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一种适用于智能家居应用的物联网系统设计

作　者: 俞文俊
导　师: 凌志浩
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 物联网智能家居 ZigBee B/S模式
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

智能家居作为物联网的一个重要应用领域已经引起了相关产业链上各厂商的广泛关注。作为一个多学科交叉应用领域,智能家居系统结合了传统的通信、计算机与楼宇设计技术,为物联网技术的应用和实现提供了发展平台。本文首先针对智能家居的发展现状和系统构成进行了分析,然后针对智能家居的用户需求和应用特点设计了一套基于B/S模式的智能家居管理系统。其中,在智能家居系统感知层设计了一套基于ZigBee技术的无线传感网络,实现了对各类家居设备的感知信息采集和控制指令分发。同时,在感知层设计了一个基于C#. NET技术的网关用于实现与无线传感网络的数据连接。之后在系统的网络层设计了一个基于SQL Sever 2005数据库管理系统的数据库服务器,网关设备采用ADO. NET技术通过互联网与数据库服务器建立连接,从而实现了网络层与感知层的信息交互。在此基础上,在网络层实现了一个基于IIS技术的Web服务器并在该服务器中设计并运行了一个基于ASP. NET技术的Web网站,Web服务器通过与数据库服务器间的数据交互向应用层用户提供信息服务。最终用户可以通过具有Web浏览器的设备访问上述Web网站以实现对智能家居系统的各类应用控制功能。与传统智能家居系统相比,本系统具有部署迅速、调试维护简便、扩展能力强、控制实时性好、系统升级简单快速等一系列优点,是一种先进的智能家居应用系统解决方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 物联网技术与智能家居应用概述  11-13
    1.1.1 物联网技术的兴起与发展  11
    1.1.2 物联网三层体系架构  11-12
    1.1.3 物联网技术中的智能家居应用  12-13
  1.2 智能家居应用的国内外发展现状  13-14
    1.2.1 国外发展现状  13
    1.2.2 国内发展现状  13-14
  1.3 无线传感网络技术  14-16
    1.3.1 无线传感网络技术现状  14-15
    1.3.2 无线传感网络技术特点  15-16
  1.4 课题研究目的及其意义  16-17
  1.5 课题研究内容与论文内容安排  17-19
    1.5.1 主要研究内容  17
    1.5.2 论文章节安排  17-19
第2章智能家居系统总体设计与技术方案  19-28
  2.1 系统总体设计方案  19-21
    2.1.1 系统架构设计方案  19-20
    2.1.2 系统技术实现方案  20-21
  2.2 智能家居系统感知层无线传感网络技术方案  21-22
    2.2.1 IEEE802.15.4无线标准与主要特点  21-22
    2.2.2 基于802.15.4标准的ZigBee无线通信技术  22
  2.3 智能家居系统感知层网关技术方案  22-24
    2.3.1. NET框架技术与CLR公共语言运行库技术  22-23
    2.3.2 基于Visual C#. NET的Windows窗体应用程序开发技术  23-24
  2.4 智能家居系统网络层技术方案  24-27
    2.4.1 基于Microsoft SQL Sever2005的数据库管理系统技术  24-25
    2.4.2 基于ADO. NET的数据库访问技术  25
    2.4.3 基于B/S结构的Web程序设计技术  25-26
    2.4.4 基于ASP. NET的Web网站设计技术  26-27
    2.4.5 基于IIS的Web服务器技术  27
  2.5 本章小结  27-28
第3章智能家居系统感知层无线传感网络设计  28-42
  3.1 ZigBee无线传感网络通信标准  28-32
    3.1.1 ZigBee技术概述  28
    3.1.2 ZigBee技术网络拓扑  28-29
    3.1.3 IEEE802.15.4物理层规范  29-30
    3.1.4 IEEE802.15.4媒体介质访问层规范  30
    3.1.5 ZigBee网络层规范  30-31
    3.1.6 ZigBee应用层规范  31
    3.1.7 ZigBee技术各层帧结构关系与通信原语  31-32
  3.2 开发平台与Z-Stack协议栈  32-35
    3.2.1 ZigBee硬件平台与开发软件  32
    3.2.2 Z-Stack协议栈架构与操作系统实体  32-34
    3.2.3 用户应用层任务处理函数  34-35
  3.3 无线传感网络功能描述与网络结构  35-36
    3.3.1 无线传感网络功能描述  35
    3.3.2 无线传感网络功能实现与网络结构  35-36
  3.4 基于Z-Stack协议栈的ZigBee应用程序开发  36-41
    3.4.1 协调器设备建立网络与节点设备加入网络  36
    3.4.2 设备间无线数据通信数据格式  36-37
    3.4.3 设备间无线数据通信的发送  37-38
    3.4.4 设备间无线数据通信的接收  38-39
    3.4.5 ZigBee无线传感网络网内通信调试  39-40
    3.4.6 协调器设备串行通信模块  40-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章智能家居系统感知层网关设计  42-52
  4.1 网关功能描述与运行流程  42-43
    4.1.1 网关功能描述  42
    4.1.2 网关功能实现与系统架构  42-43
  4.2 网关与数据库的连接技术  43-44
    4.2.1 ADO.NET技术概述  43-44
    4.2.2 SQL语言技术概述  44
    4.2.3 网关与数据库建立连接  44
  4.3 RS232串行通信模块设计  44-46
    4.3.1 RS232串行通信模块功能描述  44-45
    4.3.2 RS232串行通信模块的功能实现  45
    4.3.3 网关与ZigBee协调器间数据通信格式  45-46
  4.4 系统管理模块设计  46-48
    4.4.1 系统管理模块功能描述  46
    4.4.2 网关上行数据管理  46
    4.4.3 网关下行数据管理  46-48
  4.5 数据库系统存取模块设计  48-51
    4.5.1 数据库系统存取模块功能描述  48-49
    4.5.2 ZigBee设备在数据库中的注册  49-50
    4.5.3 ZigBee设备在数据库中的状态更新与注销  50
    4.5.4 未执行用户命令的查询  50-51
  4.6 本章小结  51-52
第5章智能家居系统网络层设计  52-62
  5.1 网络层功能描述与系统运行流程  52-53
    5.1.1 网络层功能描述  52
    5.1.2 网络层功能实现与运行流程  52-53
  5.2 智能家居系统网络层数据库服务器设计  53-56
    5.2.1 网络层数据库服务器功能描述  53
    5.2.2 Microsoft SQL Sever2005数据库服务器的设计与实现  53
    5.2.3 数据库表单设计说明  53-56
  5.3 智能家居系统网络层Web服务器设计  56-58
    5.3.1 基于IIS的Web网站搭建  56
    5.3.2 网站系统运行流程  56-58
  5.4 Web网站与数据库交互模块设计  58-59
    5.4.1 交互模块功能描述  58
    5.4.2 用户信息管理模块设计  58-59
    5.4.3 设备信息管理模块设计  59
    5.4.4 英汉互译模块设计  59
  5.5 Web网站用户界面管理模块设计  59-61
    5.5.1 Web网站用户界面功能描述  59-60
    5.5.2 功能实现与核心代码分析  60-61
  5.6 本章小结  61-62
第6章系统运行调试  62-66
  6.1 智能家居系统整体运行调试实例  62-65
    6.1.1 系统运行流程  62-63
    6.1.2 实例演示运行说明  63-65
  6.2 本章小结  65-66
第7章总结与展望  66-68
  7.1 系统开发总结  66
  7.2 系统下一步开发展望  66-68
参考文献  68-71
致谢  71-72
在读期间参加的科研工作及发表的学术论文  72
  科研工作  72
  学术论文  72

一种适用于智能家居应用的物联网系统设计

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