基本信息
- 项目名称：
- 基于zigbee网络可远程控制家庭节能系统
- 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A类
- 简介：
- 基于zigbee 网络可远程智能家庭节能系统是一个开放的智能化系统，在家庭内部以pc为中心，将家电设备节点，感光节点，温湿度节点，其他环境参数节点，还有用于扩展的单片机端节点通过zigbee网络链接。手机可通过Internet手机家庭内部信息，也可以进行远程控制。 系统主要功能包括： 1）实现家庭设备间根据环境参数变化进行自我调节。 2）实现远程控制。 3）安防系统。
- 详细介绍：
- 基于zigbee 网络可远程智能家庭节能系统是一个开放的智能化系统，它把手机，广域网，pc，zigbee网络，传感器，单片机等技术有机结合。在家庭内部以pc为中心，将家电设备节点，感光节点，温湿度节点，其他环境参数节点，还有用于扩展的单片机端节点，以星型网络的方式连接，他们之间通过zigbee进行数据交换。在用于扩展的单片机上，我们加入了红外防盗模块、红外定位模块、窗帘开关、取暖器开关、灯的开关控制以及亮度调节，单片机和节点之间通过串口进行通讯。家庭内部网络用过pc连接internet，将家庭内部的状况反馈到用户的手机端，同时手机端通过internet将用户的命令发送至pc，pc再根据具体的指令将控制命令发送至具体的节点。 系统主要功能包括： 1）实现家庭设备间根据环境参数变化进行自我调节。有人在家的时候，开启家庭网络自动调节系统，而无人在家的时候也可以关闭该系统，充分做到节约能源例如：根据室内温度决定空调是否开启，既能是室内温度适宜，又起到节能的作用。又如：将空间划分区域，根据人所在区域来决定某块灯的亮度来实现节能。也可以根据室外光照强度来决定是否自动打开灯，等等。 2）实现远程控制。远程控制是智能家庭网络的重要组成部分，远程用户可以随时随地控制家庭网络设备，介于现在智能手机的普及率，网络速度的提升。在手机端开发一款专用的图形界面来提高远程控制的方便性和可操作性，给用户良好的用户体验。手机端能详细的显示当前家中电器的情况和家中的环境参数。在手机端仅需要点击相应的图标就能实现各种家电的开关，即使出门忘关了也能通过远程进行关闭，起到节能的作用。同时，还可以实现预约功能提前打开空调，热水器等，不必等回家再开，也不用一天24小时开着，在做到舒适的同时，也能节约用电。 3） 安防系统。在无人在家的时候，可以只开启安防系统的监测功能。当监测有火灾或有人入室行窃等警情的时候，首先开启现场报警，主要是发出声光等警觉性信号，警示注意警情发生，同时也可以达到警告入室者将其吓跑的目的；并同时进行远程无线报警，网络向主人、消防中心以及警察局进行电话或者短消息报警。布置系统可以让有关人员及时发现警情，将损失降为最低。
作品图片
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）作品设计、发明的目的 随着无线传感器网络技术不断成熟，在无线通信领域得到广泛应用，及其低功耗、低成本、高速率等优点，通过无线传感器节点可以方便进行数据采集和传输。 基于上述原因，决定以zigbee为基础，开发一套既能根据当前环境参数自动进行节能，又能进行远程控制有独立客户端的家庭节能系统。 （二）基本思路 基于zigbee 网络可远程智能家庭节能系统是一个开放的智能化系统，在家庭内部以pc为中心，将家电设备节点，感光节点，温湿度节点，其他环境参数节点，还有用于扩展的单片机端节点通过zigbee网络链接。手机可通过Internet收集家庭内部信息，也可以进行远程控制。 （三）创新点 1）将家电控制和环境数据收集以zigbee网络的 2）在设计家庭控制系统时，将节能作为一个重要部分 3）客户端界面简洁，操作方便 （四）技术关键 1）采用zigbee星形网络结构。 2）无线传感器网络节点设计技术。 3）多传感器信息融合技术。 （五）主要技术指标 （1）节点数据传输速率最高达250Kb/s； （2）节点室外最大通信距离约为200米，室内为100米； （3）节点数据记录/串行闪存：大于512 kB； （4）节点支持802.15.4标准与Zigbee协议； （5）工作环境温度：-20℃～50℃；
科学性、先进性
- 当前家庭控制系统存在的不足： 1) 以有线为主。 2) 标准不统一。 3) 缺乏节能上的考虑。 4) 界面不友好。 作品针对目前有线家庭控制系统的不足，结合现有无线ZigBee 技术，基于节能控制和友好人机交互界面设计方面的考虑，有效解决了上述问题，并提出了新的更高应用要求，可带来较好的经济和社会效益。作出改进如下： 1）将家电控制和环境数据收集以zigbee网络的形式进行数据传输 2）在设计家庭控制系统时，将节能作为一个重要部分 3）客户端界面简洁，操作方便
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利权转让
作品可展示的形式
- √模型 √现场演示 √图片 √录像 √样品
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
- 技术特点和优势 绿色的消费观念引领大家进入绿色消费时代。现在人们的消费趋势将更加注重节能和智能控制两方面。消费者除了选择传统的节能灯具来节能的同时，也没有忽略对智能生活的追求。智能化的家装设计可以更好的实现人们对人性化家庭控制的要求。通过可远程控制家庭节能系统，不仅可以得到舒适的生活，同时还能起到节能的作用。 长期经济效益 (1) 省去了浪费在布线上的人力和物力，节约了成本。 (2) 节能效果明显，通过室内网络设备之间的自我调节功能，实现设备的“按需使用”，比如光线充足的情况下，可以自动把灯关了，可以实现控制节能15%以上。无线节点的低功耗保证在3 伏干电池供电的情况下使用6个月到1年。 (3) 实现对电器设备的数字化控制及管理，操作简单，可以更合理使用家用电器，降低了设备维护费，延长了使用寿命。 (4) 采用统一的无线通信标准，更便于管理和维护，提高了系统的扩展性，降低了产品更新或升级的成本。
同类课题研究水平概述
- 家庭控制系统的概念起源甚早，但直到1984 年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的City Place Building 时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此也揭开了全世界争相建造家庭控制系统的序幕。 美国在这方面一直处于领先水平。根据市场公司In-Stat/MDR 预测，全球家庭网络数量将从2004 年的3500 万增长到2009 年的9800 万，而美国Forrester Research 的调查结果显示2008 年52%的上网美国家庭、47%的欧洲宽带接入家庭将安装家庭内部网络，国际专家预测，2010 年家庭控制系统市场可达到1000 亿。家庭控制系统前景是如此的诱人，其他国家也不甘落后，家庭控制系统在德国、新加坡、日本、韩国等国都有广泛的研究。1998 年5 月新加坡举办的“98 亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统；日本松下公司把“数码家庭”的概念应用到养老院，养老院的所有房间都装有多种测量仪器、触摸式显示屏、数码摄像机等，并组成网络，这样每个居住者的体温、血压等多项数据可以传送到护理中心，实现远程医疗护理；日本大型住宅公司MISAWA HOME 为了解决购房者对房屋防盗系统的不满意，新近推出“保全住宅”；另外新加坡科技电子公司、韩国三星公司等知名企业也正致力于家庭控制系统系统的研发工作。 国内家庭控制系统起步较晚，但近年来发展势头迅猛。清华同方的e-Home 数字家园是基于家庭自动化和建筑自动化技术，为中国家庭及社区提供全方位的数字化服务产品；科龙集团研制的“智能网络家庭控制系统”由家庭网关、抄表控制器、安防控制器、家电控制器、灯控制器及家庭总线组成。通过远程互联网，可异地控制家庭设备。可以通过电视机遥控器就地关灯；空调、冰箱在不同的季节，其控制方法也会随时而变等自适应的特点。总体来说，国内投入家庭控制系统行业的公司巨多，出现了“百家争鸣”的景象，但产品在整体水平上参差不齐，软件功能较差，升级能力差，系统也不易维护，与国外先进水平尚有一定差距。而且大都采用了有线通信技术，系统设计、布线成本较高，基于无线通信技术的家庭控制系统系统目前还处于试验阶段。 网络化的无线智能家庭控制控制系统是未来智能家庭控制的发展方向，领先的无线移动、网络化发展。
