世界大部分国家,包括北美和大部分的欧洲地区,蓝牙设备的工作频率范围是在SIM中的2.4000GHZ到2.4835GHz的整个83.SMHz之间,共使用79个频道,每个频道间隔为IMHZ。蓝牙技术的调制方式为高斯频率移位键控(GFSK)方式,这种调制是以频率的正偏移(PositiveFrequeneyDeviation)来代表1,以及频率的负偏移(NegativeFrequeneyoeviation)来代表0。所有蓝牙设备内都有一个唯一的48位BD_ADDR(B1uetoothDeviCeAddreSS,蓝牙设备地址),每一个蓝牙设备最多可以与周围7个处于Active状态的其他蓝牙设备组成一个主从网络,其中主动发出连接要求的设备就被称为主设备,另外一个被动接受连接的设备就称为从设备。蓝牙设备之间通信的物理信道,采用时分双工方式(TDD,TimeDivisionDuplex),同时因为蓝牙技术中一般传输过程中的跳频速率为每秒1600次,换算成每个时隙的发送时间为625ps,加强了通信的安全性以及抗干扰性。

蓝牙技术支持属于电路交换的面向连接的同步传输(SynchornousConneetion一Oriented,SCO)以及属于包交换的无连接异步传输(ASynehronouSConnection一

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LeSS,AcL)。sco链路只支持点到点的传输,比较适合语音的传输,每一个CSO链路支持64Kb/S的传输速率。ACL链路可支持点到多点的传输方式,在非对称连接时,主设备到从设备传输速率为721Kb/S、从设备到主设备为57.6Kb/S。对称连接时,主、从设备间传输速率都为432.6Kb/S。〔`。〕

2.802.11

3.HomeRF

4.ZigBee技术

2.3云计算技术

3智能家电网络系统设计

4智能家电网络系统的模拟实现

5结论与展望

参考文献

[1]. 徐庆伟. 智能家电发展与研究现状分析[J]. 现代商贸工业， 2010， 22(8): 101-102.

[2]. 吴成东， 张家瑞， 马斌， 等. 基于蓝牙技术的智能家居网络技术[J]. 智能建筑， 2004

(1): 27-31.

[3]. 张阳. 基于ZigBee的智能家电网络设计[D]. 武汉理工大学， 2012.

[4]. 王艺. 基于GPRS的嵌入式智能家庭控制器设计[D]. 南京航空航天大学信息科学与技

术学院，2007.

[5]. 杜光林，张汉奇.网络家电梦想不再遥远[J].家用电器科技，2000.

[6]. 陈龙.智能化住宅[J].中国计算机用户，2004.

[7].

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/u7im.html