基本信息
- 项目名称：
- E-home数字家园
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- E-home数字家园分别包括主机、从机、遥控器和用户手机。 传统家电通过继电器、接触器、电磁阀等方式接入E-home数字家园从机，用户通过手机短信控制主机，主机对从机进行统一管理，由主机通过nrf905组成的局域网络，对从机下命令即可实现家用电器的数字化、自动化和智能化。
- 详细介绍：
- 随着经济的发展和社会的进步，传统家电已不能满足人们对家电智能化的需求，为此我们设计了E-home数字家园，对传统家电进行简单改造，使其可以接受手机短信的控制，从而实现家用电器的全自动化和高智能化。 传统家电通过继电器、接触器、电磁阀等方式接入E-home数字家园从机，由主机进行统一管理，由主机对从机下命令即可实现家用电器的数字化、自动化和智能化。 主要创新点 1.操作简单 用户通过手机短信发送简单指令，远程控制家庭环境、家用电器等（例：用户发送短信：open air conditioner1,即打开家中空调1）。 2.异常状态，自动通知用户 家中出现异常状态（液化气泄露、失窃等），主机自动发送短信通知用户，用户回复命令，启动从机执行相应动作。 3.用户身份识别与验证 主机中预设置用户号码，若tc35i模块中的sim卡收到陌生号码来电或短信，则将来电和信息自动保存，并等待用户处理。 4.智能调节家居环境 主机上集成多路传感器：光敏电阻、温湿度传感器、煤气传感器、人体红外传感器等，实现居住环境的智能调节，并可实现防火、防盗等功能。 5.可实现局域自组网功能 利用nrf905强大的通信功能，对邻居之间的E-home数字家园进行编址编码，组成局域网，实现近距离无线通信，邻里之间可迅速解除危急情况。 使用说明 1.主要组成：主机、从机、遥控器、用户手机。 2.详细介绍 （1）主机 ①安装说明：安装在家庭主房间，如：客厅。 ②主要功能：实时监控并调节家庭居室内环境的变化（温度、适度、光照等），并且肩负处理并执行来自用户手机的相关命令。 ③内部模块：TC35i模块、sim卡、nrf905无线通信模块、传感器模块、单片机中央处理器。 （2）从机 ①安装说明：从机安放在客厅、卧室、厨房、仓库、私家车等，上面的继电器接线柱与各居室中的电气设备（如空调、灯具、冰箱、电视机等）的开关相连接。 ②主要功能：控制家庭中电气设备，由主机统一管理。 ③内部模块：nrf905无线通信模块、继电器组、单片机控制单元、摄像头模块。 （3）遥控器 ①安装说明：放于家中卧室和客厅。 ②主要功能：遥控器专门为小孩和客人（无专用手机的用户）设计，无线遥控主机。 ③内部模块：nrf905无线通信模块、单片机控制单元、矩阵键盘。 （4）用户手机 ①安装说明：用户专用手机，该手机号码即为主机中预先设定的“用户号码”。 ②主要功能：E-home数字家园的移动指挥中心（例如：发送短信：open air conditioner1,即打开家中空调1）。 ③内部模块：任何可正常工作的手机都可以，只要其sim卡号码为主机中预先设定的“用户号码”。 3.操作说明 ①自定义模式：遥控器按键和手机短信内容的功能定义，可在进入主菜单后，根据LCD屏幕的提示选择“用户自定义”，进行用户对遥控器按键和手机短信内容的功能定义。 ②通用模式：根据中国目前家庭中用电器的数量和类别，以及用户习惯，出厂前已设置，可进入主菜单进行选择。 ③傻瓜模式：专门为小孩和老人服务，进入主菜单后选择“傻瓜模式”即可。 技术特点和优势 1.移植性强，可实现简单安装 不必破坏墙壁，不必购买新的电气设备，系统完全可与家中现有的电气设备（如灯具、家电、防盗门窗和私家车等）直接相连。 2.操作人性化 为用户设计三种操作模式，适应各种人群需求，并且可预设多个“用户号码”，操作成功时，各号码间相互短信提醒，不发生操作冲突，同时满足各个家庭成员的需求。 3.设计合理，扩展性非常强大 与现有汽车防盗器相比，E-home数字家园可以实现主人身份识别、汽车异常状态报告、手机短信锁定汽车等功能，另外若内置酒精传感器则可达到防止酒后驾车等功能。 4.特殊场地，摄像头监控 仓库、车库等场地，利用ov7670+al422b+单片机实现拍照保存，并通过nrf905无线通信,将照片发送给主机，主机通过GSM网络将照片传送给用户手机。 三、适应范围 1.只要GSM网络覆盖的地区，都可以使用。 2.操作十分简单，老人、小孩皆可使用。 四、推广前景 1.随着经济的发展，大量农村青年进入城市打拼，农村家庭安全问题日益凸显，故此功能强大的家居系统在农村推广，意义重大。 2.世界大范围的能源危机即将到来，家庭用电已经成为各种用电的重要组成部分，故而采用一套节能减排的家居系统显得尤为重要。 3.随着人们生活水平的提高和家用电器的大范围智能化，人们对家电更高智能化的要求也在进一步提升，故而此低廉、方便、智能的家居系统在未来将会得到广泛应用。 五、市场分析 1.市场潜力大。房地产业在全国的发展异常火爆，作为其下游产业，E-home数字家园的市场前景将会非常乐观。 2.目前，智能家居产业处于引导期，其行业市场的认知和接受程度低，市场正处于无序竞争期，正需要一个统帅品牌和领军企业，而E-home数字家园正好为我们打开了新的局面。 3.我国正处于社会主义新农村的建设时期，农村的大范围改造与建设正好为E-home数字家园的推广开辟了一个巨大的市场。 综上可知，基于我国现阶段的发展和特殊国情，该作品的市场前景和推广空间相当广阔。如果此产品推上市场，凭借它的各项技术优势必将受到消费者的青睐和选择，占有一定的市场份额，带来相当可观的经济效益。伴随着用户多元化的需求和需求量的不断增加，产品的智能化和人性化将会在未来的发展中得到进一步完善，并将有可能从此颠覆中国传统的家居风貌，引领中国家居行业的发展。 六、经济效益预测 据2008年统计数字，中国有三亿多家庭户口，按照0.1%的推广效果，预计可安装E-home数字家园约30万户，估算该产品的市场占有份额为20%，则可投放市场6万件左右，按照电子产品更新换代周期为2年，则每年该产品可投入市场为3万件。 目前，该产品成本费为人民币200元左右，若以价格400元投放市场，则每年可净盈利600万元人民币。再者，我国现阶段正处于社会主义新农村建设期间，随着新农村的规划和建设，对该产品需求的用户会越来越多，其所带来的经济效益将不可估量。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、设计目的 随着经济的发展和社会的进步，传统家电已不能满足人们对家电智能化的需求，为此我们设计了E-home数字家园，对传统家电进行简单改造，使其可以接受手机短信的控制，从而实现家用电器的全自动化和高智能化。 二、基本思路 传统家电通过继电器、接触器、电磁阀等方式接入E-home数字家园从机，由主机进行统一管理，由主机对从机下命令即可实现家用电器的数字化、自动化和智能化。 三、创新点 1.操作简单 2.异常状态，自动通知用户 3.用户身份识别与验证 4.智能调节家居环境 5.可实现局域自组网功能 四、技术关键 1.tc35i技术关键 PDU发送方式下，中心号码设置、地址及内容设置时，确保无“enter符”发送。 2.nrf905技术关键 ShockBurst TX发送时，射频寄存器自动开启，数据打包并发送完成，数据准备好后，引脚被置高。 五、主要技术指标 1.工作电压有：3.3V、5V和12V。 2.使用范围：GSM网络覆盖的范围。 3.工作状态：空闲模式、休眠模式和关机模式。 4.音频接口输入模拟信号（麦克风、耳麦等）。 5.工作频段：433MHz。 6.局域自组网最高工作速率50kbps，通信距离300米。
科学性、先进性
- 一、科学性先进性 本设计通过传感器检测信息，并把检测到的信息送与单片机，单片机判断信息是否异常。如异常，则单片机写相应的指令给tc35i模块，tc35i通过GSM网络发送异常信息给用户，用户读取异常信息。 用户发送短信给主机中tc35i，tc35i接受信息并写指令给单片机，单片机读取指令做出判断，发命令给从机，从机执行相应动作。 二、技术突破与分析 1.nrf905实现局域自组网 nrf905使用433Mhz开放ISM频段，最高工作速率50kbps，高效GPSK调制，抗干扰能力强。 2.tc35i模块实现人机互动 TC35i通过AT命令可双向传输指令和数据，强大的AT指令集可进行呼叫控制、网络服务等多项功能。 3.拍照显示，采用MCU+FIFO+CMOS电路设计 利用ov7670+al422b+单片机实现拍照保存，并通过nrf905,将照片发送给主机，主机通过GSM网络将照片传送给用户手机。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月在许昌学院团委、社团联合会举办的首届科技创新设计与制作大赛中荣获特等奖。 2011年3月在许昌学院团委、学生工作部、教务处、科研处举办的第六届“挑战杯”课外学术科技作品竞赛中荣获一等奖。
作品所处阶段
- 该作品所处阶段为中试阶段。
技术转让方式
- 有偿转让。
作品可展示的形式
- 作品可进行实物现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、技术特点和优势 1.移植性强，可实现简单安装 不必破坏墙壁，不必购买新设备，系统完全可与家中现有的电气设备直接相连。 2.操作人性化 为用户设计三种模式，适应各种人群，并可预设多个“用户号码”，操作成功时，各号码间相互短信提醒，不发生操作冲突，满足各个家庭成员的需求。 3.设计合理，扩展非常强大 二、适应范围 1.只要GSM网络覆盖的地区，都可以使用。 2.操作十分简单，老人、小孩皆可使用。 三、市场分析和经济效益预测 1.市场潜力大。房地产的发展异常火爆，作为其下游产业，E-home数字家园的前景将会非常乐观。 2.智能家居处于引导期，正需要一个统帅品牌和领军企业，而E-home数字家园正好为我们打开新局面。 3.我国正处新农村的建设时期，农村的大范围改造与建设正好为E-home数字家园开辟一个巨大的市场。
同类课题研究水平概述
- 智能家居的国内外研究状况（智能家居是E-home数字家园的泛称） 1.国外智能家居发展现状 (1)德国的EIB系统，该系统采用的预埋总线及中央控制方式实现控制功能。目前在国内应用极少，原因在于一是工程要求较为复杂、严格；二是需要预埋总线开发成本较高。 (2)新加坡的8X系统，该系统也采用预埋总线及中央控制方式实现各种功能，同时可对系统进行扩展。该系统在国内有少量应用，比较适合中国国情，缺点就是在系统架构、灵活性、价格等方面难以满足用户要求。 尽管国外市场真正启动还尚需时日，但由于智能家居的诱人前景和巨大市场，所以并不能阻止各大企业去争食智能家居市场。 2.国内智能家居发展状况： 智能家居前景明朗，但目前国内仍处于向国外企业学习阶段。现在一些国外智能家居厂商，也非常看好中国的市场，他们的进入也会影响国内该行业市场的发展。 3.相比国内外智能家居的研究现状，E-home数字家园具有以下优点： (1)价格低廉，成本价200元人民币左右。 (2)移植性强，可实现现有家电无拆解安装。 (3)可与邻居间实现局域自组网，实现邻里通信，紧急救助。 (4)设计合理，扩展性非常强大。
