智能家居终端的研究与设计

2009 年 2 月,IBM 率先提出“智慧的地球”概念。2009 年 8 月,温总理提 出“感知中国”,将物联网正式列入国家新兴战略性产业。发展至今,物联网概 念已深入人心。但事实上,物联网的雏形早已出现在我们身边。如已发展多年的 的小区信息发布系统、门禁系统、楼宇对讲系统、家庭安防系统、智能家居系统 等。 住宅小区和家居的智能化正越来越广泛地为众人所接受,但接受之余,往 往发现真正使用起来总感觉并不智能!其关键原因在于,目前的物联网集中在感 知层和网络层的开发应用,而对于用户终端设备的开发重视不够。其结果是,各 个系统并不能互联,控制终端相互独立,不能互用,操作繁琐,设备冗余。对于 以用户体验为主的智能家居系统,这点尤为致命。 基于此,论文首先研究了智能家居的发展现状和趋势。接着着重对智能家 居终端进行了研究,总结了智能家居终端目前存在的主要问题。然后力求设计开 发一款性价比较高的控制终端,可完成多系统的信息输入、逻辑处理、信息输出、 智能控制等过程,并拥有良好的人机界面,可提供直观和人性化的操作。 智能家居终端硬件上采用模块化隔离设计,分为楼宇对讲总线和智能家居 总线,可灵活适用于多系统的整合控制需求。其主控芯片使用 ARM Cortex-M3 内核的 STM32,软件使用了嵌入式实时操作系统,移植了 FatFS 文件系统,支持 使用 SD 卡升级配置。辅以 TW8823 TFT 驱动芯片,实现了图形化的操作界面以及 触摸屏控制。另外选择了 Cypress CY8C21434 芯片来实现电容式触摸按键。让这 款智能家居终端拥有良好的操作体验。 智能家居终端通过了严格的软硬件及环境测试,证明其完全达到了设计之 初的基本要求,一机多用,稳定性好,可靠性高,易于操作和配置,降低了终端 成本,也让家庭装修变得简约和大方。论文最后也对该终端的不足之处进行了总 结,并对下一步的工作做了展望。

  • 2021-06-27
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自主服务机器人在智能楼宇系统中的应用研究

在二十一世纪的今天,机器人行业正处于高速发展的进程中,其中服务机器 人更是因为广阔的市场前景和积极的社会效应而备受青睐;另一方面,随着信息 化时代的到来,人们对生活和工作环境不断提出新的要求,现有的智能楼宇已经 无法满足人们的需求。将服务机器人应用于智能楼宇系统中有着重大的意义,有 效地提高智能楼宇系统的智能化、信息化以及人性化水平,为人们提供更加舒适 及安全的环境。 本文以提升智能楼宇在安全性和舒适性两个方面的服务质量为研究目标。从 满足产品功能的原则出发,利用自主服务机器入实现精确自主巡逻、远程控制楼 宇设备、提供楼宇信息服务和智慧迎宾等具体功能,弥补现有智能楼宇系统在智 能化、信息化以及人性化上的不足。在精确自主巡逻功能中,创新性采用惯性导 航传感器结合正交编码器的方式,实现服务机器人的精确自主导航。在远程控制 设备功能中,利用服务机器人的语音控制,减少现有智能楼宇系统繁琐的手动操 作。在提供楼宇信息服务中,综合楼宇控制中心、互联网信息以及传感器节点信 息,提供精确且实时性高的各类信息,实现以“消费信息”为特征的新一代生活 方式。在智慧迎宾功能中,摒弃传统迎宾机器人采用的红外识别宾客,采用视频 图像人脸识别技术,实现交互性高、人性化的迎宾行为。 为了实现上述具体功能,本文提出以NAO H25型仿人机器人为基础,结合 自主研发的扩展功能机器人的服务机器人设计方案。通过完成NAO机器人软件 设计,用D.H方法对NAO机器人全身运动建立坐标系,并运用齐次变换矩阵获 取机器人姿态的运动学方程,有效合理地控制NAO机器人的硬件设备,实现服 务机器人的核心功能。同时阐述扩展功能机器人的硬件和软件设计,承载NAO 机器人完成自主室内巡逻和快速精确定位,并采集和处理传感器信息。对上述功 能进行验证试验,观察实验结果并分析,服务机器人在智能楼宇系统应用情况良 好,达到预期目标。

  • 2021-06-27
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智慧楼宇项目质量管理研究

近年来,随着互联网的普及,智慧楼宇应用迅速扩大到各行各业,随着大范围 的普及和应用,各种智能化楼宇建设项目的质量问题及故障问题层出不穷,给集 成商及客户带来了大量不可挽回的损失。同时,严重影响了社会投资质量、企业 运营效率等。 工程项目质量是项目建设的核心,是决定工程建设成败的关键,是实现项目质 量、投资、进度目标的重点。要通过对项目质量管理知识的研究来提高企业的项 目管理水平,重点在于想方设法提高工程项目的质量管理水平。这同时也能够其 他相关企业的质量管理的工作提供借鉴,为广大企业完善有关管理机制提供一些 参考,使项目相关人员能够明确各自在项目中承担职责,来制定长远且可持续发 展的计划。要针对在项目质量管理实际过程中所遇到的种种不利因素,根据企业 自身的实际情况,找到灵活的应对之策。比起整个社会先进的生产力水平和国民 经济水准的不断提高,工程项目质量管理相比之下还需要一个大跨步的提升。虽 然我国的项目质量管理与以前那种粗放式的管理相比取得了很大的进步,但是基 于工程建设的质量问题还需要我们努力做到进一步的提升。通过对本课题的研究 和学习,说明了我国在弱电系统建设工程中推广工程项目质量管理的必要性。同 时也能进一步提高我国工程项目质量管理水平,使之更加的科学、合理、先进, 进而推动我国建设工程水平的更快发展。 本文以项目质量管理理论、项目质量管理全过程为依托,以笔者全程参与的智 慧楼宇和信息化系统集成项目的网络测试项目管理为实例,参照质量管理体系中 的计划、保证、控制三个方面和数据分析的方法来建立模型,重点讨论项目在工 程建设实际施工过程中质量控制以及纠偏措施,总结不确定因素及其解决方案, 并对今后类似的项目质量管理的完善提出建议。通过对项目质量管理的研究成果, 不仅仅是为企业的信息化以及智慧楼宇工程的建设提升了投资价值,使项目管理 能够真正为企业带来经济效益的大幅提升,而不是成为一些企业的口号。在降低 由一系列可控的人为因素所带来的检验和纠偏成本的同时,大大提高了智慧楼宇 工程或者说是信息系统集成项目本身的交付质量水平,同时能够一定程度上提升 自身的项目质量管理水平,带来一定的经济效益和社会效应,避免了浪费社会资 源。同时,也希望能够为今后同类项目的质量管理实践提供借鉴经验。

  • 2021-06-27
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KNX通信内核的研究及其节点设备的开发

随着物联网技术的发展,智慧楼宇作为物联网技术发展和应用的方向之 一,在国内外迅速发展起来。KNX 协议以其良好的交互性、开放性和适应 性,目前已发展为世界上唯一的楼宇自动化领域的国际标准,成为全球楼宇 自动化领域竞相发展的技术之一。 国内对 KNX 技术的研究和应用起步比较晚,近年来国内相关单位和公 司在系统集成和应用方面进行 KNX 相关技术的研究和产品的开发,对 KNX 协议的研究和底层开发的研究并不多。目前国内 KNX 产品开发中 BCU(Bus Couple Unit,总线耦合单元)等依靠进口,KNX 产品成本居高不下。开发 具有自主知识产权的 KNX 协议栈,突破 KNX 核心技术的瓶颈,对 KNX 技 术在国内的推广和应用具有现实意义。 本课题在对 KNX 通信内核进行深入研究的基础上,完成了 KNX BAU (Bus Access Unit,总线访问单元)的开发,同时开发出了基于 KNX 协议 的调光执行器和楼宇照明控制终端设备。课题主要研究的内容有以下几个方 面: (1)深入研究了 KNX 系统架构、网络拓扑、通信模型等。研究了 KNX 的 OSI 结构模型,对通信对象、组地址在 KNX 通信中的作用以及地址表、 关联表和通信对象表之间的关系进行了深入的分析。对 KNX 协议各层的服 务原语、服务接口和参数进行了分析,确定了 KNX 协议各层的设计和实现 方法。 (2)在对 KNX 协议全面理解的基础上,对 KNX 通信内核进行了深入 的研究,分析了 KNX 通信内核硬件需求,提出了以低成本的 8 位单片机为 硬件的通信内核的设计方案,确定了通信内核的硬件结构和软件架构,完成 了 KNX BAU 的开发,并对 KNX 通信内核各层服务原语、接口的设计进行 了详细说明。 (3)完成了具有调光控制、场景预设、开关控制等功能的调光执行器 的硬件设计、应用程序编写及功能测试。对 KNX 节点设备的开发流程、数 据库的设计和建立等进行了全面的分析和说明。 (4)在已开发的 BAU 的基础上,分析了 KNX 应用终端设备的需求, 确定了以 Cortex-M3 为核心、以 ATMEGA64 为通信内核的设计方案,完成 I了楼宇照明控制终端的硬件设计和软件设计。软件设计基于 uc/OS-II 嵌入式 操作系统,同时嵌入 uc/GUI 图形界面系统,为人机交互界面设计提供了方 便。最后对照明控制终端的功能和性能进行了测试。 (5)搭建了具有调光执行器和楼宇照明控制终端的 KNX 测试系统, 通过设定参数,配置组地址,实现楼宇照明控制终端对调光执行器的控制, 对照明控制终端和调光执行器的整体功能进行了测试。同时通过分析总线报 文,验证了前期开发的 KNX 通信内核的正确性和完备性

  • 2021-06-27
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