基于无线传输的智能家居系统研究和设计-电子与通信工程专业论文.docx

上海交通大学工程硕士学位论文摘要 上海交通大学工程硕士学位论文 摘要 第 第 I 页 万方数据 第 第 II 页 万方数据 万方数据 万方数据 基于无线传输的智能家居系统研究和设计 摘 要 在进入信息化时代之后，其发展速度随着科学技术水平的提高也在 不断加快，人们的日常工作、生活与信息通信技术的关系越来越密不可 分。信息化社会改变了人们的工作方式、生活习惯，与此同时，对传统 观念中的居住环境产生了巨大的颠覆。人们开始对自己的生活环境提出 更高的要求，对带有智能家居概念的设备也越发表现出浓厚的兴趣。鉴 于此，人们希望自己的住宅能够更加智能，通过网络控制所有的家电， 从而在居住环境的安全性、便捷性以及舒适度上满足要求。因此，智能 家居的概念应运而生。 在总结了当前智能家居的研究现状后，我们了解到无线传感器网络 是当前的研究热点之一。而低功耗、低成本、舒适的用户体验是本文所 需要实现的架构的目标。 整个架构中，在节点采集环节，采用 nRF24L01 芯片，这是一块低功 耗，体积小，外围电路简单的工作在 2.4~2.5GHz 的芯片。集成了 2.4GHz 无线收发内核。但是同时，由于没有相应的网络协议，在组网方面的应 用很少，本系统通过对于网络拓扑结构以及路由算法的比较以及分析， 万方数据 万方数据 设计了树型拓扑结构。参考 ALOHA 算法的思想，通过 2.4G 模块自带的重 发功能，以及 16 级重发延时，解决了节点之间冲撞的问题。 另外，根据应用场景的特点，设计合适的网关方案，也是本文着重 考虑的。由于网关是和用户交互体验硬件部分的最终环节，所以对于网 关的设计要求主要体现在便利性上，本文从 Wi-Fi 模块的设计，B/S 架构 的实现，路由表的维护以及与协调器的接口等四个方面进行阐述，最终 实现一个即使更换终端以及无线传输方式也能顺利进行交互的网关。终 端设计针对用户体验的软件部分，同样需要考虑操作的便利性及实用性， 作为 B/S 的补充，本文使用 android 平台实现 C/S 客户端界面，并且选 择 SQlite 作为数据库，从而实现 C/S 对于 B/S 方案补充的作用。 本文最后提出了两个技术上可以改进的方面，一个是使用蓝牙 4.1， 由于其相较于 4.0 有了更好的组网性能，以及独有的信息接收唤醒机制， 使整个网络在功耗上更有优势。另一个是电力猫方案，虽然是有线传输 机制，但是由于其传输介质的特殊性，使得网络布局并不麻烦，而有线 传输机制的抗干扰及距离优势又得以体现，用于提升在办公场所应用环 境中的布网范围非常合适。 关键词：智能家居，无线网络，2.4G，路由 第 IV 页 上海交通大学工程硕士学位论文AB 上海交通大学工程硕士学位论文 ABSTRACT 第 第 PAGE VI 页 万方数据 SMART HOUSE PROJECT BASED ON WIRELESS TRANSMISSION ABSTRACT With the development of science and technology, the relationship between people’s life and working with communication has become closer. Information society has challenged traditional living environment as well as it changed the way people live and working habbits. People have high expectation on household environment as well as equipment of smart home .Consider of this, people hope that they will have an efficient, comfortable, safe and convenient living environment which based on home consisting of system, structure, sevice and management .So the concept of smart house appeard on the scene. After the summary of research status of smart house，we got a conclusion that wireless sense network has become one of the research hotspo