時間：2023-05-06 18:29:10
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能家居論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
摘要：簡要介紹了電力線通信技術(shù)，分析了對利用電力線通信技術(shù)實現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)的載波技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等組網(wǎng)關(guān)鍵問題，介紹了一種基于LonWorks技術(shù)的電力線智能家居網(wǎng)絡(luò)解決方案。
基于電力線通信技術(shù)的智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用電力線通信技術(shù)通過電源插座完成家庭聯(lián)網(wǎng)，并為家庭網(wǎng)絡(luò)提供互聯(lián)網(wǎng)接入和多媒體音視頻業(yè)務(wù)，通過家庭服務(wù)器對接入家庭網(wǎng)絡(luò)的信息家電、安全系統(tǒng)實行監(jiān)控和管理。
一、電力線通信技術(shù)概述
電力線通信技術(shù)(PLC)是把載有信息的高頻加載于電流，用電力線傳輸，通過調(diào)制解調(diào)器將高頻信號從電流中分離出來，傳送到計算機(jī)或其他信息家電，以實現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。目前PLC技術(shù)已經(jīng)形成寬帶接入型與家庭網(wǎng)絡(luò)型兩種發(fā)展模式，家庭網(wǎng)絡(luò)型是指通過電力線在用戶家中組建高速LAN。這種模式的PLC只提供家庭內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，即通過家庭的內(nèi)部的普通電力線，進(jìn)行組網(wǎng)連接家庭內(nèi)部局域網(wǎng)。電力線通信技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：信息家電可以通過電力線進(jìn)行通信，無需另外布線，利用電源線實現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)成本較低；電力網(wǎng)是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)，PLC技術(shù)可以輕松地滲透到每個家庭，其應(yīng)用范圍廣泛；網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)是電源插座，電源插座隨處可見，數(shù)目較多且接插方便；不需要撥號，接入電源插座即接入網(wǎng)絡(luò)；電力線載波通信較容易實現(xiàn)自動抄表、家居監(jiān)控等功能。利用電力線載波通信技術(shù)實現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)最方便。
二、電力線智能家居網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題
2.1載波技術(shù)1)正交頻分多路復(fù)用技術(shù)。低壓電力線載波信道的傳輸特性的特點(diǎn)是具有時變性，衰減較大，而且各種干擾噪聲復(fù)雜。為提高電力線網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，電力線通信大都采用正交頻分多路復(fù)用技術(shù)(OFDM)進(jìn)行調(diào)制。即將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為N個并行數(shù)據(jù)分配給N個不同的正交子載波，實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳輸。這樣既可得到很高的數(shù)據(jù)傳送速率，又能夠有效地抑制碼間干擾。應(yīng)用OFDM技術(shù)于電力線通信中具有明顯的優(yōu)越性。OFDM頻帶不僅利用率高，而且抗干擾性強(qiáng)，可以克服電力線上固有的高噪聲、多徑效應(yīng)和頻率衰減等現(xiàn)象，有效利用現(xiàn)有低壓電力線實現(xiàn)高速數(shù)字通信。2)擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)。這一技術(shù)的抗干擾和抗多徑效應(yīng)也較強(qiáng)。因此，也有一些廠家采用這種技術(shù)開發(fā)電力通信產(chǎn)品。擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)在相對較寬的頻帶上擴(kuò)展了信號頻譜，降低了信號的功率譜密度，降低了電磁輻射，削弱了對其他通信系統(tǒng)的干擾。而且接收端通過窄帶濾波技術(shù)提取有用信號，信號的信噪比很高，抗干擾性增強(qiáng)。另外，擴(kuò)頻通信可以實現(xiàn)碼分多址。對于1Mbps左右的系統(tǒng)，應(yīng)用擴(kuò)頻技術(shù)就可以完全滿足傳輸容量的要求，且其設(shè)備簡單，擴(kuò)頻調(diào)制方式較為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)傳輸速率要求在10Mbps及以上時，擴(kuò)頻技術(shù)實現(xiàn)起來較困難。在10Mbps及以上傳輸速率宜采用OFDM調(diào)制技術(shù)。
2.2網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)目前，家庭自動化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)有許多種，較為成熟的有X210、CEBus和LonWorks等。1)X210是最早應(yīng)用于家庭設(shè)備自動控制系統(tǒng)的。X210的控制模式為主從控制模式，信息是單向傳輸?shù)模瑥目攸c(diǎn)只能接收主控點(diǎn)發(fā)來的信息，不能反饋。X210的系統(tǒng)信息的傳輸較慢(傳送一個指令需時0.883s)，抗干擾性能差，可用節(jié)點(diǎn)數(shù)為256個，只能用于普通家庭中的簡單控制和專項控制。但其價格十分低廉，而且安裝使用較方便，如僅組建一個簡單的家居智能網(wǎng)絡(luò)，可以考慮X210技術(shù)。2)CEBus是一個較完整的開放系統(tǒng)，美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)于1992年正式推出，并定為IS260/EIA2600標(biāo)準(zhǔn)。它定義了在幾乎所有傳送媒體(Medium)中信號的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，并要求控制信號在所有的媒體中都要以相同的傳送速度(10Kbps)傳送，從而有效地避免信號傳輸中可能出現(xiàn)的“瓶頸”問題。CEBus的抗干擾能力比X210強(qiáng)，控制功能亦十分豐富。但接口技術(shù)比較復(fù)雜，價錢較貴，在中國的應(yīng)用不多見。3)LonWorks是由美國Echelon公司于1990年12月開發(fā)成功的全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。1997年8月，被EIA的集成家庭系統(tǒng)技術(shù)委員會定為家庭網(wǎng)絡(luò)(HomeNetworking)的標(biāo)準(zhǔn)。Lon2Works完全支持OSI的7成協(xié)議，具有良好的開放性、互操作性，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成以分布控制為控制模式。對于網(wǎng)絡(luò)家電來說，只需要將已定義的的網(wǎng)絡(luò)家電之間信息傳遞的語法和語義標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用層實現(xiàn)后，就能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠商之間產(chǎn)品的相互兼容。LonWorks的分布式架構(gòu)使其具有獨(dú)立性，部分節(jié)點(diǎn)的故障不會造成系統(tǒng)癱瘓。LonWorks最基本的部件是同時具有通信與控制功能的神經(jīng)元芯片，具有很強(qiáng)的通信能力和一定的數(shù)據(jù)處理能力。其抗干擾能力很強(qiáng)，其可靠度是這三種網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)最高的(約99.8%)，并具有完善的開發(fā)系統(tǒng)和工具。LonWorks的分布式架構(gòu)，每一個控制裝置都可以有隨插即用的功能，減免了二次拉線造成的成本，并避免了重新布線的不便。LonWorks可擴(kuò)展性強(qiáng)，在將來對系統(tǒng)升級時，可充分利用原有資源，降低升級的復(fù)雜性及成本。上述三類家庭自動化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都是各有其特點(diǎn)，組網(wǎng)時可根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。但如果要組建一個統(tǒng)一的、操作性強(qiáng)、功能完善、可靠性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)的家居智能網(wǎng)絡(luò)，采用LonWorks技術(shù)是一個明智的選擇。
三、電力線智能家居網(wǎng)絡(luò)的組成
本文以LonWorks技術(shù)為基礎(chǔ)，采用電力線載波技術(shù)來構(gòu)建家居智能網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)以分布控制、集中管理為控制模式，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可依靠網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成自治的控制功能，通信媒體采用電力線。主控節(jié)點(diǎn)與家用電腦相連，可控制從節(jié)點(diǎn)的功能配置并監(jiān)控從節(jié)點(diǎn)的狀況，并且還負(fù)責(zé)與Internet的通信。通過主控節(jié)點(diǎn)可查看電表、水表、煤氣表的讀數(shù)，實現(xiàn)三表的集抄。從節(jié)點(diǎn)可接收從電力線傳來的控制信息，完成自治的控制功能，同時反饋家電的一些狀態(tài)信息。從節(jié)點(diǎn)由電力線網(wǎng)關(guān)、信息家用電器組成。在這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，電力網(wǎng)關(guān)是一個重要的部件，它用于對網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)送與接收。電力網(wǎng)關(guān)由基于LonWorks網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的LonTalk網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和神經(jīng)芯片、電力線載波模塊和耦合電路組成。
【關(guān)鍵詞】智能家居；嵌入式技術(shù)；語音識別；智能化控制
一、前言
1980年在室內(nèi)設(shè)計領(lǐng)域人們開始提出“智能家居”的構(gòu)想[1]，該構(gòu)想提出之初只是為實現(xiàn)對住宅內(nèi)部的監(jiān)控與管理。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，這一構(gòu)想逐漸加入了網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動化等內(nèi)容。這一構(gòu)想是將系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)和管理融為一體，實現(xiàn)高效、安全、便利、環(huán)保的居住條件。
二、智能家居的概念
智能家居是指將家庭中的各種智能化設(shè)備如家用電器、通訊裝置、家庭安防設(shè)備連接到家庭區(qū)域的智能化平臺上，這一連接通過家庭總線技術(shù)實現(xiàn)。通過該連接對遠(yuǎn)程監(jiān)控及管理家庭各項事務(wù)。實現(xiàn)智能家居的基礎(chǔ)是家庭網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，主要聯(lián)網(wǎng)方式為有線、無線兩種。智能家居是實現(xiàn)對家庭照明系統(tǒng)、家電控制、安防的遠(yuǎn)程控制，使家居環(huán)境在無人的條件下得到管理。
三、智能家居系統(tǒng)的工作原理
智能家居系統(tǒng)中家庭網(wǎng)絡(luò)終端是連接到PSTN上的，當(dāng)用戶通過家庭電話對家用電器進(jìn)行控制時，web服務(wù)器接收到由瀏覽器傳輸來的信號，然后管理中心的主機(jī)系統(tǒng)將信號傳輸給網(wǎng)絡(luò)終端，相關(guān)的家用電器接受來自網(wǎng)絡(luò)終端的信號完成對家用電器的遠(yuǎn)程控制。控制完成后網(wǎng)絡(luò)終端將控制后的信息傳輸?shù)焦芾碇行闹鳈C(jī)系統(tǒng)，管理中心將這一信息寫入管理數(shù)據(jù)庫，并將最終控制信息反饋到用戶系統(tǒng)，如圖1，智能家居控制系統(tǒng)工作流程圖。
四、嵌入式技術(shù)在智能家居控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
（一）嵌入式語音識別在智能家居控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
大量詞匯連續(xù)語音識別和小詞表嵌入式語音識別是目前語音識別的兩個方向，智能家居控制系統(tǒng)中主要運(yùn)用的是小詞表嵌入式語音識別[3]，主要體現(xiàn)在智能遙控、語音控制，兒童智能玩具等方面，由專門的硬件系統(tǒng)來保證小詞表嵌入式語音識別的正常運(yùn)行。首先對設(shè)備進(jìn)行語言信號的輸入，然后經(jīng)過預(yù)處理及語言信息特征的提取得到一組能夠反應(yīng)該語段信息的信號模型，然后將該信號模型輸入系統(tǒng)的語言信號模型庫進(jìn)行信號匹配，最后得出此次語言信號的控制結(jié)果，將該結(jié)果作用于所控制的設(shè)備。簡單來說嵌入式語音識別的工作原理為：語言信號采集信號預(yù)處理信號特征提取模式匹配信號輸出。
1.信號預(yù)處理。語言信號具有非平穩(wěn)性，任何外界條件都會對信號產(chǎn)生干擾，比如氣流、噪音等。在信號的預(yù)處理階段要剔除這部分不在控制信號內(nèi)的干擾用因素，提取正確的控制信號。
2.信號特征提取。通過對語音聲學(xué)參數(shù)的計算，運(yùn)用聲學(xué)特征計算方法得出提取的語言信號中反映控制參數(shù)的信息。線性預(yù)測系數(shù)、線性預(yù)測倒譜參數(shù)及Mel倒譜系數(shù)為常用的三種語言信息控制參數(shù)。
（二）嵌入式技術(shù)在家庭安防系統(tǒng)中的應(yīng)用
安全防護(hù)智能化及消防報警的自動化是智能家居控制系統(tǒng)中的重要組成部分[4]。當(dāng)家中出現(xiàn)破門入室、火災(zāi)等緊急情況時安全防護(hù)系統(tǒng)及消防報警系統(tǒng)能夠自動啟動，保證家庭成員的快速安全撤離。在智能化防護(hù)與消防報警系統(tǒng)中，信號感應(yīng)器位于室內(nèi)當(dāng)發(fā)生緊急情況比如火災(zāi)時，位于室內(nèi)的信號接收器接收到煙霧信號，將信號經(jīng)過處理分析后傳輸?shù)焦芾碇行模芾碇行膶⑿盘杺鬏數(shù)骄W(wǎng)絡(luò)終端，由網(wǎng)絡(luò)終端下達(dá)應(yīng)變信號即向值班室發(fā)出警報同時由安裝在室內(nèi)的消防噴頭噴水滅火。
（三）嵌入式技術(shù)在家電設(shè)備智能化中的應(yīng)用。家電設(shè)備智能化是智能家居控制系統(tǒng)得以實現(xiàn)的前提。根據(jù)用戶對于家電智能化的需求對家庭電器產(chǎn)品進(jìn)行智能化控制，比如早晨伴隨著優(yōu)美的鬧鐘鈴聲床簾緩緩拉開，使住戶在睜眼的一刻感受到清晨第一縷陽光的照射，此時早餐以悄無聲息的準(zhǔn)備，豆?jié){機(jī)正在準(zhǔn)備鮮美的豆?jié){，面包機(jī)在烤面包等等。這一切的起始信號都是鬧鐘鈴聲，將各個電器連接在一個系統(tǒng)中，當(dāng)鬧鐘鈴聲響起時，系統(tǒng)接收到這一信號，通過信號的傳輸與轉(zhuǎn)換將控制信號輸出作用于各個電器，實現(xiàn)清晨的智能化生活。
（四）嵌入式技術(shù)在家居智化管理中關(guān)于節(jié)能環(huán)保方面的應(yīng)用。現(xiàn)在社會的發(fā)展使人們的節(jié)奏越來越快，在家中呆的時間越來越短，因此為了資源的節(jié)約對于家居智能化的控制越來越受到人們的重視，比如白天工作時間家里沒人不需要開暖氣但又怕晚回家時家里太冷，可以考慮遠(yuǎn)程控制，通過電話或電腦對家里的暖氣系統(tǒng)進(jìn)行控制，在回家前一小時將暖氣開啟，這樣及節(jié)省了資源回家是有不至于太冷。再比如累了一天回家看看電視休息一下，此時房間內(nèi)的燈光系統(tǒng)會根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)出最適合的光線強(qiáng)度，電視機(jī)可以自動調(diào)節(jié)出于環(huán)境相匹配的模式等。這一系列智能化的信號基礎(chǔ)都是用戶的需要與感知。
五、結(jié)束語
家是溫馨的代名詞，但現(xiàn)在人們生活壓力大、節(jié)奏快，已沒有充足的時間去營造溫馨的家庭氛圍，同時越來越多的人選擇獨(dú)居生活，老年人無人照顧等問題使家庭生活接受著改革。智能家居控制系統(tǒng)發(fā)的產(chǎn)生與發(fā)展是網(wǎng)絡(luò)社會帶給我們的福音。營造溫馨的氛圍不再需要提前回家，對老人生活不放心也可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控及其他的安全措施來保證他們的人身安全。家居智能化正在一步步走進(jìn)我們的生活，即使現(xiàn)在不是每家都能系統(tǒng)化的享受智能化，也多多少少擁有智能化的家電。
參考文獻(xiàn)：
[1]原林，于伸《嵌入式技術(shù)在智能家居控制系統(tǒng)中的應(yīng)用》自動化技術(shù)與應(yīng)用 2006年第25卷第1期；
[2]李新偉《智能家居檢測與控制終端的研究與設(shè)計》山東大學(xué)碩士學(xué)位論文；
[3]劉榮輝《基于智能家居控制的嵌入式語音識別系統(tǒng)研究》廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文；
【關(guān)鍵詞】智能家居 GSM模塊 單片機(jī)
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電控制、照明控制、窗簾自控、防盜報警、可編程定時控制及計算機(jī)控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、安全和便利。本文設(shè)計的基于GSM網(wǎng)絡(luò)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)由智能監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和用戶手機(jī)構(gòu)成，通過GSM短信息的收發(fā)實現(xiàn)對家庭設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
1 總體設(shè)計方案
系統(tǒng)由中心控制模塊和各分散控制模塊組成。中心控制模塊實現(xiàn)控制用戶手機(jī)和各分散控制功能模塊。選用AT89S52單片機(jī)作為該監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制元件。主控單片機(jī)模塊接收用戶手機(jī)發(fā)送的短信息，根據(jù)短消息的內(nèi)容控制各子功能模塊；同時主控單片機(jī)模塊將家居系統(tǒng)的控制信息以短信形式發(fā)送到用戶手機(jī)，由單片機(jī)構(gòu)成各控制模塊子系統(tǒng)。
1.1 系統(tǒng)硬件部分
根據(jù)任務(wù)需要，合理選擇單片機(jī)、傳感器、GSM模塊和設(shè)備來構(gòu)成系統(tǒng)。為使硬件設(shè)計盡可能合理，系統(tǒng)的電路設(shè)計遵循了以下幾個方面：
（1）選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的典型電路，提高設(shè)計的成功率和結(jié)構(gòu)的靈活性。
（2）選用功能強(qiáng)、集成度高的電路或芯片。
（3）選擇通用性強(qiáng)、市場貨源充足的元器件。
（4）在對硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)考慮時，考慮通用性的問題，采用模塊化的設(shè)計方式。
（5）系統(tǒng)的擴(kuò)展及各功能模塊的設(shè)計應(yīng)適當(dāng)留有余地，以備將來修改、擴(kuò)展之需。
（6）在電路設(shè)計時，充分考慮應(yīng)用系統(tǒng)各部分的驅(qū)動能力
最終確定采用AT89S52單片機(jī)作為處理芯片。西門子的TC35系列的TC35iGSM模塊，TC35i與GSM2/2+兼容、雙頻（GSM900/GSMl800）、RS232數(shù)據(jù)口、符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，且易于升級為GPRS模塊。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真提供快速、可靠安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)與設(shè)計。
1.2 系統(tǒng)軟件部分
軟件部分由以下幾部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集單元、手機(jī)短信信令識別與分析單元、GSM模塊TC35 modem接口程序部分、分析控制部分。其中數(shù)據(jù)采集部分和手機(jī)短信信令識別需要作實時處理；GSM模塊TC35 modem接口程序部分和分析控制部分則是根據(jù)采集和手機(jī)短信信令進(jìn)行分時操作有利于提高系統(tǒng)效率。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
軟件設(shè)計部分主要有數(shù)據(jù)采集部分、手機(jī)短信信令識別、TC35Modem接口程序部分、分析控制部分。其中數(shù)據(jù)采集部分和手機(jī)短信信令識別需要作實時處理；GSM模塊TC35Modem接口程序部分和分析控制部分則是根據(jù)采集和手機(jī)短信信令進(jìn)行分時操作有利于提高系統(tǒng)效率。本智能家居監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計的內(nèi)容主要有主控模塊程序、TC35Modem模塊通信程序、串口通信初始化程序和短消息的編碼解碼程序。軟件設(shè)計模塊如圖1所示。
2.1 單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計
為了實現(xiàn)單片機(jī)與TC35I模塊的通信順暢，必須使二者的串口波特率一致，如果單片機(jī)F=11.0590MHZ，設(shè)置串行口波特率為9600，工作方式為方式3，Tl定時器采用工作方式2。其中串行口和定時器的工作方式和初值可以根據(jù)具體情況加以更改。
本系統(tǒng)的軟件設(shè)計是將整個短信處理模塊放入單片機(jī)的中斷服務(wù)子程序中。發(fā)送和接收串行口數(shù)據(jù)采用中斷方式進(jìn)行，這樣可以大大節(jié)省CPU資源。當(dāng)接收一幀數(shù)據(jù)進(jìn)入一位寄存器，送入接收SBUF中，同時將Rl置1；當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)載入發(fā)送SBUF中開始向外發(fā)送，發(fā)送完畢后即將TI置1。無論Rl置1還是TI置1，均會激發(fā)串口中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。響應(yīng)中斷時，首先判斷中斷是接收程序還是發(fā)送程序，若為接收中斷則將SBUF中的數(shù)據(jù)存入接收隊列緩沖區(qū)；若為發(fā)送中斷便將待發(fā)送的數(shù)據(jù)幀發(fā)送到SBUF中。
2.2 短消息PDU模式編碼解碼程序
在GSM標(biāo)準(zhǔn)中，中文編碼采用UTF-8的編碼，不是目前國內(nèi)常用的GB-2312編碼，因此需要對中文編碼進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能與采用GB-2312漢字庫相配合，方可正確顯示出短消息中漢字字型。由于UTF-8和GB-2312編碼之間不存在一一對應(yīng)的線性關(guān)系，因此需要采用查表的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
2.3 短消息收發(fā)程序設(shè)計
發(fā)送短信息的主要工作是將發(fā)送的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的編碼，其次就是將發(fā)送所用的SMS服務(wù)中心號碼、目標(biāo)號、有效時間和短信內(nèi)容按照PDU編碼的格式發(fā)送出去。如果是接收短信息，其工作就是將接受到的短信息內(nèi)容進(jìn)行解碼，發(fā)送和接收的PDU串的結(jié)構(gòu)是不同的。接收程序流程圖如圖2所示。
3 運(yùn)行結(jié)果
運(yùn)行結(jié)果如圖3所示。
4 結(jié)論
本文設(shè)計了一個基于GSM網(wǎng)絡(luò)的無線傳感智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)在運(yùn)行中還有改進(jìn)之處，還需進(jìn)一步對程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。本設(shè)計只是智能家居控制中的一部分，目前國內(nèi)很多公司都在致力于智能家居產(chǎn)品的開發(fā)，隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我國將全面普及智能家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和產(chǎn)品。
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【論文摘要】：智能家居是未來家庭生活的發(fā)展趨勢，闡述了智能家居的基本概念，說明了智能家居中的總線技術(shù)的特點(diǎn)和意義，比較了幾種主要的總線技術(shù)，指出了項目研究的重點(diǎn)。
智能家居是現(xiàn)代社會最熱門的話題之一，它的目標(biāo)是通過網(wǎng)絡(luò)等信息通信技術(shù)手段實現(xiàn)對家居電器等的智能控制，使其能夠按照人們的設(shè)定工作運(yùn)行，而不論距離的遠(yuǎn)近。智能化與遠(yuǎn)程控制是智能家居的兩大特點(diǎn)。目前，已經(jīng)有越來越多的機(jī)構(gòu)和個人開始了對智能家居的研究。
1. 智能家居的概念
智能家居（Smart Home）是以家為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ⒆詣踊悄芑谝惑w的高效、舒適、安全、便利的家居環(huán)境。家居智能化技術(shù)起源于美國，最具代表性的是X-10技術(shù)，通過X-10通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個設(shè)備便可實現(xiàn)資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。至今，X-10技術(shù)產(chǎn)品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑，相反，成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化智能家居系統(tǒng)可提供遙控、家電（空調(diào)，熱水器等）控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時控制及計算機(jī)控制等多種功能和手段，使生活更加舒適、便利和安全。
2. 智能家居中的總線技術(shù)
要實現(xiàn)家居的智能化，就必須實現(xiàn)家居的網(wǎng)絡(luò)化，使家居內(nèi)的大部分電器設(shè)備能夠通過一定的方式連入網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)這些設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和自動控制。家居電器的上網(wǎng)實質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)最后接入的1公里之內(nèi)的問題，此類問題要求網(wǎng)絡(luò)可靠性高、信心量少，多個設(shè)備之間的互操作性強(qiáng)。就智能家居而言，如何把結(jié)構(gòu)和性能不一的電器設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，如何能夠?qū)崿F(xiàn)這些設(shè)備的相互通信是在構(gòu)建智能家居時主要考慮的問題，所以說，智能家居的關(guān)鍵技術(shù)其實就是網(wǎng)關(guān)技術(shù)和總線技術(shù)。文章主要討論的是其中的總線技術(shù)。
總線技術(shù)在智能家居行業(yè)當(dāng)中，目前可以算是應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)手段。在總線技術(shù)下生成的智能家居系統(tǒng)，最大的特點(diǎn)是具有可擴(kuò)展性，工程安裝也不是很復(fù)雜。由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新生成許多總線協(xié)議下的智能家居系統(tǒng)的價格也不是很高，目前市場的銷售情況也很不錯。
智能家居中的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)通過系統(tǒng)總線來實現(xiàn)家居燈光、電器及報警系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)以及信號傳輸，采用分散型現(xiàn)場控制技術(shù)，控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各功能模塊只需要就近接入總線 即可，布線比較方便。一般來說，現(xiàn)場總線類產(chǎn)品都支持任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的布線方式，即支持星型與環(huán)狀結(jié)構(gòu)走線方式。燈光回路、插座回路等強(qiáng)電的布線與傳統(tǒng)的布線方式完全一致。"一燈多控"，在家庭應(yīng)用比較普遍，以往一般采用"雙聯(lián)"、"四聯(lián)"開關(guān)來實現(xiàn)，走線復(fù)雜而且布線成本高。若通過總線方式控制，則完全不需要增加額外布線。是一種全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其產(chǎn)品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。典型的總線技術(shù)采用雙絞線總線結(jié)構(gòu)，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以從總線上獲得供電（24V/DC），亦通過同一總線實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間無極性、無拓?fù)溥壿嬒拗频幕ミB和通信，最高的信號傳輸速率和系統(tǒng)容量則分別為10KBPS和4G，完全能夠滿足現(xiàn)代智能家居的需要。
3. 主要的總線技術(shù)比較
目前，國際上家庭總線的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾種：前述的X-10，日本的家庭總線(Home Bus)，歐洲標(biāo)準(zhǔn)安裝總線(EIB)和BatiBus，美國Echelon公司的LonWorks，HP公司的IRDACONTRAL等。其中，最受業(yè)界關(guān)注，應(yīng)用最廣的是X-10、LonWorks和消費(fèi)總線（CEBus）這三種。
3.1 X-10技術(shù)
X-10技術(shù)是世界上最早出現(xiàn)的，也是最簡單的智能家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的出現(xiàn)標(biāo)志著家居智能化技術(shù)的成熟。在智能家居20多年發(fā)展過程中，X-10技術(shù)得到了極大的應(yīng)用。它在美國的發(fā)展已經(jīng)25年的歷史了，到目前為止美國的X-10用戶已經(jīng)達(dá)到1000萬以上，X-10控制規(guī)格已成為當(dāng)今美國家庭自動化控制規(guī)格的主要領(lǐng)導(dǎo)者。歐洲版的X-10發(fā)展也相當(dāng)迅速并得到普及，漸漸的，這一技術(shù)開始進(jìn)入亞洲。可以說，X-10是二十世紀(jì)最具代表性的家庭智能自動化產(chǎn)品。
X-10采用電力線作為其網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)，系統(tǒng)中的各個設(shè)備直接掛在電力線上就可以相互通信，X-10技術(shù)基于X-10協(xié)議，由發(fā)射器發(fā)出X-10控制信號，通過現(xiàn)有電力線網(wǎng)轉(zhuǎn)輸X-10信號到接收器，然后由接收器再對各燈具、用電器等用電設(shè)備進(jìn)行控制。
但X-10采用的是電力線通信方式，容易受到干擾，系統(tǒng)的抗干擾性能比較差，且尋址空間小，對模擬量支持不夠，只能提供非常有限的功能。如果只要求這些有限功能，使用X-10可能是很合算的，但在需求日益豐富的今天，X-10有逐漸被取代的趨勢。
3.2 LonWorks
LonWorks是美國Echelon公司于1991年推出的，LonWorks技術(shù)為設(shè)計、創(chuàng)建、安裝和維護(hù)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)方面的許多問題提供解決方案：網(wǎng)絡(luò)的大小可以是兩個到32385個設(shè)備，并且可以適用于任何場合。LonWorks提供從收發(fā)器到協(xié)議到軟件API的一個完整的、端到端的控制網(wǎng)絡(luò)解決方案。
LonWorks網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的通信是采用一種稱為LonTalk的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)語言實現(xiàn)的。LonTalk協(xié)議由各種允許網(wǎng)絡(luò)上不同設(shè)備彼此間智能通信的底層協(xié)議組成。LonTalk協(xié)議提供一整套通信服務(wù)，這使得設(shè)備中的應(yīng)用程序能夠在網(wǎng)絡(luò)上同其他設(shè)備發(fā)送和接收報文而無需知道網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者網(wǎng)絡(luò)的名稱、地址，或其他設(shè)備的功能。LonWorks協(xié)議能夠有選擇地提供端到端的報文確認(rèn)、報文證實和優(yōu)先級發(fā)送，以提供規(guī)定受限制的事務(wù)處理次數(shù)。對網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)的支持使得遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)管理工具能夠通過網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備相互作用，這包括網(wǎng)絡(luò)地址和參數(shù)的重新配置、下載應(yīng)用程序、報告網(wǎng)絡(luò)問題和啟動/停止/復(fù)位設(shè)備的應(yīng)用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信，這包括電力線，雙絞線，無線（RF），紅外（IR），同軸電纜和光纖。
LonWorks也有其弱點(diǎn)，主要是價格太高，光電開關(guān)的體積太大，對此，Echelon公司開發(fā)了一個智能型收發(fā)器－－PL3120芯片組，其中整合了Echelon公司的PLT－22電力線實體層和8位的Neuron芯片核心，這使得LonWorks被越來越多的高級建筑所采用。
3.3 CEBus
消費(fèi)總線（CEBus）起源于1984年美國電氣工業(yè)協(xié)會的消費(fèi)電器小組制定的家電互聯(lián)的規(guī)范，1992年，它被正式命名為CEBus規(guī)范(EIA600)。消費(fèi)總線出現(xiàn)后，迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等國際著名公司的支持，在智能住宅和住宅自動化領(lǐng)域具有舉足輕重的影響。
消費(fèi)電子總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型、樹型或混合型。總線中的每個節(jié)點(diǎn)的地位是平等的，不需要一個主控設(shè)備。對于多節(jié)點(diǎn)競爭訪問網(wǎng)絡(luò)資源的解決方法是采用沖突檢測和沖突解決，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的控制關(guān)系通過綁定來實現(xiàn)，從而使整個家庭中的電器系統(tǒng)能成為一個智能的整體。
參照ISO的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議建議書，消費(fèi)電子總線可劃分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。CEBus在應(yīng)用層定義了一種面向?qū)ο蟮摹?yán)格的設(shè)備描述語言CAL（Common Application Language），簡稱公共應(yīng)用語言，其內(nèi)容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應(yīng)用語言采用了面向?qū)ο蟮姆椒ǎ讶我庖粋€家電設(shè)備按照功能分解成幾個預(yù)定義的對象模型。在面向?qū)ο蟮木幊陶Z言中，一個對象由數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的函數(shù)組成。在消費(fèi)總線中，這些對象也由數(shù)據(jù)（稱為實例變量）和操作（稱為方法）組成，不同的設(shè)備可以采用相同的對象，用相同的方法操作，但是控制結(jié)果隨設(shè)備的不同而有不同的意義。
CEBus以其簡便的協(xié)議、日臻完善的技術(shù)正日益成為消費(fèi)電子設(shè)備互操作的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，CEBus通訊的低層功能已實現(xiàn)了芯片化，所以接入設(shè)備比較便宜。目前，市場上此類芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。隨著載波通訊技術(shù)的進(jìn)一步成熟，CEBus將在儀器儀表、家庭自動化、智能樓宇建設(shè)、智能小區(qū)建設(shè)以及工業(yè)廠區(qū)建設(shè)中得到更為廣泛的應(yīng)用。但由于CEBus接口技術(shù)比較復(fù)雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應(yīng)用也不多見。
4. 小結(jié)
隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，智能家居技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注，是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的重點(diǎn)之一，而利用總線技術(shù)來實現(xiàn)智能家居又是智能家居技術(shù)發(fā)展的重要方向。文章中介紹的幾種主流總線技術(shù)都有各自的特點(diǎn)，就本項目而言，LonWorks網(wǎng)絡(luò)是一個不錯的選擇，是我們以后研究的重點(diǎn)方向之一。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；智能家居；VB
一、引言
現(xiàn)代家庭已經(jīng)從追求家居的豪華裝飾轉(zhuǎn)向家居智能化，享受智能化帶來的多元化信息，以及安全、舒適與便利的生活環(huán)境。廣闊的市場前景和實用價值，使智能家居已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前智能家居控制系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)為兼容性強(qiáng)的家庭主控制器，有PC架構(gòu)、單片機(jī)架構(gòu)、嵌入式架構(gòu)三大解決方案。但三者都有其自身的缺點(diǎn)：PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)昂貴的改線費(fèi)用和繁瑣的改線工程也是令人難以接受的；單片機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)電路設(shè)計較復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，擴(kuò)展能力不強(qiáng)；嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)周期長，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，市場價格比較高，應(yīng)用面比較狹窄。本文介紹一種價格便宜、成本較低、和現(xiàn)有設(shè)備兼容性好的無線智能家居控制系統(tǒng)
二、系統(tǒng)總體設(shè)計
本智能無線家居控制系統(tǒng)主要由PC軟件，單片機(jī)控制器、家居控制終端和相關(guān)無線傳感器系統(tǒng)四個部分組成（如圖1所示）。
PC軟件是系統(tǒng)的靈魂，軟件編寫的好壞直接影響系統(tǒng)的性能。PC軟件的功能是給用戶提供操作界面、將用戶的指令（包括用戶預(yù)設(shè)指令）通過串口傳送給單片機(jī)控制器，并顯示報警信息。
單片機(jī)控制器是信息的交換中心。單片機(jī)控制器的功能是將PC機(jī)傳送給單片機(jī)的指令通過無線的方式發(fā)送給家居控制終端，同時它還可以將傳感器測得的信號傳送給PC。
家居控制終端是家居控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它可以接受無線控制指令并執(zhí)行。家居控制終端包括各種無線開關(guān)、各種無線控制器、無線電磁閥門等。
相關(guān)傳感器可以探測各種威脅，并通過無線的方式發(fā)送給單片機(jī)。它包括無線煤氣傳感器、無線紅外傳感器等。
系統(tǒng)通過相關(guān)無線傳感器系統(tǒng)探測信號，并傳送給單片機(jī)，然后由單片機(jī)將信息傳送給PC機(jī)，實現(xiàn)報警，并通過PC操作人員的操作，將控制指令發(fā)送給單片機(jī)控制器，然后由單片機(jī)控制器將執(zhí)行指令發(fā)送給家居控制終端。通過家居控制終端的執(zhí)行完成對家庭中照明、安防等的控制。同時系統(tǒng)還可以利用無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備查詢和控制無線攝像設(shè)備，對家庭進(jìn)行監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上，通過利用操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能還可以遠(yuǎn)程觀察和控制本系統(tǒng)。系統(tǒng)運(yùn)行場景如圖2所示。
三、單片機(jī)硬件設(shè)計
本系統(tǒng)的硬件部分主要由計算機(jī)PC、單片機(jī)電路板、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、無線傳感器、無線控制器等部分組成，其中單片機(jī)電路部分是本文的設(shè)計重點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。
單片機(jī)電路分無線接收和解碼模塊、無線發(fā)射模塊、STC89C54RC單片機(jī)、MAX232、設(shè)備、串口等部分組成。
無線接收和解碼模塊主要由PT2272芯片及其附屬電路組成，它的主要功能是將相關(guān)傳感器探測到的報警信號接收并解碼，同時將解碼信號發(fā)送給單片機(jī)。無線發(fā)射模塊主要由PT2262芯片及其附屬電路組成它的主要功能是將單片機(jī)發(fā)送的控制信號發(fā)送給被控設(shè)備（如燈光控制器）。MAX232芯片及其電路主要是完成單片機(jī)和PC的通信。
STC89C54RC單片機(jī)是整個系統(tǒng)的中心，負(fù)責(zé)將無線接收和解碼模塊接收的信號經(jīng)過MAX232芯片和串口發(fā)送給PC，同時PC發(fā)來的控制信號經(jīng)過串口和MAX232芯片經(jīng)過STC89C54RC單片機(jī)由無線發(fā)射模塊發(fā)送給控制單元。
四、軟件部分設(shè)計
本系統(tǒng)主要有上位機(jī)（PC）程序和下位機(jī)（單片機(jī)）程序兩個部分組成。上位機(jī)程序主要是在VB環(huán)境下完成的，包括界面、控制和通信等功能。下位機(jī)主要是在keil環(huán)境下完成的，包括控制和通信等功能。系統(tǒng)上位機(jī)主程序如圖4所示。
VB文件部分程序（噴水開關(guān)部分）如下：
'Label11
Me.Label11.AutoSize = True
Me.Label11.Font = New System.Drawing.Font（"宋體"，9.75！，System.Drawing.FontStyle.Regular，System.Drawing.GraphicsUnit.Point，CType（134，Byte））
Me.Label11.Location = New System.Drawing.Point（665，517）
Me.Label11.Name = "Label11"
Me.Label11.Size = New System.Drawing.Size（33，13）
Me.Label11.TabIndex = 620
Me.Label11.Text = "噴水"
Keil部分程序（校驗子程序和無線發(fā)送子程序部分）如下：
//校驗子程序
void crc_pro（void）
{
uchar a；
crc=0；
for （a=1；a
crc=crc+inbuff[a]；
if （crc==inbuff[34]）
crc_err_bz=0；
else crc_err_bz=1；
}
//無線發(fā)送子程序
void wuxian_fa_pro（void）
{
uchar a，b，c；
for （a=0；a
{
tongbu（）；
for （b=0；b
{
c=wuxian_buff[b]；
switch （c）
{
case 0： bit_0（）；break；
case 1： bit_1（）；break；
case 2： bit_f（）；break；
default：break；
}//switch c
}//for b
}//for 發(fā)送4次
}
五、結(jié)束語
本系統(tǒng)結(jié)合PC架構(gòu)和單片機(jī)架構(gòu)，同時將無線技術(shù)引入其中，發(fā)揮了二者的優(yōu)點(diǎn)，避免了二者的缺點(diǎn)。同時在無線技術(shù)的選擇上，應(yīng)用了315/433MHz射頻技術(shù)，價格便宜，成本較低，和現(xiàn)有設(shè)備兼容性好。綜上所述，本系統(tǒng)切合社會發(fā)展實際需要、技術(shù)可實現(xiàn)性、經(jīng)濟(jì)性都很好，有一定的創(chuàng)新性和推廣潛力，非常有研究價值并有很強(qiáng)的現(xiàn)實意義。
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展會時間：2006年6月8日-10日
展會地址：蘭州體育館
展會介紹： 2005年8月經(jīng)過甘、青、寧三省公安廳及消防總隊的共同努力我們成功的在蘭州召開了首屆中國西部（蘭州）國際社會公共安全及消防產(chǎn)品博覽會，國內(nèi)外近200家知名企業(yè)來到蘭州參展。展會期間甘肅省安全技術(shù)防范學(xué)會組織了甘肅、青海 、寧夏3000多行業(yè)內(nèi)專業(yè)觀眾和100多家包括公、檢、法、金融、房地產(chǎn)、交通等單位進(jìn)行參觀采購。近年來隨著各地經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，相關(guān)安防展覽會也頻繁召開，展會質(zhì)量參差不齊給很多安防企業(yè)造成沉重的負(fù)擔(dān)甚至經(jīng)濟(jì)損失。“2006年第二屆中國西部(蘭州)國際社會公共安全及消防產(chǎn)品博覽會”將總結(jié)首屆展會及國內(nèi)其他大展的經(jīng)驗力求將第二屆西部（蘭州）安防、消防展覽會辦成甘、青、寧三地聯(lián)合打造一個真正意義上的“西部安防博覽會”。
2006第十一廣州國際照明及建筑電氣技術(shù)展覽會
展會時間：2006年6月8日-11日
展會地址：廣州國際會議展覽中心
展會介紹：照明及建筑展（Light+Building）的展會品牌及理念――基于燈光照明和建筑電氣技術(shù)的產(chǎn)品都與建筑有著密不可分的聯(lián)系，照明及建筑展（Light+Building）的發(fā)展理念是建立在當(dāng)前照明與建筑的發(fā)展趨勢上，它是實力雄厚的、全面的和以未來為導(dǎo)向的。它將所有關(guān)于照明與建筑設(shè)計，即燈光照明和電鍍技術(shù)、建筑樓宇輸配電及工業(yè)控制系統(tǒng)、自動化、安防技術(shù)、綜合布線、電梯、停車庫設(shè)備及管理系統(tǒng)、太陽能、通風(fēng)、供熱、制冷設(shè)備等帶到了同一個展覽中，整個展覽會將“建筑學(xué)相關(guān)系統(tǒng)”的各個部分有機(jī)的融為一體。為投資者、建筑設(shè)計師、建筑工程師、批發(fā)商、零售商、建筑發(fā)展、開發(fā)商提供一個全面的、獨(dú)特的、綜合的國際性展示、交流、采購、交易平臺。
第二屆中國國際數(shù)字城市建設(shè)技術(shù)研討會
展會時間：2006年6月10日-12日
展會地址：蘇州國際博覽中心
展會介紹：本次大會將由主題演講、專題講座、展覽展示、項目洽談、交流聯(lián)誼、現(xiàn)場、示范工程考察等活動組成，屆時將有近百名國務(wù)院相關(guān)部委領(lǐng)導(dǎo)、城市市長、相關(guān)國際機(jī)構(gòu)代表和建設(shè)界、科技界、IT界、金融界、教育界等企業(yè)負(fù)責(zé)人和專業(yè)人士到會參與各類交流活動。
大會將以豐富的內(nèi)容、高層次的背景、具有前瞻性的主題和互動的風(fēng)格，贏得社會各界和傳媒的高度關(guān)注。作為全球電子信息產(chǎn)品的制造業(yè)中心，蘇州將以獨(dú)特的魅力迎來中外工商企業(yè)巨頭。
第十屆華南地區(qū)工業(yè)控制自動化國際展覽會
展會時間：2006年6月19日-21日
展會地址：深圳會展中心
展會介紹：“華南自動化展”自1997年7月舉辦第一屆以來，一直以強(qiáng)大的市場需求為依托。經(jīng)過多年的精心培育，它已經(jīng)成為中國及亞洲區(qū)自動化、儀器儀表、光機(jī)電一體化及液壓氣動等相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)國際盛會，為自動化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了理想的展示和交易平臺。
2006年，“華南自動化展”將以良好的姿態(tài)邁入第十屆，展場總面積預(yù)定為18000平方米，預(yù)設(shè)800余個展位，預(yù)計參觀人數(shù)為3.8萬人次。大會組委會將努力邀請國內(nèi)外著名廠商及活躍在自動化行業(yè)的相關(guān)企業(yè)到會，并將更加注重觀眾質(zhì)量的提高，致力為企業(yè)搭建更加有效的交流合作平臺。工業(yè)自動化對促進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級具有十分重要的作用，它已經(jīng)被國家列為當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域，也是走新型工業(yè)化道路的必然選擇。近年來，隨著國際產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移步伐的加快以及中國機(jī)械裝備工業(yè)、重化工業(yè)的強(qiáng)勢崛起，工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。
2006廣州國際綠色、環(huán)保、節(jié)能住宅新材料及新技術(shù)展覽會
展會時間：2006年7月19日-21日
展會地址：中國（廣州）出口商品交易會展館正館（廣州市流花路117號）
展會介紹：中國是一個發(fā)展中的大國，人口數(shù)量巨大，國土與資源有限。所以在中國倡導(dǎo)綠色、環(huán)保、節(jié)能建筑是非常符合中國國情的。住宅建設(shè)中節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材問題非常重要，它不僅關(guān)系到住宅能源消耗的問題，也涉及到地球上有限的資源合理利用。目前我國近400億平方米既有建筑中，99%屬高能耗建筑，其單位面積能耗約28%，再加上建材生產(chǎn)的能耗，用于建筑的能耗已占到社會總能耗的40%。從這些數(shù)據(jù)不難看出，建筑業(yè)是一個高能耗的行業(yè)。如果節(jié)能型建筑能大力推廣，其社會的經(jīng)濟(jì)利益和對地球的資源利用都有積極的作用。
本屆展會將針對中國及亞洲鄰國的市場需求，使您的產(chǎn)品及服務(wù)得到合理的定位，并開拓一個戰(zhàn)略性的市場契機(jī)。我們誠邀來自世界各地的參展商參加本屆展會，相信我們的展會會成為您拓展國際市場，尋求良好商機(jī)的最佳選擇。
2006年中國（昆明）國際安防消防產(chǎn)品警用器材裝備展覽會
展會時間：2006年7月20日-23日
展會地址：昆明國際會展中心
展會介紹：由昆明市公安局、昆明市人民政府聯(lián)合主辦的以“夯實安全基礎(chǔ)、注重科技強(qiáng)警、拓展安技市場”為主題的2006年中國（昆明）國際安防、消防產(chǎn)品和警用器材、裝備展覽會將于2006年7月舉行。中國（昆明）國際安防、消防產(chǎn)品和警用器材、裝備展覽會，已成功舉辦了多次，為參展各方提供了交流合作、拓展市場的良好機(jī)會，也形成了眾多的合作伙伴和參展客戶，為展會的再次舉辦奠定了非常有利的基礎(chǔ)。2006年再次舉辦本屆展會，是順應(yīng)市場的需求和眾多商家、客戶的要求設(shè)定的。我們衷心希望通過本屆展會的舉辦，為促進(jìn)我省市安防技術(shù)的進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展，為新昆明的建設(shè)乃至整個云南社會治安綜合治理跨上一個新的臺階做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
第八屆中國國際工控自動化及儀器儀表(青島)展覽會
展會時間：2006年7月24日-27日
展會地址：青島國際會展中心
展會介紹：青島，名牌聚集的"制造之都"，半島制造業(yè)的龍頭，"青島強(qiáng)則半島強(qiáng)，半島強(qiáng)則山東強(qiáng)"。2003年7月，一個關(guān)于山東和青島未來發(fā)展的決策--《關(guān)于加快膠東半島制造業(yè)基地建設(shè)的意見》正式出臺。該意見明確規(guī)劃了半島制造基地的戰(zhàn)略目標(biāo)：要建成日韓產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的基地，成為世界級的制造業(yè)中心。在2005年展會規(guī)模的基礎(chǔ)上，2006年展會現(xiàn)已吸引的展團(tuán)包括美國、韓國、日本、新加坡及中國港臺，并不斷加強(qiáng)吸引更多國際展團(tuán)。2006年國內(nèi)儀器儀表需求量將達(dá)到108億美元。制造業(yè)是工業(yè)化和現(xiàn)代化的主導(dǎo)力量，其發(fā)展水平是衡量國家或地區(qū)綜合實力和國際競爭力的重要標(biāo)志。制造業(yè)的蓬勃發(fā)展必將帶動儀器儀表等一系列相關(guān)產(chǎn)品需求的不斷增加。
首屆中國智能產(chǎn)品與科技成果博覽會
展會時間：2006年8月1日-3日
展會地址：北京國際會議中心
展會介紹：智能產(chǎn)品(1)智能家居集成展區(qū)，含：智能家居中心，智能家電產(chǎn)品，智能視聽產(chǎn)品，智能玩具產(chǎn)品，智能游戲等；(2)智能裝置與智能系統(tǒng)展區(qū)，含：智能儀表與智能傳感器，智能檢測系統(tǒng)，智能設(shè)備，智能開發(fā)系統(tǒng)，智能制造系統(tǒng)，智能控制單元與系統(tǒng)，仿生與智能識別裝置，仿真設(shè)計與制造，智能教學(xué)設(shè)備，智能溫室技術(shù)與產(chǎn)品，及其他各類智能產(chǎn)品；(3)智能機(jī)器人展區(qū)，含：專用型機(jī)器人，通用型機(jī)器人，教學(xué)型機(jī)器人，游藝型機(jī)器人以及各類機(jī)器人開發(fā)系統(tǒng)；(4)智能建筑集成展區(qū)，含：智能場館，專用技防儀器儀表，數(shù)字化小區(qū)，以及其他與智能建筑集成配套的技術(shù)和設(shè)備；(5)智能交通展區(qū)，含：智能化交通設(shè)備與系統(tǒng)，智能化定位與導(dǎo)航系統(tǒng)，智能化高速路收費(fèi)系統(tǒng)，車輛智能識別裝置，以及其它與交通管理、指揮、運(yùn)行相關(guān)的智能化產(chǎn)品、技術(shù)、軟件、系統(tǒng)；(6)智能網(wǎng)絡(luò)展區(qū)，含：智能軟件，智能商務(wù)，智能診斷，目標(biāo)判斷與分級系統(tǒng)，智能管理系統(tǒng)，智能決策軟件，智能網(wǎng)絡(luò)與終端，網(wǎng)絡(luò)會議系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視與控制系統(tǒng)，以及其他智能網(wǎng)絡(luò)的平臺、系統(tǒng)；(7)智能通信展區(qū)，含：智能通信終端設(shè)備，智能通信技術(shù)，智能通信系統(tǒng)；(8)綜合展區(qū)，含：以上未涵蓋的各類智能產(chǎn)品、系統(tǒng)。
2006中國國際建筑、家居智能化及社區(qū)安防數(shù)字化展覽會
展會時間：2006年8月8日-10日
展會地址：北京?中國國際展覽中心
展會介紹：本次展會的展覽范圍為：1.建筑智能化：出入口控制系統(tǒng), 門禁系統(tǒng),生物識別系統(tǒng),停車場自動管理系統(tǒng),綜合布線系統(tǒng)，防盜報警系統(tǒng)，視頻監(jiān)視系統(tǒng)，通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；2.家居智能化：家庭自動化產(chǎn)品，家居布線系統(tǒng)，家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，電話通訊系統(tǒng)，可視對講系統(tǒng)，智能燈光控制，家庭中央控制系統(tǒng)，家庭安防系統(tǒng)，家庭娛樂系統(tǒng)，智能家居集成產(chǎn)品；3.社區(qū)安防數(shù)字化：小區(qū)電視監(jiān)控系統(tǒng)，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，防盜報警系統(tǒng)，可視對講系統(tǒng)，門磁、門禁系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)，緊急呼叫系統(tǒng)，消防報警系統(tǒng)，消防滅火、排煙、供水系統(tǒng)，小區(qū)智能聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，家居報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，智能抄表系統(tǒng)，物業(yè)管理系統(tǒng)等；4.其他：行業(yè)媒體、金融機(jī)構(gòu)、相關(guān)產(chǎn)品和軟件等。
2006中國（北京）國際建筑電氣技術(shù)博覽會
展會時間：2006年8月8日-10日
展會地址：北京?中國國際展覽中心
展會介紹：展會活動內(nèi)容：1.高規(guī)格的發(fā)展戰(zhàn)略論壇：屆時，政府部門的主管領(lǐng)導(dǎo)，以及知名專家學(xué)者及著名企業(yè)高層主管將出席會議，并就我國建筑電氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、相關(guān)政策法規(guī)、未來發(fā)展趨勢等項議題發(fā)表演講，為廣大參會人員提供一個把握市場脈搏的良機(jī)。2.高層次的專題交流會：來自國內(nèi)外專家、學(xué)者、技術(shù)人員就本領(lǐng)域最新研發(fā)成果和應(yīng)用，以及我國在此產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的若干熱點(diǎn)問題進(jìn)行深入探討和交流。同時征集論文,并經(jīng)專家委員會評審,選出優(yōu)秀論文在技術(shù)論壇上宣講。3.新技術(shù)新產(chǎn)品推介會：會議展覽期間，將適時為知名企業(yè)安排技術(shù)或產(chǎn)品推介專場，進(jìn)一步推廣企業(yè)技術(shù)與產(chǎn)品，宣傳企業(yè)形象，提高企業(yè)知名度，擴(kuò)大企業(yè)產(chǎn)品市場。
第十七屆中國（上海）國際建材及室內(nèi)裝飾展覽會
展會時間：2006年8月18日-21日
展會地址：上海新國際博覽中心
展會介紹：上屆展會面積到3萬多平方米，共吸引了來自日本、法國、英國、德國、韓國、美國、荷蘭、意大利、俄羅斯、新加坡、丹麥等數(shù)十個國家參觀、參展，北京、上海、廣州、黑龍江、江蘇、浙江等20幾個省市和地區(qū)的350多家建材企業(yè)加盟。據(jù)門禁系統(tǒng)統(tǒng)計參觀者總量達(dá)到34145人次。其中國內(nèi)觀眾占本次展會的94.7%，港澳臺0.6%，國外觀眾4.7%。其中國內(nèi)地江浙滬占有75.1%。
通過展覽會結(jié)束后對參展商進(jìn)行的問卷調(diào)查， 70%的參展商能夠接受本次參展費(fèi)用，75%的參展商認(rèn)為展覽會專業(yè)程度較高，70%的參展商覺得參展效果較好，50%的參展商有意向參加明年的展覽會。
上屆展會云集了國內(nèi)建材領(lǐng)域主要知名企業(yè)，世界著名品牌也匯聚于此，如安洋、皇明、能率、拜爾、歐文斯科寧、圣戈班、堡密特、SKK、YKKAP、振興鋁、西蒙、金粵、卡帝士、康宇、信義、WOODONE、匯麗、斯米克、卡斯卡特、亞西亞、阿努克、亞士漆、上海市十佳櫥柜等業(yè)內(nèi)頂級品牌均已齊集參展。體現(xiàn)了當(dāng)今建筑材料的最高水準(zhǔn)，并取得了良好的展覽效果。為上海世博場館建設(shè)和各類建筑工程，提供了最好的建材產(chǎn)品以備選用。
2006城市治安防控設(shè)備展覽會暨第十屆中國智能交通、警察裝備展覽會
展會時間：2006年9月5日-7日
展會地址：深圳會展中心
展會介紹：本次展會的展出范圍是：城市視頻監(jiān)控及周界報警系統(tǒng)、城市治安防范設(shè)備、生物識別系統(tǒng)、智能交通及交通設(shè)施、警用裝備及反恐設(shè)備、門禁系統(tǒng)、貨物掃描系統(tǒng)、探測儀、感應(yīng)器、掃描器、模擬訓(xùn)練、特種車輛、應(yīng)急反應(yīng)、通訊監(jiān)控系統(tǒng)、海陸空港口保安系統(tǒng)、安檢與保護(hù)設(shè)備、暴亂控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)安全、危險物質(zhì)探測器、移動目標(biāo)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)、車載監(jiān)控系統(tǒng)。
2006第六屆上海智能家居、家庭自動化技術(shù)設(shè)備展覽會
展會時間：2006年9月8日-10日
展會地址：東方明珠-上海國際新聞中心
展會介紹：展會吸引了國內(nèi)外眾多企業(yè)參展，得到業(yè)內(nèi)人士和各省房產(chǎn)開發(fā)商的團(tuán)體參觀，展會品牌度和買家認(rèn)知度倍受業(yè)內(nèi)推崇，已成為國內(nèi)至關(guān)重要的展會之一。
以上海為中心的長三角，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，并日益崛起成為亞洲新的金融中心和商業(yè)中心。上海市是目前國內(nèi)最具輻射力的市場，是國內(nèi)外企業(yè)進(jìn)行商業(yè)交流的重要窗口，是國際物資采購中心，同時也是國內(nèi)外眾多企業(yè)推廣產(chǎn)品集中地。上海已經(jīng)成為海內(nèi)外廠商、買家登陸中國的首選城市。作為國際智能家居的盛會，主辦方為廣大的智能家居行業(yè)供應(yīng)商、經(jīng)銷商提供廣闊的貿(mào)易平臺，是參展商提升企業(yè)知名度、尋找貿(mào)易伙伴、拓寬業(yè)務(wù)渠道的最佳途徑。
目前廣東省他已經(jīng)制定了規(guī)劃，到2010年智能家居的產(chǎn)值要占到整個IT行業(yè)的60％。這是一個相當(dāng)大的比例。上海市、浙江省信息產(chǎn)業(yè)廳也制定了相關(guān)的創(chuàng)新計劃，也進(jìn)行招標(biāo)，智能家居也是其中的一塊。 國外已經(jīng)看到中國智能家居市場開始要形成了，紛紛介入各種展覽會、討論會，甚至是支持國內(nèi)某些企業(yè)發(fā)展某個東西，或者把他們的模塊拿過來，國外的企業(yè)窺于中國的市場，說明我們的智能家居要加快發(fā)展速度。
2006魯中（濰坊）社會公共安全產(chǎn)品及智能技術(shù)設(shè)備展覽會
展會時間：2006年9月18日-20日
[關(guān)鍵詞]居家安全；zigbee；智能檢測
中圖分類號：TD353 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）41-0256-01
在日常生活中，有時我們會擔(dān)心電器電源是否關(guān)閉、煤氣或天然氣閥是否關(guān)好、門窗是否鎖好等，而目前相關(guān)的檢測系統(tǒng)僅用于現(xiàn)代化程度較高的公寓或工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，成本高昂，不能滿足大眾居家生活和規(guī)模較小的個體經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的需要，鑒于此，我們希望能夠設(shè)計一種簡單、經(jīng)濟(jì)、實用、靈活，能夠走進(jìn)大眾生活的解決方案。
1 技術(shù)實現(xiàn)
1.1 系統(tǒng)架構(gòu)
居家安全智能檢測系統(tǒng)是一款基于ZigBee組網(wǎng)的集多功能一體的檢測裝置。現(xiàn)目前主要由一個中央處理器、GSM短信通知模塊、還有四個檢測模塊（溫度采集模塊、家用電器開關(guān)檢測模塊、可燃?xì)怏w檢測模塊、家庭意外著火檢測模塊）組成。
中央處理器采用mini2440開發(fā)板控制，這是一款低價實用的ARM9開發(fā)板。我們通過系統(tǒng)移植將Linux系統(tǒng)移植到開發(fā)板，使用QT、C++編程實現(xiàn)簡單的界面控制軟件，再移植到開發(fā)板上實現(xiàn)主控顯示的功能。
1.2 方案選擇
系統(tǒng)功能的實現(xiàn)主要涉及三方面的內(nèi)容：傳感器，無線網(wǎng)絡(luò)，人機(jī)交互。
傳感器
系統(tǒng)能夠識別的內(nèi)容有：是否有電流，是否有火災(zāi)的可能，是否有可燃?xì)怏w的泄露。市面上已經(jīng)有相應(yīng)的傳感器，可以直接輸出數(shù)字信號，主控芯片可以依據(jù)廠家提供的技術(shù)手冊進(jìn)行辨別。
信號的傳送
信號的傳送主要包含兩個部分：室內(nèi)局域交互，室外遠(yuǎn)程交互。
室內(nèi)局域交互
主要包括傳感器數(shù)據(jù)的采集上傳，動作命令的下達(dá)。就功能實現(xiàn)而言，應(yīng)在室內(nèi)搭建局域網(wǎng)絡(luò)。方案設(shè)計涉及有線、無線的選擇和多種的無線技術(shù)的取舍。
（1）無線與有線
無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)速度與以太網(wǎng)相當(dāng)，一個 AP 最多可支持多達(dá)上百個用戶的接入，最大傳輸范圍可達(dá)到幾十公里，具有以下的鮮明特點(diǎn)：
具有高移動性，通信范圍不受環(huán)境條件的限制，拓寬了網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍。在有線局域網(wǎng)中，兩個站點(diǎn)的距離在使用銅纜（粗纜）時被限制在 500m ，即使采用單模光纖也只能達(dá)到 3000 m ，而無線局域網(wǎng)中兩個站點(diǎn)間的距離可達(dá)到50km 。
無線技術(shù)的取舍
目前在智能家居行業(yè)中，較為主流的無線技術(shù)一共有三種：WiFi、藍(lán)牙、和ZigBee。
（1）WiFi技術(shù)
基于WiFi技術(shù)的智能家居產(chǎn)品最為常見，其優(yōu)勢在于傳輸速率快，且產(chǎn)品成本低，生活中也最為普及，對用戶來說，基于WiFi的智能家居組合最為省事，購買設(shè)備直接組網(wǎng)即可。
凡事都存在兩面性，WiFi雖然傳輸快、普及廣，但也存在著自身的技術(shù)劣勢：其最大的問題要屬安全性非常低，無線穩(wěn)定性弱；功耗大也是其弱點(diǎn)之一，將導(dǎo)致其在家居領(lǐng)域的應(yīng)用受限，例如智能門鎖、紅外轉(zhuǎn)發(fā)控制器、各種傳感器等不適宜使用；此外，WiFi的組網(wǎng)能力也相對較低，目前WiFi網(wǎng)絡(luò)的實際規(guī)模一般不超過16個設(shè)備，而實際家居環(huán)境中，僅開關(guān)、照明、家電的數(shù)量就已遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于16個，顯然發(fā)展空間受到了一定的限制。
（2）Zigbee技術(shù)
ZigBee技術(shù)的安全性很高，至今全球尚未出現(xiàn)一起破解先例。其安全性源于其系統(tǒng)性的設(shè)計：采用AES加密（高級加密系統(tǒng)），嚴(yán)密程度相當(dāng)于銀行卡加密技術(shù)的12倍；其次，Zigbee采用蜂巢結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，每個設(shè)備均能通過多個方向與網(wǎng)關(guān)通信，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性高；另外，其網(wǎng)絡(luò)容量理論節(jié)點(diǎn)為65300個，足夠滿足家庭網(wǎng)絡(luò)覆蓋需求，即便是智能小區(qū)、智能樓宇等仍能全面覆蓋；最后，Zigbee具備雙向通訊的能力，不僅能發(fā)送命令到設(shè)備，同時設(shè)備也會把執(zhí)行狀態(tài)反饋回來，這對終端使用體驗至關(guān)重要，尤其是安防設(shè)備，倘若你點(diǎn)擊了關(guān)門，卻不知道門是否真的已經(jīng)鎖上，將會帶來多大的安全隱患；此外，Zigbee采用了極低功耗設(shè)計，可以全電池供電，理論上一節(jié)電池能使用10年以上，節(jié)能環(huán)保。
（3）藍(lán)牙技術(shù)
大家對藍(lán)牙技術(shù)的熟知，恐怕要屬手機(jī)上的藍(lán)牙功能了。其功耗以及成本都介于WiFi與Zigbee兩者之間，但傳輸距離最短，屬于一種點(diǎn)對點(diǎn)、短距離的通訊方式，因在移動設(shè)備或較短距離間傳輸，故藍(lán)牙產(chǎn)品會提供一些較為私人化的使用體驗，例如藍(lán)牙耳機(jī)、藍(lán)牙音箱、智能秤等，由于其傳輸距離較短，所以并不適合組建龐大的家庭網(wǎng)絡(luò)。
綜合考慮后，采用Zigbee技術(shù)進(jìn)行局域網(wǎng)絡(luò)的搭建。
GSM應(yīng)用
GSM模塊，是將GSM射頻芯片、基帶處理芯片、存儲器、功放器件等集成在一塊線路板上，具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)、是一部手機(jī)開發(fā)人員使用ARM或者單片機(jī)通過RS232串口與GSM模塊通信，使用標(biāo)準(zhǔn)的AT命令來控制GSM模塊實現(xiàn)各種無線通信功能。基于GSM模塊產(chǎn)品的開發(fā)往往都是基于ARM平臺，使用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。有些GSM模塊具有“開放內(nèi)置平臺”功能，可以讓客戶將自己的程序嵌入到模塊內(nèi)的軟件平臺中。直接使用由正點(diǎn)原子開發(fā)的GSM模塊。該模塊以ATK-SIM900A為核心，可以直接通過串口與主控芯片進(jìn)行交互[4]。GSM模塊通過AT指令進(jìn)行通訊，本系統(tǒng)主要用到AT發(fā)短信指令“AT+CMGF=1”、“AT+CMGS=“手機(jī)號””。
2 項目總結(jié)
2.1 社會價值評估
（1）該系統(tǒng)的開發(fā)代表了當(dāng)下嵌入式設(shè)備的新趨勢，我們不再從零開始，而是借鑒和整合現(xiàn)有的成果。隨著社會生活的不斷發(fā)展，人們對于智能化設(shè)備的要求也越來越高，開發(fā)的難度和復(fù)雜度也越來越大。模塊式產(chǎn)品的出現(xiàn)，使嵌入式設(shè)開發(fā)人員不必糾結(jié)于每個底層的實現(xiàn)，而能夠?qū)⒕杏诜桨傅脑O(shè)計和芯片的代碼的編寫，或直接整合現(xiàn)有的版塊，開發(fā)出更復(fù)雜的產(chǎn)品。
（2）居家安全智能檢測系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于大眾生活的嘗試。我們將不同的內(nèi)容整合到一個系統(tǒng)中，實現(xiàn)集中管理，如電流，煤氣，煙霧，進(jìn)一步的電視，電腦，微波爐，門禁等。若能夠獲得相應(yīng)的研發(fā)支持，可以在生活中產(chǎn)生良好的效益。
2.2 功能拓展
（1）加入網(wǎng)絡(luò)的版塊，實現(xiàn)當(dāng)下移動應(yīng)用的需要；
（2）可以加入門禁，警報等實現(xiàn)閉環(huán)居家控制功能；
（3）Zigbee節(jié)點(diǎn)的放置應(yīng)參照應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境，合理地安排布局。
3 結(jié)論
本論文提出的基于Zigbee的家居安全智能檢測系統(tǒng)，通過物物相聯(lián)實現(xiàn)即時將家里的情況快速自行處理，當(dāng)發(fā)生意外時通過短信通知房主，實現(xiàn)了智能安全的監(jiān)測和防護(hù)，為現(xiàn)代家居提供進(jìn)一步的理論支撐與技術(shù)指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：智能雞蛋盒；RT5350；LD1117；Android；Socket；JSON
中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）01-00-02
0 引 言
智能雞蛋盒作為智能家居的一類產(chǎn)品，它解決了人們一直煩惱的忘記家里雞蛋數(shù)量和忘記雞蛋是否新鮮的問題。本論文實現(xiàn)了把雞蛋數(shù)量和儲存時間等數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸ndroid客戶端，并記錄的功能，用戶可以隨時查看雞蛋盒里雞蛋的數(shù)量并檢查雞蛋是否新鮮。
1 智能雞蛋盒的設(shè)計
1.1 硬件電路的設(shè)計
在設(shè)計硬件方案時，需要考慮以下幾個因素：
（1）該智能雞蛋盒在低溫封閉的環(huán)境中工作，所以芯片以及其它元器件必須具備能在低溫環(huán)境下正常工作的能力；
（2）由于是在冰箱內(nèi)工作，所以無線網(wǎng)絡(luò)要有一定的無線穿透能力。
經(jīng)過一系列調(diào)研后，發(fā)現(xiàn)RT5350這款自帶無線功能的主控芯片能滿足本項目的基本要求，而其他元器件如電阻、電容、LED燈也能在低溫下正常工作。RT5350是Ralink公司在2010年左右推出的一款單芯片，其內(nèi)部集成了基帶處理器、射頻、功率放大器以及一顆高性能的MIPS 24Kc CPU內(nèi)核（最高主頻為360 MHz），一個基于Ralink RT5350的五端口百兆以太網(wǎng)交換機(jī)[1]，所以僅需很少的元器件就可以實現(xiàn)低成本的2.4 GHz 802.11n無線產(chǎn)品。本文將RT5350作為主控芯片，采用距離傳感器檢測雞蛋是否存在，不使用壓力傳感器的原因在于壓力傳感器的功能是檢測壓力大小，無法直接檢測雞蛋的有無，而距離傳感器可以比較直接的檢測出一定距離內(nèi)是否有物體存在。
智能雞蛋盒與手C客戶端建立TCP/IP連接，通過距離傳感器檢測雞蛋數(shù)量，同時將這些數(shù)據(jù)通過引腳口的高低電平傳遞給主控芯片，主控芯片經(jīng)過簡單處理后將這些信息通過TCP傳輸給手機(jī)客戶端。總設(shè)計框圖如圖1所示。
1.2 Android客戶端的設(shè)計
智能雞蛋盒Android客戶端整體的框架設(shè)計采用狀態(tài)欄ActionBar、切換頁面，使用ViewPager與Fragment進(jìn)行界面顯示，使用ListView和自定義的Adapter展示數(shù)據(jù)列表，采用popWindow組件顯示雞蛋盒里雞蛋存放的時間[2]，選擇在Android3.0之后出現(xiàn)的ActionBar來實現(xiàn)標(biāo)題顯示，為了能夠讓ActionBar的標(biāo)題居中顯示，我們采用自定義的ActionBar。
在底部欄的選項卡里，文字采用TextView，圖片采用自定義的開源框架SVGView，原因在于傳統(tǒng)的Bitmap（位圖）通過在每個像素點(diǎn)上存儲色彩信息來表達(dá)圖像，而SVG是一個繪圖標(biāo)準(zhǔn)。與Bitmap相比，SVG放大后不會失真，且Bitmap需要為不同的分辨率設(shè)計多套圖標(biāo)，而矢量圖則不需要。
2 智能雞蛋盒的實現(xiàn)
2.1 硬件電路的實現(xiàn)
本軟件設(shè)計是在虛擬機(jī)上的UBUNTU系統(tǒng)上對OpenWrt系統(tǒng)進(jìn)行裁剪，并通過編寫程序來完成。首先要構(gòu)建編譯環(huán)境，然后下載并配置OpenWrt，完成基本的配置后，編譯利用UBUNTU系統(tǒng)自帶的VI編輯器編寫驅(qū)動、程序以及MAKEFILE，最后對整個OpenWrt系統(tǒng)進(jìn)行編譯，編譯完成后生成一個固件，利用串口調(diào)試助手SecureCRT和tftpd32軟件將固件燒錄到RT5350芯片上[3]。
2.2 硬件程序的編寫
硬件程序的編寫需先打開設(shè)備驅(qū)動節(jié)點(diǎn)并初始化，等待手機(jī)端連接，創(chuàng)建子進(jìn)程發(fā)送心跳包并判斷連接是否斷開，實時監(jiān)控接收到的指令并解析，實時監(jiān)控雞蛋數(shù)量變更并發(fā)送雞蛋數(shù)量變更數(shù)據(jù)給手機(jī)端。程序整體框架圖如圖2所示。
開機(jī)后，穩(wěn)壓電路會對電源電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，把電源電壓轉(zhuǎn)換成適合RT5350芯片工作的3.3 V電壓，之后RT5350芯片開始工作；OpenWrt系統(tǒng)啟動后，立即啟動Shell開機(jī)啟動腳本，對本軟件程序進(jìn)行啟動；驅(qū)動程序會建立一個設(shè)備節(jié)點(diǎn)并對硬件電路進(jìn)行初始化，此時硬件電路各部分開始工作，程序啟動時會打開字符設(shè)備驅(qū)動的節(jié)點(diǎn)，從而使程序能夠?qū)τ布M(jìn)行操作，同時再對硬件所映射的寄存器進(jìn)行初始化，使各硬件電路開始工作；初始化完成后，建立Socket，程序填充TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議信息[4]，并開放特定端口等待手機(jī)端的連接；創(chuàng)建子進(jìn)程發(fā)送心跳包并判斷連接是否斷開，子進(jìn)程會不斷向手機(jī)端發(fā)送心跳包；程序?qū)崟r接收手機(jī)端發(fā)送過來的信息并對信息進(jìn)行指令解析，再根據(jù)相應(yīng)的指令采取相應(yīng)的動作；程序通過I/O口對ST188光電傳感器發(fā)送的信號進(jìn)行采集，從而對雞蛋盒上存放的雞蛋數(shù)量進(jìn)行監(jiān)控，只要雞蛋數(shù)量發(fā)生變化，程序會立即識別并將雞蛋變更后的數(shù)量發(fā)送到手機(jī)端[5]。
2.3 Android客戶端的實現(xiàn)
Android客戶端的主要核心模塊是和硬件通訊以及把硬件采集的數(shù)據(jù)顯示到客戶端。該模塊主要技術(shù)包括Socket通訊、Service后臺、BrodcastReceiver通訊、Thread線程以及Java語言的反射技術(shù)。目前暫時定位8個雞蛋的原因是Socket通訊時，在硬件上的開發(fā)語言是C，而C的一個字符為8個字節(jié)，因此暫時定位發(fā)送一個通訊邏輯。根據(jù)需求分析，在與智能雞蛋盒通訊時，我們需要采用Socket長連接通訊機(jī)制，Socket基于TCP/IP協(xié)議，為Client、Service（C/S）連接方式。智能雞蛋盒硬件電路作為Server端，而App作為Client端， Client需要保持長連接，就需要通過發(fā)送心跳包來與Server保持長連接，并且Android系統(tǒng)的機(jī)制不能堵塞UI線程，無法在主線程操作網(wǎng)絡(luò)訪問，因此使用Service和Thread作為Socket通訊的線程，使用Timer定時器與Server端通訊發(fā)送心跳包。設(shè)備模塊實現(xiàn)圖如圖3所示。
3 智能雞蛋盒的測試
3.1 硬件電路的測試
系統(tǒng)測試設(shè)備見表1所列，硬件測試分為如下幾步進(jìn)行：
（1）檢查該模塊電路的焊接是否正確，用萬用表針對每條線路與每個可疑的斷線點(diǎn)進(jìn)行逐一排查，看是否有短路和斷路的地方。
（2）連接5 V電源，靜態(tài)檢查單片機(jī)RT5350芯片的電壓是否為5 V，是否正常工作，并檢查各元件是否有異常發(fā)熱現(xiàn)象。檢查距離傳感器是否正常工作，靈敏性是否達(dá)標(biāo)。
（3）使用數(shù)字萬用表測量電源模塊，將電源電壓穩(wěn)定在3.3 V左右。
（4）將編譯好的OpenWrt固件燒錄到RT5350核心板上，在確保程序正常后插上電源對雞蛋盒進(jìn)行功能檢測，檢測的內(nèi)容主要有雞蛋數(shù)量能否被正常檢測，雞蛋數(shù)量發(fā)生變化時能否及時將信號傳遞給手機(jī)端[6]。測試結(jié)果符合要求。
3.2 Android客戶端的測試
使用 Android[7]手機(jī)進(jìn)行測試，打開Android客戶端，連接硬件，查看App顯示的雞蛋數(shù)量和儲存時間是否與實際符合。所使用的手機(jī)為HM NOTE 2（紅米 Note 2），Android系統(tǒng)版本為Android 4.4.4。測試結(jié)果符合要求。
4 結(jié) 語
智能雞蛋盒硬件電路的主芯片選擇了具有WiFi功能模塊的RT5350芯片，在嵌入式Linux系統(tǒng)上進(jìn)行軟件編譯，運(yùn)用TCP/IP通訊技術(shù)實現(xiàn)主芯片和手機(jī)客戶端的連接。智能雞蛋盒Android客戶端主要實現(xiàn)和硬件電路的通信，把硬件電路采集的雞蛋庫存及存放時間等參數(shù)傳輸?shù)娇蛻舳耍奖阌脩魧崟r查看。
參考文獻(xiàn)
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對于中國而言，人工智能的發(fā)展更是一個歷史性的戰(zhàn)略機(jī)遇，對于緩解未來人口老齡化壓力、應(yīng)對可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)、以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級至關(guān)重要。
那么目前，人工智能在中國的發(fā)展條件如何，中國距離成為真正的人工智能強(qiáng)國還有多遠(yuǎn)？7月13日，《中國人工智能發(fā)展報告2018》在清華大學(xué)主樓接待廳。
報 告中稱，目前中國人工智能的發(fā)展已經(jīng)具備非常優(yōu)越的條件，然而要成為真正的人工智能強(qiáng)國，中國還任重道遠(yuǎn)。中國在論文總量和高被引論文數(shù)量上都排在世界第 一，但中國在人才總量，以及杰出人才占比偏低。在產(chǎn)業(yè)上，中國的人工智能企業(yè)數(shù)量排在全球第二，不過，中國人工智能領(lǐng)域的投融資占到了全球的60%，成為全球最“吸金”的國家。
報 告指出，中國必須加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，優(yōu)化科研環(huán)境，培養(yǎng)和吸引頂尖的人才，在人工智能的新基礎(chǔ)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破，保證人工智能發(fā)展的根基穩(wěn)固。同時，要大力鼓勵產(chǎn) 學(xué)研合作，讓企業(yè)成為人工智能創(chuàng)新的主導(dǎo)力量。積極參與到人工智能全球治理機(jī)制的構(gòu)建中，在人工智能未來的技術(shù)發(fā)展、風(fēng)險防范、道理倫理規(guī)范制定等領(lǐng)域發(fā) 揮中國獨(dú)特的作用。
這份報告由清華大學(xué)中國科技政策研究中心、清華公共管理學(xué)院政府文獻(xiàn)中心、北京賽時科技有限公司、科睿唯安、中國信息通信研究院和北京字節(jié)跳動科技有限公司聯(lián)合。
論文總量世界第一，杰出人才占比偏低
報告中稱，在論文產(chǎn)出上，中國人工智能論文總量和高被引論文數(shù)量都是世界第一。中國在人工智能領(lǐng)域論文的全球占比從1997年4.26%增長至2017年的27.68%，遙遙領(lǐng)先其他國家。
高校是人工智能論文產(chǎn)出的絕對主力，在全球論文產(chǎn)出百強(qiáng)機(jī)構(gòu)中，87家為高校。中國頂尖高校的人工智能論文產(chǎn)出在全球范圍內(nèi)都表現(xiàn)十分出眾。
不僅如此，中國的高被引論文呈現(xiàn)出快速增長的趨勢，并在2013年超過美國成為世界第一。
但在全球企業(yè)論文產(chǎn)出排行中，中國只有國家電網(wǎng)公司的排名進(jìn)入全球20。
從學(xué)科分布看，計算機(jī)科學(xué)、工程和自動控制系統(tǒng)是人工智能論文分布最多的學(xué)科。國際合作對人工智能論文產(chǎn)出的影響十分明顯，高水平論文中國通過國際合作而發(fā)表的占比高達(dá)42.64%。
專利申請上中國專利數(shù)量略微領(lǐng)先美國和日本。中國已經(jīng)成為全球人工智能專利布局最多的國家，數(shù)量略微領(lǐng)先于美國和日本，三國占全球總體專利公開數(shù)量的74%。
全球?qū)＠暾堉饕性谡Z音識別、圖像識別、機(jī)器人、以及機(jī)器學(xué)習(xí)等細(xì)分方向。中國人工智能專利持有數(shù)量前30名的機(jī)構(gòu)中，科研院所與大學(xué)和企業(yè)的表現(xiàn)相當(dāng)，技術(shù)發(fā)明數(shù)量分別占比52%和48%。
企業(yè)中的主要專利權(quán)人表現(xiàn)差異巨大，但中國國家電網(wǎng)近五年的人工智能相關(guān)技術(shù)發(fā)展迅速，在國內(nèi)布局專利技術(shù)量遠(yuǎn)高于其他專利權(quán)人，而且在全球企業(yè)排名中位列第四。
中國的專利技術(shù)領(lǐng)域集中在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和數(shù)字信息傳輸?shù)龋渲袌D像處理分析的相關(guān)專利占總發(fā)明件數(shù)的16%。電力工程也已成為中國人工智能專利布局的重要領(lǐng)域。
雖然在論文總量和高被引用論文數(shù)量上中國排名領(lǐng)先，但在人才投入上，中國表現(xiàn)并不突出。
根據(jù)該報告，截至2017年，中國的人工智能人才擁有量達(dá)到18232人，占世界總量8.9%，僅次于美國（13.9%）。高校和科研機(jī)構(gòu)是人工智能人才的主要載體，清華大學(xué)和中國科學(xué)院系統(tǒng)成為全球國際人工智能人才投入量最大的機(jī)構(gòu)。
然而，按高H因子衡量的中國杰出人才只有977人，不及美國的五分之一，排名世界第六。企業(yè)人才投入量相對較少，高強(qiáng)度人才投入的企業(yè)集中在美國，中國僅有華為">華為一家企業(yè)進(jìn)入全球前20。
中國人工智能人才集中在東部和中部，但個別西部城市如西安和成都也表現(xiàn)十分突出。國際人工智能人才集中在機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘和模式識別等領(lǐng)域，而中國的人工智能人才研究領(lǐng)域比較分散。
中國人工智能企業(yè)數(shù)量全球第二，但投融資規(guī)模最大
報告稱，中國人工智能企業(yè)數(shù)量從2012年開始迅速增長，截至2018年6月，中國人工智能企業(yè)數(shù)量已達(dá)到1011家，位列世界第二，但與美國的差距還非常明顯（2028家）。
中國人工智能企業(yè)高度集中在北京、上海和廣東。在全球人工智能企業(yè)最多的20個城市中，北京以395家企業(yè)位列第一，上海、深圳和杭州也名列其中。中國人工智能企業(yè)應(yīng)用技術(shù)分布主要集中在語音、視覺和自然語言處理這三個技術(shù)，而基礎(chǔ)硬件的占比很小。
風(fēng)險投資上，從2013到2018年第一季，中國人工智能領(lǐng)域的投融資占到全球的60%，成為全球最“吸金”的國家。但從投融資筆數(shù)來看，美國仍是人工智能領(lǐng)域創(chuàng)投最為活躍的國家。
在國內(nèi)，北京的融資金額和融資筆數(shù)都遙遙領(lǐng)先其他地區(qū)，上海和廣東的人工智能投資也很活躍。從2014年開始，國內(nèi)人工智能投融資活動的早期投資的占比逐漸下降，投資活動日趨理性，但A輪融資還是占主導(dǎo)地位。
中 國人工智能市場增長迅速，計算機(jī)視覺市場規(guī)模最大。2017年中國人工智能市場規(guī)模達(dá)到237億元，同比增長67%。計算機(jī)視覺、語音、自然語言處理的市 場規(guī)模分別占34.9%、24.8%、21%，而硬件和算法的市場規(guī)模合計不足20%。預(yù)計2018年中國人工智能市場增速將達(dá)到75%。
一、如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
在學(xué)生愿意主動來到課堂學(xué)習(xí)的前提下，吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更為重要。為了可以讓學(xué)生興趣盎然地參與到教學(xué)過程中來，教師在能講述知識的前提下，還要能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，喚起學(xué)生的求知欲望。在這方面，教師可以結(jié)合實際應(yīng)用，講述一些射頻集成電路在日常生活中的應(yīng)用。比如，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SIA）總裁兼執(zhí)行長BrianToohey曾指出：“從物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車、智能家居等市場都可以看出，半導(dǎo)體普遍出現(xiàn)在每一種產(chǎn)品類型中，而且正變得無處不在。”僅僅在我們每天使用的智能手機(jī)中就包含RF收發(fā)器、功率放大器、天線開關(guān)模塊、前端模塊、雙工器、濾波器及合成器等關(guān)鍵射頻元件。而且有報告指出，2011年這些射頻器件的市場規(guī)模為36億美元，預(yù)計2011~2015年的年復(fù)合增長率為5.6%，到2016年主要的射頻器件市場將達(dá)47億美元。此外，目前應(yīng)用比較廣泛的WiFi及物聯(lián)網(wǎng)都與射頻集成電路有著密切的關(guān)系。這些切實應(yīng)用由于與學(xué)生的生活以及將來的就業(yè)息息相關(guān)，因此，相關(guān)內(nèi)容的講述能夠有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
二、如何讓學(xué)生成為課堂的主人
“以教師為中心”“以灌輸為主要形式”的傳統(tǒng)教學(xué)方式已經(jīng)無法適應(yīng)新時代的需求。如果教師僅根據(jù)教材對內(nèi)容進(jìn)行枯燥的講解，無法抓住學(xué)生的注意力，學(xué)生很容易溜號，影響課堂教學(xué)質(zhì)量。因此可以通過引進(jìn)研究型教學(xué)模式、師生互動來活躍課堂氣氛。所謂“研究型教學(xué)模式”即將教師由知識的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的指導(dǎo)者，將學(xué)生由被動的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥膶W(xué)習(xí)。如何使學(xué)生成為課堂的主人，在教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的問題意識是課堂教學(xué)的有效手段，教師可以通過創(chuàng)設(shè)開放的問題情景，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入主動探求知識的過程，使學(xué)生圍繞某類主體調(diào)查搜索、加工、處理應(yīng)用相關(guān)信息，回答或解決現(xiàn)實問題。比如，以射頻技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用為開放課題，學(xué)生通過查資料，分析整理，更深刻體會了射頻技術(shù)在智能家居、交通物流、兒童防盜等方面的應(yīng)用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動把“自我”融入到課程中，敢于承擔(dān)責(zé)任，善于解決問題。
三、讓學(xué)生走上講臺
學(xué)生是課堂的主人，因此，可以改變以往教師在講臺上講、學(xué)生坐在下面聽的傳統(tǒng)教學(xué)模式。讓學(xué)生走上講臺可以將傳統(tǒng)的講授方式轉(zhuǎn)換為專題研討的教學(xué)模式。教師可以提前布置專題內(nèi)容，如射頻器件模型、射頻電路設(shè)計、射頻技術(shù)發(fā)展、射頻技術(shù)的應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢等。有個專題內(nèi)容作為核心，學(xué)生可以在老師的指導(dǎo)下通過檢索資料，組織分析資料，最終走上講臺向老師和其他學(xué)生講述相關(guān)的內(nèi)容。通過幾年的實踐，發(fā)現(xiàn)這樣可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和自覺性、同時也能使學(xué)生對相關(guān)的問題發(fā)表各自的觀點(diǎn)，形成對問題各抒己見、取長補(bǔ)短的研討學(xué)習(xí)方式，大大拓寬學(xué)生的知識面以及綜合表述能力。
四、通過實踐教學(xué)加深理解理論教學(xué)內(nèi)容
理論教學(xué)是掌握一門技術(shù)的基礎(chǔ)，但實踐教學(xué)也是必不可少的。學(xué)生在掌握一定的基礎(chǔ)理論的同時，須要通過設(shè)計實踐來強(qiáng)化鞏固。實踐教學(xué)的引入，不僅能夠加深學(xué)生對理論知識的深入理解，洞悉細(xì)節(jié)，提高學(xué)生的動手能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維及科研能力。因此，教師可以通過設(shè)置幾個開放的課程設(shè)計內(nèi)容來讓學(xué)生主動研究探索。在本課程的教學(xué)中，本人已經(jīng)有計劃地進(jìn)行了實踐教學(xué)活動，例如，在實踐教學(xué)中，曾經(jīng)給學(xué)生布置了“用于GPS的低噪放電路設(shè)計”的實踐設(shè)計。在該設(shè)計過程中，學(xué)生須要深入理解多方面知識，比如明確GPS的頻段、確定低噪放的電路結(jié)構(gòu)，并有效評估電路性能等。為了課程設(shè)計的順利進(jìn)行，學(xué)生須要進(jìn)行查閱分析資料、軟件安裝、軟件學(xué)習(xí)、電路設(shè)計、課程論文撰寫等幾個環(huán)節(jié)的分析設(shè)計工作，并最終在實踐中系統(tǒng)深刻地理解掌握課程的理論內(nèi)容，為以后的工作及深造打下堅實的基礎(chǔ)。
五、鼓勵學(xué)生參與科研項目
《CMOS射頻集成電路設(shè)計》已經(jīng)屬于高年級的本科課程，學(xué)生已經(jīng)具備了數(shù)字、模擬、數(shù)模混合、射頻集成電路設(shè)計方面的內(nèi)容，完全可以參與到老師的項目中去，做到學(xué)以致用。同時，也鼓勵學(xué)生對課程感興趣的內(nèi)容進(jìn)行提煉成一個具體的科研觀點(diǎn)，積極參加各種創(chuàng)新項目的申請。這將對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思想、科研能力有很大的幫助。以上是本人在幾年的《CMOS射頻集成電路設(shè)計》課程的教學(xué)實踐中的一些體會。在教學(xué)過程中，我逐漸探索和完善教學(xué)方法，始終遵循教師是學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、學(xué)生是課堂的主體等幾條原則，取得了較好的效果。
作者：李志遠(yuǎn)單位：黑龍江大學(xué)
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；綜合實訓(xùn)平臺；物聯(lián)網(wǎng)集成；設(shè)計與開發(fā)
中圖分類號：TP393；G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）08-0088-03
0 引 言
物聯(lián)網(wǎng)已成為當(dāng)前世界新一輪經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)之一[1]，在培養(yǎng)技術(shù)技能型物聯(lián)網(wǎng)人才的過程中，物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)平臺起著關(guān)鍵作用。目前，各廠家推出的設(shè)備主要有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗箱、RFID實驗箱等，為首批開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的院校提供了實訓(xùn)平臺，但也存在著一些問題急需解決：實驗箱提供的實訓(xùn)項目多為驗證性實驗，無法滿足基于真實項目的實訓(xùn)要求；硬件平臺沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程中，兼容性差；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)多樣化，在智能軟件開發(fā)過程中，存在大量的重復(fù)性工作等。
本文提煉出物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中的共，將復(fù)雜的基于硬件的編程通過函數(shù)的形式提供給用戶，設(shè)計開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)平臺。在使用該平臺進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時，用戶只需借助某一高級語言（如C#），通過函數(shù)調(diào)用便可完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的搭建，并按照一定的業(yè)務(wù)規(guī)則通過配置參數(shù)（如閾值設(shè)置、警告觸發(fā)動作、數(shù)據(jù)展示方式等）來生成某一特定領(lǐng)域的智能應(yīng)用系統(tǒng)。
1 平臺需求分析
1.1 平臺目標(biāo)
大多數(shù)公司開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)實訓(xùn)平臺主要能夠完成一些基礎(chǔ)實驗的驗證，如跑馬燈、串口通信、溫濕度傳感器實驗等，最后通過一個綜合項目，如智能家居的應(yīng)用來訓(xùn)練學(xué)生的綜合能力。這種實訓(xùn)平臺偏向于底層開發(fā)的訓(xùn)練，需要學(xué)生對硬件開發(fā)有一定基礎(chǔ)，具備一定的嵌入式開發(fā)能力，高職學(xué)生很難達(dá)到這一水平。
本實訓(xùn)平臺的研制，使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)綜合集成平臺屏蔽對硬件的開發(fā)，直接用高級語言來實現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)間的通信，并通過封裝，完成執(zhí)行結(jié)構(gòu)的控制函數(shù)，使學(xué)生在使用該平臺時，只需根據(jù)項目功能要求，選擇合適的傳感器節(jié)點(diǎn)，通過系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，就能拼裝出滿足需求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。
1.2 平臺用戶
本實訓(xùn)平臺主要針對職業(yè)院校的學(xué)生，以訓(xùn)練學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的集成能力，使學(xué)生了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、RFID等基本的知識，掌握C#等編程語言和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，具備物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的分析與設(shè)計能力。
1.3 平臺功能
本實訓(xùn)平臺為高職學(xué)生了解和開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)提供了一個孵化平臺，學(xué)生不必全部掌握復(fù)雜的基于硬件的編程，只需調(diào)用平臺提供的函數(shù)便可完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的搭建，根據(jù)實際項目的功能要求，按照一定的業(yè)務(wù)規(guī)則通過配置參數(shù)（如閾值設(shè)置、警告觸發(fā)動作、數(shù)據(jù)展示方式等）來生成某一特定領(lǐng)域的智能應(yīng)用系統(tǒng)。
2 物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)平臺架構(gòu)設(shè)計
物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)平臺中將傳感器采集的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行提煉，分成數(shù)字量輸入和模擬量輸入兩大類型的數(shù)據(jù)；將執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行提煉，分成數(shù)字量輸出和模擬量輸出兩大類型。因此，整個綜合實訓(xùn)平臺分成三個部分：第一部分完成數(shù)據(jù)采集功能，第二部分完成數(shù)據(jù)處理與分析功能，第三部分完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能控制功能。教師可根據(jù)某一領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例，設(shè)計智能應(yīng)用系統(tǒng)功能，學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇合適的傳感器、設(shè)計系統(tǒng)流程和業(yè)務(wù)規(guī)則、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，通過模塊化的編程實現(xiàn)智能化的控制，完成整個應(yīng)用案例的模型搭建。物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)平臺的功能框架如圖1所示。
3 物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓(xùn)平臺設(shè)計與實現(xiàn)
3.1 協(xié)調(diào)器、傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計與開發(fā)
協(xié)調(diào)器、傳感器節(jié)點(diǎn)的基本硬件功能模塊如圖2所示，主要由處理單元、無線收發(fā)單元、傳感單元和電源管理單元等幾部分組成。傳感單元主要由傳感器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊等構(gòu)成，主要用于獲取信息，并將其轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號；處理單元是傳感器節(jié)點(diǎn)的核心模塊，主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和控制傳感節(jié)點(diǎn)各部分的工作，各層的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)融合等數(shù)據(jù)處理也是由處理單元來實現(xiàn)的；無線收發(fā)單元由無線射頻電路和天線組成，主要負(fù)責(zé)收發(fā)數(shù)據(jù)和交換控制信息；電源管理單元是任何電子系統(tǒng)的必備基礎(chǔ)模塊，為傳感器節(jié)點(diǎn)提供正常工作所需的能源。
3.1.1 處理單元
從處理器的角度來看，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以分為兩類[2]：一類采用以ARM處理器為代表的高端處理器，該類節(jié)點(diǎn)的能量消耗比較大，多數(shù)支持DVS（動態(tài)電壓調(diào)節(jié)）或DFS（動態(tài)頻率調(diào)節(jié)）等節(jié)能策略，其處理能力較強(qiáng)，適合于圖像等高數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)的應(yīng)用，一般采用高端處理器來作為網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；另外一類是采用低端微控制器為代表的節(jié)點(diǎn)，常見的有采用8/16位的單片機(jī)，該類節(jié)點(diǎn)的處理能力相對較弱，但能量消耗功率很小，一般用作前端數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。在選擇處理器時，應(yīng)首先考慮系統(tǒng)對處理能力的需要，然后再考慮功耗問題。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)本質(zhì)上是一個微型嵌入式系統(tǒng)，嵌入式微處理器與通用的微處理器最大的不同點(diǎn)就是嵌入式微處理器多數(shù)工作在用戶自己設(shè)計的系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的差異性較大，因此選擇是多樣化的[3]。微處理器的選型應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)的性能、功耗、價格、開發(fā)工具的配備等因素，然后決定使用哪一種比較合適的處理器。
本文中選擇的CC2530包含一個高性能2.4GHzDSSS（直接序列擴(kuò)頻）射頻收發(fā)器核心和一顆增強(qiáng)型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8位8051微控制器內(nèi)核（運(yùn)行時鐘為32 MHz）。它具有64/128/256KB可編程閃存和SKB的RAM，還包含模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、定時器（Timer）、AES128協(xié)同處理器、看門狗定時器（WatchDog Timer）、32 kHz晶振的休眠模式定時器、上電復(fù)位電路（Power on Reset）、掉電檢測電路（Brown out Detection）以及21個可編程I/O引腳。CC2530增強(qiáng)型8051內(nèi)核使用標(biāo)準(zhǔn)8051指令集，具有8倍于標(biāo)準(zhǔn)8051內(nèi)核的性能。
3.1.2 無線收發(fā)單元
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的無線通信技術(shù)通常包括IEEE802.11b、IEEE802.15.4（ZigBee）、Bluetooth、UWB、RFID和IrDA等，還有很多芯片雙方通信的協(xié)議由用戶自己定義，這些芯片一般工作在ISM免費(fèi)頻段。
CC2530是IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用的一個真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案，它結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，可確保短距離通信的有效性和可靠性。CC2530只需極少的元器件，電路包括晶振時鐘電路、射頻輸入/輸出匹配電路和微控制器接口電路三部分。芯片本振信號既可由外部有源晶體提供，也可由內(nèi)部電路提供，由內(nèi)部電路提供時需外加晶體振蕩器和兩個負(fù)載電容，電容的大小取決于晶體頻率及輸入容抗等參數(shù)。射頻I/O匹配電路主要用來匹配芯片的輸入輸出阻抗，使其輸入輸出阻抗為50 Ω，同時為芯片內(nèi)部的PA及LNA提供直流偏置。
3.1.3 傳感單元
傳感器節(jié)點(diǎn)的主要功能是信息采集，它既可以采集模擬量，又可以采集數(shù)字量。本論文中主要包含溫度、濕度、光照等傳感器節(jié)點(diǎn)，對周圍的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。
3.1.4 電池管理單元
電池的種類很多，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的電池一般不易更換，所以選擇電池非常重要。在設(shè)計本論文中的節(jié)點(diǎn)電源時，我們選擇了可充電的鋰聚合物電池作為電源，市場可購買到便宜的鋰聚合物電池，但這只是電池裸片，必須在電池兩端加上保護(hù)電路，嚴(yán)格避免鋰聚合物電池使用過程中出現(xiàn)過充、過放現(xiàn)象，否則會嚴(yán)重?fù)p害電池性能。
3.2 四類傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件控制程序設(shè)計
四類傳感器節(jié)點(diǎn)（數(shù)字量輸入、模擬量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸出）的軟件控制程序設(shè)計主要分三個部分：第一部分為串口通信編程，包括選擇串口名稱、設(shè)置通信速率、打開串口、串口數(shù)據(jù)發(fā)送和接收、關(guān)閉串口等功能；第二部分為協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)編程，通過ZigBee協(xié)議，完成協(xié)調(diào)器向各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽坏谌糠譃楣?jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)返回編程，各節(jié)點(diǎn)將執(zhí)行控制命令的結(jié)果通過ZigBee協(xié)議返回給協(xié)調(diào)器。
3.3 外接控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計與開發(fā)
外接控制機(jī)構(gòu)主要是綜合實訓(xùn)平臺中智能化控制部分，將傳感器采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的閾值做出執(zhí)行判斷，輸出結(jié)果主要分?jǐn)?shù)字量輸出和模擬量輸出兩種類型。這樣，用戶就可以根據(jù)實際案例中的應(yīng)用情況，外接相關(guān)的操作設(shè)備便可完成智能化的控制。如在智能家居系統(tǒng)中，根據(jù)外界光線的強(qiáng)弱來控制是否開啟照明設(shè)備，通過外接控制結(jié)構(gòu)中的數(shù)字量輸出模塊與LED燈相連接，即可實現(xiàn)該效果。
3.4 綜合平臺的集成
在數(shù)據(jù)集成部分，主要通過SQL Server數(shù)據(jù)庫技術(shù)，根據(jù)不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計不同的數(shù)據(jù)表，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，通過SQL查詢語句的編寫完成數(shù)據(jù)查詢、分析，實現(xiàn)綜合實訓(xùn)平臺的實時數(shù)據(jù)查詢、歷史記錄查詢、智能化趨勢預(yù)測等功能，為集成平臺提供便捷的數(shù)據(jù)接口。
在系統(tǒng)軟件集成部分，主要是將傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，根據(jù)不同的結(jié)果來控制相應(yīng)的外接控制機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的智能化功能。
4 結(jié) 語
基于本實訓(xùn)平臺，可以設(shè)計各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的集成項目。例如，在設(shè)計智能家居系統(tǒng)時，只需根據(jù)項目需求，在模擬量輸入節(jié)點(diǎn)上接入溫濕度、光照度等傳感器，設(shè)置溫度、濕度、光照度的閾值，并選擇相應(yīng)的執(zhí)行操作，便能搭建簡單的智能控制系統(tǒng)，圖3所示便是這個智能控制系統(tǒng)的系統(tǒng)界面圖。。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]李建中，李金寶，石勝飛.傳感器網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)管理的概念、問題與進(jìn)展[J].軟件學(xué)報，2003，14（10）：1717-1727.
[2]毛旭.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警解決方案[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013，3（4）：9-10
[3]江賀，務(wù)志坤，張憲超.一種容錯的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)聚類路由協(xié)議[J].小型微型計算機(jī)系統(tǒng)，2007，8（8） ：1362-1366.
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能電網(wǎng)；LED路燈；節(jié)能控制
中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）08-0070-03
0 引 言
物聯(lián)網(wǎng)最先起源于1999年麻省理工學(xué)院（MIT）自動識別中心提出的網(wǎng)絡(luò)無線射頻識別（RFID）系統(tǒng)[1-2]。2005年ITU在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念，并了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng) 》。ITU報告中指出將任何時間、任何地點(diǎn)、連接任何人，擴(kuò)展到連接任何物品，萬物的連接就形成了物聯(lián)網(wǎng)[3]。
物聯(lián)網(wǎng)被提出之后引起了廣泛地關(guān)注，研究人員對其做了大量研究。從技術(shù)角度來看，文獻(xiàn)[4]針對物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)問題，提出了一種面向物聯(lián)網(wǎng)傳感器采樣數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)庫集群系統(tǒng)構(gòu)架IoT-ClusterDB，為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲與查詢處理提供了一種可行的解決方案[4]。文獻(xiàn)[5]研究物聯(lián)網(wǎng)的安全與隱私問題，利用可信計算技術(shù)和雙線性對的簽密方法提出了一個物聯(lián)網(wǎng)安全傳輸模型，滿足了物聯(lián)網(wǎng)的ONS查詢及物品信息傳輸兩個環(huán)節(jié)的安全需求[5]。從應(yīng)用角度來看，文獻(xiàn)[6]將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于購物引導(dǎo)系統(tǒng)，大大提高了工作效率，為了顧客節(jié)省等待時間[6]。文獻(xiàn)[7]將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于電動汽車智能充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，實現(xiàn)了電動汽車電池高效有序的管理[7]。文獻(xiàn)[8]提出基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)，將家居中的電器產(chǎn)品連入網(wǎng)絡(luò)，真正實現(xiàn)了智能化[8]。文獻(xiàn)[9]針對多車道復(fù)雜車輛行駛狀況，借助物聯(lián)網(wǎng)解決方案提出利用改進(jìn)邊緣勢場函數(shù)來描述車輛行駛中動態(tài)產(chǎn)生威脅關(guān)系的方法[9]。
隨著計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，路燈系統(tǒng)的功能越來越完善，智能化程度越來越高。而路燈系統(tǒng)所使用的傳感器如光強(qiáng)度傳感器、微波車輛檢測傳感器，不需要在所有的路燈上都安裝或者不需要安裝在路燈上。路燈節(jié)點(diǎn)與在其周圍分布的傳感器相互通信，構(gòu)成一個無線傳感網(wǎng)絡(luò)，適合用物聯(lián)網(wǎng)方案來解決。
1 物聯(lián)網(wǎng)路燈體系構(gòu)架
物聯(lián)網(wǎng)路燈系統(tǒng)分為四層：感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層[10]。在物聯(lián)網(wǎng)路燈系統(tǒng)中，路燈節(jié)點(diǎn)（包括其中的各種檢測、報警裝置）、光傳感器、微波車輛檢測器、攝像頭構(gòu)成了傳感層。ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、Internet構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)層。管理服務(wù)層包括數(shù)據(jù)中心、控制中心服務(wù)器、智能手機(jī)、平板電腦等。綜合應(yīng)用層包括智能電網(wǎng)、智能交通網(wǎng)絡(luò)、智能路燈。
在感知識別層中，光傳感器用于檢測光照強(qiáng)度，對路燈進(jìn)行光控。由于相鄰路燈的光照強(qiáng)度基本相同，不需要每盞路燈都安裝光傳感器，系統(tǒng)中將路燈覆蓋區(qū)域進(jìn)行分區(qū)，每區(qū)中安裝一個光傳感器即可。凌晨時車輛很少，系統(tǒng)用微博車輛檢測器檢測車輛的出現(xiàn)，然后適時開啟路燈。路燈上的攝像頭采集道路交通信息，為智能交通提供數(shù)據(jù)支持。
網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層主要利用ZigBee、GPRS接入Internet。ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和路由器將信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過RS232與GPRS模塊連接，GPRS通過網(wǎng)絡(luò)將信息上傳給服務(wù)器。
管理服務(wù)層包括服務(wù)器、手機(jī)、平板電腦，通過這些設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將大規(guī)模數(shù)據(jù)高效可靠地組織起來，為上層應(yīng)用提供支持平臺。
在綜合應(yīng)用層中，物聯(lián)網(wǎng)路燈系統(tǒng)與智能電網(wǎng)進(jìn)行交互，按照智能電網(wǎng)能耗要求進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)；同時系統(tǒng)將傳感器和攝像頭采集到的信息傳遞給交通管理系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)處理后用于交通管理。圖1為物聯(lián)網(wǎng)路燈系統(tǒng)的構(gòu)架圖。
2 物聯(lián)網(wǎng)路燈控制策略
凌晨車輛較少時，路燈系統(tǒng)不需要像傍晚車流量大時全功率開啟工作，無車時可以以最低亮度進(jìn)行照明；而當(dāng)車輛出現(xiàn)時，由于車輛很少，也可以以低于標(biāo)準(zhǔn)的亮度進(jìn)行照明以節(jié)約能源。本文綜合考慮照明亮度和智能電網(wǎng)的節(jié)能要求，提出了物聯(lián)網(wǎng)路燈系統(tǒng)的照明策略。
2.1 系統(tǒng)工作流程及相關(guān)參數(shù)計算
（1）確定節(jié)能要求
系統(tǒng)首先由智能電網(wǎng)根據(jù)城市節(jié)能要求提出路燈系統(tǒng)期望能耗要求W，然后根據(jù)城市歷史車流量情況確定時刻t。在t之前車輛較多，路燈常亮；在t時刻之后車輛較少，路燈智能調(diào)節(jié)亮度。最后根據(jù)道路照明要求確定路燈常亮?xí)r的亮度A，并通過轉(zhuǎn)換系數(shù)計算出能耗aA。
（2）智能調(diào)節(jié)時期期望能耗計算
t時刻之前路燈亮度不變，能耗也不變，路燈節(jié)能主要是在智能調(diào)節(jié)時期。定義W1為智能調(diào)節(jié)期間期望總能耗，定義T（n1，n2）為n1～n2時刻之間的時間長度。
（3）單車期望能耗計算
定義P為單車期望能耗，N為智能調(diào)節(jié)期間歷史平均車流量，Ni為第前n天智能調(diào)節(jié)時期總車輛數(shù)目。根據(jù)智能調(diào)節(jié)時期期望總能耗W1和車輛歷史數(shù)據(jù)，可以確定智能調(diào)節(jié)期間每輛車經(jīng)過時期望的能耗。
（4）單車動態(tài)能耗計算
每天智能調(diào)節(jié)時期經(jīng)過的車輛一般與歷史平均數(shù)據(jù)不同，若車輛經(jīng)過時以單車期望能耗對應(yīng)的亮度照明，最終無法達(dá)到智能電網(wǎng)的能耗要求，所以要動態(tài)地調(diào)節(jié)路燈亮度。調(diào)節(jié)思想是，若當(dāng)天智能調(diào)節(jié)時期車輛較多，路燈亮度就低一點(diǎn)（不能低于下限）；若車輛較少，路燈亮度就高一點(diǎn)，用第n輛車出現(xiàn)的早晚來預(yù)測當(dāng)天車流量的大小。定義Q1為路燈亮度下限所對應(yīng)的能耗，即出于安全考慮，路燈亮度不能低于Q1所對應(yīng)的亮度。定義Q為單車動態(tài)能耗，Δ為波動調(diào)節(jié)參數(shù)，tn為第n輛車出現(xiàn)的時刻。用當(dāng)天的T（t， tn）與歷史平均數(shù)據(jù)TN （t，tn）比較，預(yù)測當(dāng)天車流量情況。若當(dāng)天車輛較多超出了歷史數(shù)據(jù)，則超出的車輛以Q1對應(yīng)的亮度進(jìn)行照明。定義n{TN（t，tn）}為TN（t，tn）所對應(yīng)n的值。
車輛數(shù)目不超過歷史數(shù)值
車輛數(shù)目超過歷史數(shù)值
2.2 能耗曲線
對于通過PWM方式調(diào)光的LED光源，其能耗正比于亮度，假設(shè)比例系數(shù)為a，智能電網(wǎng)對路燈系統(tǒng)能耗的要求為W，路燈從傍晚18點(diǎn)鐘點(diǎn)亮，一直持續(xù)到第二天早晨6點(diǎn)。18點(diǎn)到t點(diǎn)由于車輛較多，路燈以標(biāo)準(zhǔn)亮度A持續(xù)照明，t點(diǎn)到6點(diǎn)車輛很少路燈采取動態(tài)照明。當(dāng)W、A、t確定后，t到6點(diǎn)時間段內(nèi)的能耗也可確定。無車時路燈以αA的亮度照明（α為無車狀態(tài)亮度下限系數(shù)，0≤α
3 實驗與仿真
為測量物聯(lián)網(wǎng)路燈系統(tǒng)實際能耗與期望能耗之間的誤差，本文對這一系統(tǒng)進(jìn)行了仿真測試。N=30，并且由于在智能控制期間車輛出現(xiàn)的時刻完全是隨機(jī)的，認(rèn)為30天的平均數(shù)據(jù)汽車是等時間間隔出現(xiàn)的，則汽車出現(xiàn)的時刻為0.2，0.4，0.6，…，6。
每組實驗需要產(chǎn)生2次隨機(jī)數(shù)，第一次產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)n，表示當(dāng)天智能控制期間出現(xiàn)的車輛數(shù)，25
4 結(jié) 語
本文提出的應(yīng)用于智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)路燈系統(tǒng)能夠根據(jù)車流量和智能電網(wǎng)能耗要求智能地調(diào)節(jié)路燈亮度，實驗仿真顯示系統(tǒng)的累計誤差較小，能夠符合實際的工程要求。論文提出的單車動態(tài)能耗計算公式中參數(shù)Δ取值分別為5%、10%、15%，后續(xù)的研究中可以嘗試對Δ進(jìn)行動態(tài)取值，以求達(dá)到更好的調(diào)光和節(jié)能效果。仿真實驗當(dāng)中，認(rèn)為30天平均歷史數(shù)據(jù)中汽車是等時間間隔出現(xiàn)，可能會與實際情況有所差別，接下來的實驗中可以對平均歷史數(shù)據(jù)汽車出現(xiàn)時刻進(jìn)行隨機(jī)模擬，以更好地貼近實際情況。
參 考 文 獻(xiàn)
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