家庭自动化系统设计(1):一般设计考虑因素

音响系统的设计考虑了音质、功率、频率响应范围等因素。 #生活常识# #音响#

家庭自动化是指为了用户的便利自动控制家用电器的过程与技术。这种技术依照严格的要求使用设备并防止误用，从而让生活变得更加轻松，同时可节省能源。就控制而言，最基本的形式是用遥控器调节灯光明暗，而复杂的则包括在家中组建一个设备网络，利用主控制器甚至通过手机从世界任意地点对网络进行编程。
家庭自动化系统涉及的操作包括在达到所需温度时将空调或冰箱等大型电器关闭一段时间，然后，当温度越过某个临界值后再将电器打开。此外，家庭自动化系统还可用来防止窃贼，当系统感应到侵入者时可以向最近的警察局和房主发送警报。

图1：基本的家庭自动化系统

除了算法自动化外，用户可根据个人需要利用直接按键、手机、因特网或红外遥控来控制设备。电器和传感器网络的建立可实现设备间的交互并制定运行决策。 

图2：控制单元示例

开发家庭自动化系统时的设计考虑因素：
开发家庭自动化系统时有一些设计挑战和考虑因素。设计人员在设计系统之前应考虑几个关键点，这样可简化设计，降低成本，并最大限度地增强功能。设计家庭自动化系统所涉及的主要考虑因素由用户需求决定。在继续设计工作之前，考虑以下几点有助于为系统选择正确的处理器、传感器和通信协议：
1.接口类型：系统需求是家庭自动化系统设计时最基本和最重要的需求。接口是基本的通信协议与硬件组合，可用于在设备间或者与用户之间发送和接收信息。设计人员在执行设备、用户和整体系统间的通信时有多种选项，因此必须结合系统、范围、房屋大小和易用性等因素做出明智选择。
    a.如果用户想通过因特网控制家用电器，设计人员就需要添加一个以太网或Wi-Fi接口将系统连接到家庭网络。
    b.如果用户想通过手机中的蓝牙控制系统，设计人员就需要添加一个蓝牙接口与设备通信。
此外，通信接口的选择还取决于中央控制单元 (CCU) 和房间控制单元 (RCU) 之间所使用的拓扑结构。有关这两种单元的更多介绍将在本文后面部分讨论。

【系列文章】
家庭自动化系统设计(2):基于星形拓扑结构的系统架构
家庭自动化系统设计(3):利用片上系统技术实现

         2.感应要求：设计人员需注意用户的感应要求，并确定执行任务所需的传感器类型。此外，设计人员还需要评估在不同环境中不同需求和可用性所需要的传感器规范。
传感器类型包括：
  a.热敏电阻 – 可用于控制空调、冰箱、热水器、供热系统，或火灾情况。
  b.湿度传感器 – 感应环境中的湿气等级。
  c.气体传感器 – 可用于检测厨房中的气体泄漏。
  d.光传感器 – 可用于检测房屋内的光强度。
这些传感器提供的信息（经信号调节后）可被处理器用来制定与电器有关的几个重要决策以及开关电器。
3.安全等级：设计家庭自动化系统的另一个主要要求是保证整个系统的安全。这样，系统就不会被轻易更改，以避免非授权用户控制房屋。系统应当能够阻止大部分类型的入侵行为。即使系统被侵入，也应能够向用户和最近的警察局发送信号。此外，系统还需隐藏主控制板上尽可能多的组件，使控制板对于试图解除它的人来说成为一个黑盒子。系统在与其它设备通信时应能够发送和理解编码数据。这样能防止其他人通过接入系统和相同的接口来非法入侵设备。
4.拓扑结构：拓扑结构定义了家庭自动化控制单元间的交互方式。星形拓扑是使用最多的结构。它利用CCU与所有RCU进行交互并为它们制定决策。所有RCU将从传感器获取的数据发送到CCU，如果CCU发现数据有任何问题，就会送回指令以采取特定行动。
另一个可考虑的结构是网状拓扑。该结构采用相似的控制单元。这些单元相互连接以构成一个控制单元Web。每个单元都可在网络中发送信息，同时信息被所有单元共享。各单元是独立的，而且可依照有关环境的可用信息制定自身决策。
系统拓扑结构的选择决定了选择哪种通信接口，例如ZigBee、RF、蓝牙等。
5.自动化深度：系统设计受需求的影响。这些需求可以简单到根据一天中不同时间来控制房屋内的灯光，也可以复杂到控制所有的电器和安全系统。每种要求都会影响整体设计。开发人员需要确定最优化的方法以最低成本和复杂性执行所有任务。尽管系统内部很复杂，但系统要易于使用，不能给房屋用户的操作带来难度。
6.成本：这是系统设计中最重要的方面，因为系统复杂性和自动化深度决定系统成本。高度复杂和高成本的系统会打消客户购买和在房屋中安装该系统的念头。
系统的成本直接与组件数量、所用接口以及固件和硬件的设计复杂程度有关。在不降低软硬件质量的前提下，应减少系统中组件的数量，以降低总成本和系统尺寸。可利用片上系统 (SoC)与多个外设和一个处理器进行集成，以方便地实现更低的系统成本。
我们在第1部分中介绍了家庭自动化系统设计的一般设计考虑因素。在第2部分，我们将探讨家庭自动化系统的架构。

关键字：家庭自动化系统  传感器网络  设计考虑因素引用地址：家庭自动化系统设计(1):一般设计考虑因素声明：本文内容及配图由平台用户或入驻媒体撰写。文章观点仅代表作者本人，不代表EEWorld网站立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或违规，请联系本站处理，邮箱地址：bbs_service@eeworld.com.cn

推荐阅读最新更新时间：2024-05-02 23:59

无线传感器网络路由协议研究

0 引言     传感器网络通常由覆盖一个地区的若干传感器节点组成。每个传感器节点独立进行数据收集及处理，并将得到的数据通过无线连接传送到网关节点，再由网关节点向互联网发送。对于传感器网络，路由协议设计是很具挑战性的。首先，节点没有全球唯一的标识符，传统的互联网路由协议无法应用在传感器网络中；第二，传感器网络中的所有节点都是源节点，向唯一的目的节点Sink发送数据；第三，由于在被测对象内部或附近部署了大量的节点，它们采集到的数据是相同或相近的。这就需要路由协议具有数据融合力，以节约电能，提高带宽利用率；第四，节点具备处理能力。节点的电能存储能力是很有限的，需要强大的资源管理和任务调度能力。因此，传感器网络的路由协议是与传统网络截然不

[嵌入式]

采用MSP430与CC2420芯片进行无线传感器网络节点的设计

无线传感器网络是信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合传感器、嵌入式、现代网络以及无线通信、分布式信息处理等多种综合性的技术。传感器网络能够广泛用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械控制、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。文中设计了一种无线传感器节点，硬件设计基于Moteiv方案，采用超低功耗单片机MSP430F1611作为数据处理芯片，以CC2420无线射频芯片作为收发芯片，并拥有JTAG以及其他扩展接口。通过硬件测试以及软件调试该节点符合设计指标。 1 系统概述 无线传感器网络由大量无线传感器节点组成，每个节点由传感器采集数据，数据处理芯片负责接

[单片机]

工业计量点无线监测系统

0 引言 随着我国经济的快速增长，对能源的需求持续快速增加，我国已经成为当今世界第二大能源消费国，但是，我国人均能源资源占有量远低于世界平均水平，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，面临着能源安全和环境保护的双重压力，节约能源和资源的战略地位极其突出。加强能源管理，提高能源利用效率，是缓解当前经济社会发展面临的能源约束矛盾、建设节约型社会、实现经济社会可持续发展的根本保障。 工业企业是我国的能源消费大户，能源消耗量占全社会能源消耗总量的70％。企业的高耗能问题已经变成制约工业经济发展的瓶颈，工业企业节能降耗成为工业经济可持续发展的基本障碍。“十二五”期间，国家进一步开展能源消费总量控制，其中工业节能目标确定为21％。要实现这

[测试测量]

高温系统设计的考虑因素

高温工作电路的设计人员必须考虑IC参数和无源器件在宽温度范围内的变化，特别关注其在极端温度下的特性，以确保电路能够在目标限制内工作。例如失调和输入偏置漂移、增益误差、温度系数、电压额定值、功耗、电路板泄露，以及其他分立器件（如ESD使用的器件和过压保护器件）的固有泄露。例如，在高源阻抗与某放大器输入端串联时，无用的漏电流（非放大器本身的偏置电流）会产生失调，进而引起偏置电流测量误差（图12）。 图12.偏置电流和漏电流如何产生失调误差 在所有情况下，高温工作都会加重由焊剂、灰尘和冷凝等污染引起的电路板泄露。合理的布局有助于最大程度地减少上述影响，具体做法是在敏感节点之间提供足够的空间，例如将放大器输入和含噪声的供电轨分离。

[模拟电子]

基于无线传感器网络的河流自动监测站设计

0 引言 　　河流是工农业发展的重要资源，同时对区域生态资源有着重要影响。伴随着自然条件的变化以及工业发展，频发的洪涝灾害和各种水污染问题严重影响河流的健康状况。因此建立实时有效的河流监测系统对防洪及水污染治理有着重要意义。 　　目前，河流自动监测系统主要由前方的 自动监测站 点和后方的控制中心组成。自动监测站负责对河流的各项指标进行监测，并使用移动通信网络，计算机网络、数传电台等传输方式将监测数据发送到控制中心。 　　现有自动监测站大多由 传感器 、数据采集器和传输设备组成，体积较大。监测站不同设备之间采用有线方式连接。河流监测点大多位于偏僻地区，受到布线和环境因素限制，自动监测站监测范围有限、灵活性差，无法大量部署站点。

[安防电子]

实现WUSB设备控制器的设计考虑因素

我们正在进入一个无线时代，所有装置、所有电子设备都无不通过各种无线技术彼此连接。在这个新的时代，我们需要快速连接，而超宽带(UWB)技术正是理想的短距离网络解决方案。基于多频带正交频分复用(MB-OFDM)UWB的WiMedia规范满足了人们对高数据速率短距离个人局域网的需要。认证无线USB(WUSB)是第一种基于WiMedia UWB平台的行业规范，该平台可在真实产品中实现MB-OFDM UWB技术。认证无线USB利用USB主机和设备已得到大规模采用这一优势，为USB应用提供向无线领域转移的无缝路径。认证无线USB技术将具备与USB相同的主从体系结构概念。认证无线USB主机将执行大多数重负荷任务，而各从设备将根据主机的指令来完成数

[网络通信]

无线传感器网络的拓扑结构与应用

无线传感器网络是由散布在工作区域中大量的体积小、成本低、具有无线通信、传感和数据处理能力的传感器节点组成的。每个节点可能具有不同的感知形态，例如声纳、震动波、红外线等，节点却可以完成对目标信息的采集、传输、决策制定与实施，实现区域监控、目标跟踪、定位和预测等任务。每一个节点都具有存储、处理、传输数据的能力。通过无线网络，传感器节点之间可以相互交换信息，也可以把信息传送到远程端。 无线传感器网络的通讯体系结构 无线传感器网络的实现需要自组织网络技术，相对于一般意义上的自组织网络，该网络有以下一些特点，需要在体系结构的设计中特殊考虑。无线传感器网络中的节点数目众多，这就对传感器网络的可扩展性提出了要求，由于传感器节点的数目多、开销大

[嵌入式]

无线传感器网络的WiME系统路由设计

随着微机电技术、低功耗嵌入式技术和通信技术的飞速发展，具有感知能力、计算能力和无线通信能力的微型传感器得到了广泛的应用。这些由无线微型传感器组成的传感器网络能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或检测对象的信息，并对这些信息进行处理，传送到需要这些信息的用户。这便是被美国商业周刊认定的21世纪最具影响力的21项技术之一——无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)。 在一个20层楼高、有着上千个房间的庞大医院中，一位刚进入大楼的坐在智能车中的老年人或残障病人，如何可以轻松地到达自己要去的房间?我们正在尝试为这样的需求提供一种不需要外界干预的“室内自动导航系统”——称为“无线复

[工业控制]

网址：家庭自动化系统设计(1):一般设计考虑因素 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/188331

相关内容

厨房布局设计考虑的因素有哪些？
如何优化居住空间的设计？这样的设计需要考虑哪些因素？
在设计家庭财务管理系统时，需要考虑哪些关键因素才能确保系统的可行性？
如何进行家居照明的设计？设计过程中需要考虑哪些因素？
家具设计如何考虑可持续性和环境因素？
如何设计一个舒适的居住空间？设计过程中需要考虑哪些因素？
儿童房设计，五大考虑因素，缺一不可！
浅析家庭自动化系统在计算机中的应用
如何进行合理的家居照明设计？设计过程中要考虑哪些因素？
嵌入式烤箱对橱柜要求？要考虑哪些设计和安全因素？

随便看看