智能家居即插即用技术及系统设计研究

发布时间：2020-06-19 18:53

【摘要】：近些年来,随着通信、感知等技术的不断发展和完善,万物互联正从一个愿景逐渐变为现实,越来越多真实世界的物理量被自动测量、上传并被加以分析、评估和控制。智能家居作为物联网的常见应用之一,也正越来越完善地进入我们的日常生活之中。本文在介绍目前智能家居的发展现状的基础上,针对目前智能家居领域存在的异构通信网络、服务资源粒度不均等现状,提出一种中心化智能家居服务架构,以满足不同协议设备即插即用的使用需求,完成智能设备服务发现、网络动态扩展等功能,并通过不同协议设备在中心节点调控下互相调用这一实验验证了该架构的可行性。论文的主要研究内容如下:1)研究智能家居领域常用的几种通信协议的特点。在分析其数据交互协议规范的基础上,提出一种开放接口的中间件设计,以封装底层不同模块的差异性通讯,完成不同协议的编码和译码,实现不同协议设备之间的互操作性问题。2)分析家居环境中存在的动态变化特性。按照中间件开放接口格式设计了一组消息,通过这些约定格式的消息来管理家居环境中的智能设备,确保在动态环境下系统能够准确响应家居环境中智能设备的实时请求。3)采用表述性状态转移(Representational State Transfer,REST)实现架构,将设备实体抽象为资源,与各种HTTP方法共同构成元服务,然后通过若干元服务的自动组合满足纷繁多变的应用服务请求,使得软件开发流程尽可能简化。4)研究家居环境中服务的可利用方式。实验中通过挖掘服务调用日志得到的频繁项集,提供在满足住户的服务需求的前提下,居住者下一步的动作的预测,为今后智能家居系统的智能化推荐提供一个可行的方向。基于本文提出的架构设计的系统原型实验表明,本文提出的家居服务化架构针对不同协议的设备有着良好的互操作性及可扩展性、能很好的屏蔽底层通信协议,降低智能设备开发商和家居供应商间数据交互的难度,为居住者提供一个服务构建迅速、个性化、居住体验良好的智能家居环境。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU855;TP391.44;TN929.5
【图文】：

无线 AP 每隔 0.1 秒便会通过信号台将无线网受所有的网络包并决定和哪一个 AP 连线。议样可以工作在 2.4GHｚ频段，主要用于应对速度要产品之间的连接。ZigBee 拥有一套自己完整的协议层、网络层、应用汇聚层以及高层应用层。物理层可2.4GHz 两种工作频段，前者属于较低速率频段，拥覆盖面积，而后者适用于数据吞吐量打、低延时的拆分数据包、信道的控制以及帧校验等等；网络层则址、转发信息包等等，这些特性使得 ZigBee 网络具；其应用汇聚层和高层应用层同属于应用层，用来维点分配角色等等。其协议栈如图 2-1 所示。Application

图 2-2 Bluetooth 协议栈Fig. 2-2 Bluetooth protocol stack智能家居产品采用的通信协议大多是如下三Fi。ZigBee 协议由 IEEE 802.15.4 标准所规定，式包括主从结构的星状网、簇状网以及网状网，th 协议由 IEEE 802.15.1 标准所规定，工作在由一个主设备和多个从设备组成的微微网以及重叠组成的散射网，全球范围适用具有很好的都各自拥有完整的一套协议栈，而 Wi-Fi 指的是机局域网，它是无线通信、计算机网络技术相结要补充和延伸。Wi-Fi 由 IEEE 802.11 标准所规

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本文编号：2721203