基于云计算的智能家居控制系统的研究与设计

摘要

随着物联网技术在智能家居领域中的应用不断普及和发展，传统的智能家居模式虽然可以在一定程度上可以满足于人们日常生活所需的智能化程度和舒适性要求，但是其中仍然存在着较多问题:比如说在前期基本设备现场总线安装操作繁琐且施工周期性较长、综合资源利用率偏低、系统功能性设备扩展兼容性比较差等，这些问题都在某种程度上限制了智能家居的进一步发展和突破。针对这些问题，本文提出了一种基于云计算的智能家居控制系统解决方案。
　　基于云计算的智能家居控制系统是以云计算服务平台为核心实现系统存储和运算，并结合短距离通信技术、传感器技术以及音视频技术等，形成以用户为中心的智能家居控制系统解决方案。
　　云计算服务平台利用OpenStack和Cloudify平台二者融合实现智能家居云计算服务平台的搭建及部署，云计算服务平台可为用户提供用户认证、数据存储以及相关的外部编程接口等基础服务。智能网关不再使用传统的网关设计模式而是采用Tiny210核心板作为其硬件开发平台，进而实现家庭内部网络与云计算服务平台相连。家庭内部网络采用ZigBee无线组网技术进行内部组网，并在ZigBee原有的路由算法基础上进行改进，实现了与整个控制系统功能控制模块良好互通。最后，本文利用Android技术进行用户控制终端软件设计及界面制作，达到用户可通过手机、平板电脑、PC等移动网络终端登录云计算服务平台来获取对智能家居个性化服务的管理和控制，享受智能家居带给用户更便捷、更智能的生活体验。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 物联网及其发展现状

1．3 物联网在智能家居的应用

1．4 云计算及其发展现状

1．5 云计算在智能家居的应用

1．6 研究内容与文章结构

1．6．1 研究内容

1．6．2 文章结构

2 智能家居系统的关键技术分析

2．1 智能家居关键技术

2．1．1 有线技术

2．1．2 无线技术

2．2 云计算关键技术

2．2．1 数据存储技术

2．2．2 虚拟化技术

2．3 本章小结

3 智能家居系统总体方案设计

3．1 智能家居系统功能设计概述

3．2 智能家居系统总架构设计

3．3 云计算服务平台设计

3．4 智能家居网关设计方案

3．5 家庭内部组网及节点设计

3．5．1 ZigBee的协议架构

3．5．2 ZigBee的拓扑结构及其地址分配

3．5．3 ZigBee路由算法改进

3．5．4 ZigBee节点设计及其工作流程

3．6 智能家居功能模块设计

3．6．1 无线温湿度传感器模块

3．6．2 灯光控制模块

3．6．3 电动窗帘模块

3．6．4 门禁控制模块

3．6．5 人体红外传感器模块

3．6．6 空调控制器模块

3．7 本章小结

4 智能家居云计算服务平台的实现

4．1 云计算服务平台简介

4．1．1 OpenStack平台

4．1．2 Cloudify平台

4．2 云计算服务平台安装与部署

4．2．1 OpenStack部署

4．2．2 云计算服务平台的整合与镜像制作

4．3 云计算服务平台工作流程

4．3．1 云计算服务平台启动流程

4．3．2 云应用安装流程

4．3．3 云应用伸缩流程

4．4 本章小结

5 智能家居用户控制终端的设计与实现

5．1 用户控制终端的设计方案

5．2 用户登录功能的设计与实现

5．2．1 用户登录模块设计

5．2．2 用户登录界面实现

5．3 用户控制功能的设计与实现

5．3．1 用户控制主界面设计

5．3．2 用户控制部分子系统界面设计

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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