天津工业大学硕士学位论文基于WIFI网络智能家居系统的设计与实现姓名：张语涵申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：王金海；高洪宇201112摘要
随着经济的发展，人们对家居生活的要求越来越高。目前的智能家居系统大多采用有线连接和控制分散，其存在利用率低、功耗大、污染重等问题，而且家居结构分布位置不均，不利于集中管理。为了有利于集中管理和监控研制出一套基于ＷⅡＩ网络的智能家居系统，其融合了自动化控制系统、计算机系统、嵌入式系统和无线网络通信技术等，并且可以有效解决有线连接、控制复杂、成本高等问题，做到对系统的实时和集中管理，具有一定的社会效益。针对传统智能家居系统中布线繁琐和操作复杂的问题，本文设计了一套以ｗ巧Ｉ网络技术为主，通过嵌入式中央控制器完成对家用电器的无线操控和家居环境远程监控的完整解决方案。本系统采用三星的Ｓ３Ｃ２４１０删作为中央控制
器，通过以８８ｗ８６８６为核心的ｗⅡＩ模块实现智能家居的组网及家居网络的扩展，并通过接入ＵＳＢ总线的摄像头实现监控功能。在控制界面方面，基于Ｌｉｎ＿ｕｘ操作系统进行界面开发，实现了良好的人机交互。智能化控制装置提高了家电模块利用率和家居系统性能，不但解决了有线网络布线困难、操作复杂等问题，而且大大节省了电能的使用。最后通过搭建测试平台，对智能家居系统进行了实际环境的测试。测试结果表明，室内ＷⅡＩ网络节点组网灵活，且传输距离可达到７０米以上，丢包率控制在０．３％以下；智能家居控制器能够实现与被控端家电节点的连通以及无线控制，客户端经由网络访问服务器完成对家居环境的远程监控功能。整体系统搭建简单，控制方便，以较低的成本实现了更多的功能。
关键词：智能家居；ｗⅡＩ网络；Ｌｉｎ：吸；ｓ３ｃ２４ｌＯ；ｗⅡＩ模块；控制界面Ａｂｓｎ。ａｃｔＷｉ也ｅＣｏｎｏｍｉｃｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｐｅｏｐｌｅａｒｅｇ∞ｗｉｎｇ
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Ｃｏｎ缸ＤｌｉＩＩｔａｒｆ．ａｃｅ学位论文主要创新点设计了一种应用于现代家庭的智能家居系统，该系统采用８０２．１１协议的ＷＩＦＩ通信技术，通过中央控制器能够无线控制家电设备，运用互联网实现远程监控。解决了现有智能家居布线复杂、利用率低等问题。第一章绪论１．１课题背景及研究意义第一章绪论
社会的进步和科技的发展，使人们对生活以及居住环境的要求也相应提高。在社会信息化中，人们的工作、生活、通信和信息的关系日益紧密，信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战。人们对家居条件的要求，已不仅是物理空间的大小，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。然而信息通信技术的高速发展和互联网技术的相融合，便捷式的信息化产品充斥着人们生活的每个角落，这样的产品已经成为大家生活的必备品，越来越深刻地改变了人们的生活居住方式，在生活中的各个层面都有所体现。在当代社会的发展模式下，如何在传统家电中融合计算机技术、无线通信技术、控制技术，使其接入ｈｔ伽ｃｔ国际互联网，实现家电的智能化和网络化就
成为了研究热点【１】。而ｗⅢＩ网络的出现，使得对智能家居的无线控制的实现成为了现实。结合免费及开源的ＬｉｎｕＸ操作系统，进一步使传统ＰＣ的Ｗ曲服务能够通过嵌入式设备低成本的完整实现。正如比尔盖茨在其著作《ｍＲ０ａｄ
ＡＪｌｅａｄ》（《未来之路》）中所说，“ｔｏｄａｙ．ｓⅫ．觚ｅｔｉｓｎｏｔⅡ１ｅｉ面ｍＩ撕ｏｎｈｉｇｂｗａｙＩ
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互联网不是我想象的信息高速公路，但你可以认为它是高速公路的开端＂）【２】，使用ｗ环Ｉ网络技术实现的智能家居控制成了智能家居产业发展的重要方向。根据２０１１年３月在北京举行的第十二届中国国际建筑智能化峰会，主题为“智慧城市建设与智能建筑新发展’’中所提出的“在经济高速发展的今天，人们构建智慧城市的蓝图已逐渐清晰，这意味着新一轮技术革新即将到来，与此同时，智能建筑行业也将面临着前所未有的重大机遇”。智能家居网络不同于传统网络的简单管理和工业控制，智能家居网络融合了信息的管理与控制，通过计算机技术、嵌入式技术、传感器技术以及网络通信技术对整个家居环境进行建构，通过接入１１１ｔＩｍｌｅｔ，使得家庭中的电器可以与外界进行信息交流，也可以使外界对家电进行远程遥控，提升家居便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。作为家居网络的核心，智能家居中央控制器在实现家电的智能化、网络化管理中具有重要作用和意义：天津工业大学硕士学位论文１．家居环境监控与控制。用户可以通过组建家庭内部网络使用ＰＣ机或移动设备对家居环境和家电设备进行查询与控制；通过在智能家居的中央控制器中挂载摄像头，实现对家中环境进行监控，在危急情况发生时，可自动进行远程拍照或录像，以实现家居的防火防盗。２．节能控制。用户可以随时开启或关闭家中电器，对实现高效生活、低碳生活，推进人与环境的和谐发展具有重要作用。３．无线扩展。家居网络在随意扩充系统或缩小系统中表现的十分的灵活。家庭中可能随时添置新家电，这就要求智能家居中央控制器具有良好的扩展能力和无缝对接能力。４．随着微电子技术、自动控制技术、通信技术等的发展，我国将智能小区建设列为“十二五”规划的重点发展领域。家居网络是社会网络的基本单元，家居网络的信息化是实现城市和社会信息化的重要标志。家居网络对于推动经济发展、科技进步有着重要的作用。５．本文对于ｗⅢＩ网络智能家居控制的研究，它将不仅应用于工业控制领域，家庭及楼宇控制领域，消费性电子领域及医学领域，而且还会广泛应用于军事领域及无线定位领域，实现ｗⅡＩ技术引领无线网络的时代。
１．２课题研究的国内外发展状况
国际上，最早的智能建筑是以办公为目的、以ＢＡ和ｏＡ为主要技术，智能建筑是家居网络最开始的表现形式。直到９０年代初，现场总线的较大发展使组网成为现实。９０年代中后期，现场总线技术在工业上得到成功应用后，美国、日本、欧洲、加拿大等国家对家居网络开始了研究和开发，并提出了ＥＨＳ、Ｅｍ、ＢａｔｉＢＵＳ等家居网络专用协议【习。其中以美国的ＡＴ＆Ｔ公司、Ｓ姐公司、澳大利亚的Ａｕｓ仃Ｄｌｏｎ公司、德国的Ｎ泐ｌｕｓ公司、加拿大的ＣＡＢＡ公司等为主。１９９８
年亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会于当年５月份在新加坡举办，会上成功地在模拟了“未来之家”现场，最后并以此类的家庭智能化系统定义为新加坡模式。智能住宅、小区在国外历经了２０世纪８０年代初的住宅电子化、８０年代中的住宅自动化到９０年代美国的“ＭＳＥＨＯＭＥ”（智慧屋）、欧洲的“ＳＭＡＲＴ
Ｈ咖”（聪明屋）的住宅智能化这样三个阶段。美国、日本、新加坡都有根据
这些标准建立的智能住宅和小区的示范工程。在国内，智能家居主要由传统家庭防盗公司、可视对讲公司或传统家电企业演变而来【４】。传统家庭防盗公司、可视对讲公司在其原有产品基础上增添了控制功能及一些其他功能，以实现家居网络自动化。随着智能建筑、智能小区