基于WEB的智能家居远程监控系统
基于BACnet的智能家居Web控制系统的设计与实现
该 系统 可 以实现 控 制 网络 系 统 与 信 息 网络 系统 的
联动 控 制 ， 供 随 时随地 遥控 功 能 。 提
Ｗｅ ｂ控制 系统 是智 能家居 的一个 子系统 ， 为 它 用户 提供 进 人智 能家居 系统 的 窗 口 ， 实现 远程 配 置
维普资讯
Ｉ８ ４
计 算 机 与数 字 工 程
第３ ４卷
基 于 Ｂ Ｃ ｅ 的智 能 家 居 Ｗｅ Ａ ｎｔ ｂ控 制 系 统 的设 计 与 实 现
刘 松 刘贤德 马培 粤
武汉 －０７） ４ ０４ ３ （ 中科 技 大学 光 电 子 工 程 系 华
是 维护 和 升 级 方 式 简 单 ， 有 的客 户 端 只是 浏览 所 器， 不需 要做 任何 的 维 护 ， 有 的操 作 只需 要 针 对 所
服 务器 进行 。
特别 是计 算 机技 术 、 通信 技术 、 网络技 术 、 制 技术 控 的迅 猛发 展 与提 高 ， 已经影 响到人 们 生活 的方 方 面
本 系统 的设 计 目标 是通 过该 系 统提 供 的服务 ，
面， 改变了人们 的生活习惯 ， 提高 了人们 的生活质
量 ， 能家 居也 正 是在这 种形 势下 应 运而 生 的 。 智 本 文 所 论 述 的 智 能家 居 系统 的总 体 目标 是 实
现 以 Ｂ Ｃ ｅ 协议 为基础 的 ， Ａ ｎｔ 可扩 展 的智 能化 系统 。
Ｌｉ ｏ ｇ Ｌ ｕ Ｘｉ ｉ ｅ Ｍ ａ Ｐ ｉ ｕ ｕ Ｓ ｎ ｉ ａｌ ｄ ｅｙ ｅ
利用Python实现的智能家居控制系统设计与开发
利用Python实现的智能家居控制系统设计与开发智能家居控制系统是一种基于物联网技术的智能化管理系统，通过集成各种传感器、执行器和通信设备，实现对家居设备的远程监控和智能化控制。
Python作为一种简洁、高效的编程语言，被广泛应用于智能家居领域。
本文将介绍利用Python实现的智能家居控制系统的设计与开发过程。
1. 智能家居控制系统概述智能家居控制系统是将传感器、执行器、通信设备等硬件设备与软件系统相结合，实现对家居设备的自动化控制和远程监控。
通过智能家居控制系统，用户可以随时随地通过手机App或Web界面对家中的灯光、空调、窗帘等设备进行远程控制，实现智能化生活。
2. Python在智能家居领域的应用优势Python作为一种简单易学、功能强大的编程语言，在智能家居领域有着诸多优势： - 丰富的库支持：Python拥有丰富的第三方库，如Flask、Django等，可以快速搭建Web服务器，实现与硬件设备的通信。
- 跨平台性：Python可以在多种操作系统上运行，适用于各种智能家居设备。
- 易于扩展：Python支持C/C++扩展，可以方便地与底层硬件进行交互。
- 开发效率高：Python语法简洁清晰，开发效率高，适合快速迭代开发。
3. 智能家居控制系统设计3.1 硬件设计智能家居控制系统的硬件设计包括传感器、执行器和通信模块等组成部分。
常见的硬件组件包括温湿度传感器、光照传感器、电机执行器等。
这些硬件设备通过各种通信协议（如Wi-Fi、蓝牙、Zigbee 等）连接到中央控制器。
3.2 软件设计智能家居控制系统的软件设计主要包括前端界面设计和后端逻辑设计。
前端界面可以是手机App、Web界面或桌面应用程序，用于用户与系统进行交互；后端逻辑则负责接收用户指令、处理数据并控制硬件设备。
4. 智能家居控制系统开发4.1 硬件连接在利用Python实现智能家居控制系统时，首先需要将各个硬件设备连接到中央控制器上。
基于WEB技术的智能家居系统设计
１ ． 网络智能家居 系统的所面临的问题
①智能家居内部 电器 的通信和管理没有一个统一 的标准 。目前美 国 在信息家庭标准 中采用的是 ｘ ． １ ０标准… ； ② 电器设备在家庭 内部的编码 方式 随便且混乱 ； ③智能家居系统对于 内部的家庭 电器管理实现了 自动
于Ｗ Ｅ Ｂ的智能家居服务器 ） 组成服务器端 的程序。其中由基于 Ｗ Ｅ Ｂ的 智能家居服务器 负责与网关之 间进行数据交换； 由数据库来保存家电的故 障信息 以及家电的启动信息等； 智能代理则用来实现智能家居 的个性化控 制等； 而网关的作用是通过各种通讯接 口来与智能家居进行数据交换。家 用计算机则用作 ｗｅ ｂ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ ；因为 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ 系列系统 中自带了 Ｉ Ｉ Ｓ ） ， 所以， 我们可以考虑采用 Ａ Ｓ Ｐ 技术来实现基于 ＷＥ Ｂ的智能家居 系统的用户部 分 的网站 。数 据库 的接 口可 以采用 Ａ Ｄ Ｏ 技术 ，数据 库则 可 以采 用 Ｍ ｉ ｃ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｔ Ａ ｃ ｃ ｅ ｓ ｓ 、Ａ Ｓ Ｐ 。服务器的程序编写用 Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ ｃ ＋ ＋ ， 它与数据库之间
式 ，适用于分布式超媒体信息系统。Ｈ Ｔ Ｔ Ｐ协议是基于请求邝 向 应范式的。
２ ． ３ ． ２Ｃ Ｇ Ｉ 机制
Ｃ Ｇ Ｉ － － ＇ Ｃ ｏ ｍ ｍ ｏ ｎ Ｇ ａ ｔ ｅ ｗ ａ ｙ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｅ ， 公用 网关接 口。我们通过 Ｃ Ｇ Ｉ 建立
及 网络通信等多项技术 。
２ ． ３ Ｗ ｅ ｂ 协 议 及 机 制
网络监听功能主要进行 串口和网络接 口的初 始化 ，然后监听网络串 口和接 口 数据 ，并通过数据包 的帧头信息来判 断帧的类型 ，根据帧的类 型调用子进程进行相应的处理 。
物联网智能家居解决方案-智能家居远程监控系统的解决方案
物联网智能家居解决方案-智能家居远程监控系统的解决方案智能家居又称为数字家庭，一般是指以计算机接口技术和网络技术为基础，将各种家用数字化设备有机结合为一体的智能化的网络系统。
这些家用数字化设备包括电话、计算机、数字化的视听设备、数字化的家用电器及安全监控设备等，通过有线或无线的方式将这些设备连接起来，为家庭用户提供简单、安全、可靠、智能化的综合服务。
本文以Web技术为核心，在基于S3C2440微处理器和嵌入式Linux操作系统的软硬件平台上构建了Web服务器和视频服务器，Web服务器采用Boa，视频服务器采用Servfox，结合CGI技术处理HTML表单，完成用户认证，门窗控制等家居监控功能。
1 系统总体结构设计图1为智能家居远程监控系统的总体结构图。
室内部分主要包括家电控制、防盗报警、远程监控、防火报警等功能模块，这些功能模块通过Web服务器接入Internet网，用户可通过计算机登录因特网，远程监控室内情况，同时室内如检测到火、盗等异常情况可通过Internet向用户报警。
2 系统硬件设计智能家居远程监控系统的硬件系统由YC2440-F开发板、网络接口、门窗控制、照明设备、温度传感器、USB摄像头等组成。
YC2440-F 开发板作为整个系统的控制核心，负责信息的采集和处理，并控制各个模块协调工作，如图2所示。
控制核心采用YC2440-F开发板。
该开发板是扬创科技公司使用三星S3C2440处理器开发的ARM9开发板。
YC2440-F开发板采用核心板+扩展板的结构。
门窗控制模块可以让用户通过互联网远程控制室内门窗的开启与关闭，如有人以非正常方式通过门窗进入室内，可向用户报警。
在实验中选用一个步进电机来模拟门窗控制，电机正转表示门窗开启，电机反转表示门窗关闭，步进电机如强行被破坏则报警。
步进电机通过集成芯片ULN2003驱动，门窗控制电路如图3所示。
照明控制模块可以让用户通过互联网远程控制室内照明系统的打开与关闭。
基于云平台的智能家居分析控制系统的设计与实现
五、云平台设计
1、选择合适的云平台。考虑到易用性和稳定性，本系统选用阿里云作为云 平台。
2、创建云服务器。在阿里云上创建一个云服务器，用于运行本系统的后端 程序。
3、编写后端程序。使用Java或其他编程语言编写后端程序来实现与Arduino 板的通信。该程序需要实现以下功能：接收Arduino板发送的温度、湿度和烟雾 数据，根据预设的阈值判断是否需要开启空调、加湿器等设备；将设备状态信息 返回给Arduino板；接收用户通过手机APP发送的控制指令来控制电动窗帘等设备。
参考内容
随着科技的快速发展，智能家居成为了人们生活中不可或缺的一部分。越来 越多的家庭开始使用智能家居设备来提高生活质量和便利性。在此背景下，本次 演示将介绍一种基于Arduino的云平台智能家居控制系统的设计与实现方法。
一、系统总体设计
本系统的设计主要分为四个部分：Arduino控制板、传感器模块、执行器模 块和云平台。其中，Arduino控制板是系统的核心，负责收集传感器模块的数据 并发送给云平台，同时接收云平台的控制指令来控制执行器模块。
感谢观看
基于云平台的智能家居分析控 制系统的设计与实现
01 一、系统架构
目录
02 二、系统功能
03 三、实现方法
04 四、总结与展望
05 参考内容
随着科技的快速发展，智能家居已经成为现代生活的重要组成部分。为了满 足人们对智能家居的需求，本次演示提出并设计了一种基于云平台的智能家居分 析控制系统。该系统能够实现对家居设备的远程监控、分析和控制，提供更加便 捷、高效和智能的家居生活。
3、智能控制：根据用户设定的规则或自动学习算法，自动控制家庭设备， 如定时开关灯、自动调节空调温度等。
4、语音控制：支持与主流语音助手（如Amazon Alexa、Google Assistant 等）进行联动，通过语音命令实现对家庭设备的控制。
智能家居远程监控系统的研究与设计
系统架构设计
系统架构设计
智能家居远程监控系统的架构设计应包括硬件和软件两个方面： 1、硬件架构：系统的硬件架构应包括智能设备和传感器，如摄像头、红外探 测器、门禁系统等，以实现对家庭环境的全面监控。此外，硬件架构还应包括数 据传输模块、处理模块和存储模块，以确保数据的实时传输、处理和存储。
系统模块设计
2、图像处理模块：该模块主要负责对采集到的视频数据进行处理和分析，如 人脸识别、行为分析等，以实现智能预警和报警功能。
系统模块设计
3、远程控制模块：该模块允许用户通过手机APP或网页界面实现对家庭环境 的远程控制，如调整智能设备的参数、开关设备等。
系统模块设计
4、用户管理模块：该模块主要用于管理用户信息和权限，以保证系统的安全 性和稳定性。
内容摘要
在智能家居领域，嵌入式技术发挥着越来越重要的作用。嵌入式智能家居系 统可以将家居设备、传感器等有机地结合在一起，通过智能化控制，提高生活质 量、节约能源。而远程监控系统则使得用户可以随时随地监控家居设备的状态， 实现远程控制和报警功能。因此，嵌入式智能家居远程监控系统的研究具有重要 的现实意义。
内容摘要
需求分析是系统设计的重要环节。本系统的需求主要包括以下几点：首先， 系统需要支持多种传感器设备的接入，如温度、湿度、烟雾等；其次，系统需要 实现远程监控功能，支持多种终端设备，如手机、电脑等；再次，系统需要具备 报警功能，能够在检测到异常情况时及时通知用户；最后，系统需要具备升级和 维护功能，方便后续的扩展和优化。
结论
结论
本次演示对智能家居远程监控系统的研究与设计进行了详细探讨。
基于物联网的智能家居监控系统
基于物联网的智能家居监控系统作者：岳宏伟伍军来源：《科技资讯》2013年第09期摘要：随着嵌入式技术的发展和高速宽带网络的普及，利用网络实现智能化的远程监控已为人们广泛接受，嵌入式网络监控系统正是在此条件下逐步发展成熟起来的。
本系统采用MCU（S3C2440）作为主控器件，单片机应用系统由硬件和软件组成。
本设计完成了单片机应用系统其开发过程的系统的整体设计、硬件设计、软件设计和系统调试，根据开发的实际需要，相互协调、交叉，有机的进行，并实现了智能家居监控系统的基本功能。
关键词：嵌入式网络智能监控中图分类号：T31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）03（c）-0017-02智能家居控制系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。
与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。
还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
而且，随着新技术和自动化的发展，传感器的使用数量越来越大，功能也越来越强，各种传感器都已经标准化、模块化这给智能家居控制系统的设计提供极大方便。
本设计应完成利用本地浏览器通过以太网来访问S3C2440开发板上Linux平台下的Boa服务器，然后再调用CGI程序来完成对LED灯的控制或获取其实时状态，完成对摄像头的控制，完成获取当前环境的实时温度和实时湿度信息。
这些控制和信息的反馈都是在Web页面来交互完成。
并通过此设计来模拟一个真实可行的智能家居监控系统。
1 系统整体设计框图本系统是单片机在系统检测以及工程控制方面的应用，其特点是体积小，成本低，功能强，功耗低，是微机应用产品化的最佳机种之一，它已广泛地应用在产品智能化和工业自动化上。
基于嵌入式WEB服务器智能家居远程控制系统的设计与实现
最大寻址空间为 １ Ｇ字节， 包含 了丰富的接 口电路。并使 用 １Ｍ Ｓ Ｒ Ｍ 和 ２ ｆｓ 内存 构 架 。其 中 Ｆａ ６ Ｄ Ａ Ｍ ａｈ的 ｌ ｌ ｈ型 号 ｓ
件 系统 的主控 芯片采用 了 ￥Ｃ ４０ ￥Ｃ ４ ０芯片采用 ３ ２４ ，３ ２４ Ａ Ｍ 公 司的 Ａ Ｍ ２ Ｔ的 ３ 位 Ｃ Ｕ核 ，并集 成 了 Ａ Ｍ Ｒ Ｒ ９０ ２ Ｐ Ｒ
结 构 的 ＭＭ Ｕ单元 ，各 有 １Ｋ 的指 令 缓存 和 数 据缓存 ， ６Ｂ
入 式操 作 系统 及 Ｂ Ａ 服 务 器 便 构 建 了基 于嵌 入 式 的 Ｏ Ｗｅ 服 务器 。通 过编 写设 备驱 动程 序和 服 务器 Ｃ Ｉ ｂ Ｇ 程序
［ 文章编号］１７ — ０ Ｘ２ １）２ ０ ０ — ３ ６ １ ８ ２ （０ １ — ０ ６ ０ ０
基于嵌入式 ＷＥ Ｂ服务器智能家居远程 控制系统的设计与实现
李 自成
（ 安徽电子信息职业技术学院计算机科学系， 安徽
蚌埠 ２ ３３ ） ３００
［ 摘
要 ］ 文主要 研 究基 于嵌 入式 ＷＥ 服 务 器智 能 家居 远 程控 制 系统 的设 计与 实现 。该控 制 系统是 以嵌 入 式 本 Ｂ
ＷＥ Ｂ服务器为中心， 通过 ｔｔｎｔ ｎ ｒｅ 网远程访 问嵌入式 ＷＥ ｅ Ｂ服务器 ， 嵌入式 ＷＥ Ｂ服务器通过现场总线控制各个结点， 以
达 到远程 监控 的 目的。 任何 一 台装 有浏 览器 的 Ｐ Ｃ机都 可通过 Ｉｔ ｔ ｎ ｍｅ 网访 问嵌 入式 ＷＥ ｅ Ｂ服 务 器 ， 而 实现 对 智能 家居 从
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图4.3 RS232串行通信接口电路
VCC_3.3_2V JP104 5 4 3 2 1
G
N
D
0.1uF
C14
USB
J
1
SHELL2
SHELL1
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C15
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B
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D
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CP2102
U15
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D
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REGIN
RST
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D
B
D
D
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/SUSPEND
传感器模块
主处理器
无线通信模块
家居设备
其他模块
网络 协调 器
传感器模块
主处理器
无线通信模块
家居设备
其他模块
*
软件架构设计
智 能 家 居 远 程 监 控 系 统 采用 浏 览 器 / 服 务 器 模 式 （ Browser/Server ， B/S ），是对 C/S 模式结构的一种改进 模式。运用这种系统架构模式，用户可以快捷、方便获取 家居设备数据和发送控制命令。B/S模式采用三层架构结构， 即整个智能家居远程监控系统划分为客户端、服务端、数 据访问层，通过远程Web浏览器获取用户的系统交互界面。
LOGO
智能家居远程监控系统 的研究与设计
答辩人：**** 专业：控制科学与工程 指导教师: ****教授
目录
1
2 3 4 5
研究背景 研究内容 系统架构设计
系统软件和硬件设计
总结
2
现状分析
成本高 标准不统一 可扩展性差
传统的智能家居 监控系统须根据 不同用户需求， 开发不同硬件和 软件，成本较高。
虽然目前市面上 存在很多关于智 能家居监控的解 决方案，但没有 一种通用、标准、 灵活、先进的远 程控制手段。
传统家具设备控 制系统配置和管 理复杂；资源不 能自组织和协同 工作；系统硬件、 软件升级和功能 扩展。
目录
1
2 3 4 5
研究背景 研究内容 系统架构设计
系统软件和硬件设计
总结
4
研究内容
A N T 4.3K SMA 6 5 G A N 1 D 1 8 1 C C p 0.3pF C 8 7 8 F 9 p F G G N N D D
*
16
家居设备控制软件实现
用户通过前端界面控制、监视智能家居设备 时，向智能家庭网关中的应用服务器发送对 智能家居设备的远程命令请求。
用户
智能 网关 无线 传感
22
创新点和亮点
可扩展性强：基于 Web 的智能家居远程监控平 台能轻易与诸如小区综合信息系统实现对接。 维护、升级简单：由于采用B/S的软件架构设计， 系统各模块互相分离，各部分升级、维护简单。 成本低：系统无需对不同操作系统中的客户端 程序进行专门的设计开发，只需通过浏览器对 远程的服务器端进行访问来实现需求任务，支 持各种智能手机、设备和个人电脑，降低系统 开发成本。
10
*
软件架构设计
显示用户界面、收集 用户触发事件
用户请求的传输通道
用户请求的业务逻辑 处理，向用户返回响 应结果 存储设备数据、系统 运行数据等
11
目录
1
2 3 4 5
研究背景与意义 研究内容 远程监控系统架构设计
系统软件和硬件设计
总结
12
*
硬件详细设计
主要包括接口电路、无 线通信电路和终端节点 电路三个部分:
O
U
T G G
2 N N
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1
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u 1
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KGN源自G DNRESET_N
1
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X 0 1 1 1 2
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3
3
1
3
3
3
3
1
0 5 6 7 8 9 4 3 2 1
23
LOGO
智能家庭网关通过RS232串口，将接收到的 用户命令数据根据ZigBee通信协议经由无线 家庭内部网络发送至终端设备。
ZigBee终端节点接受到协调器的相关命令数 据包解析、发送至目标设备执行单元，并将 控制结果沿反向返回至用户界面。
*
家居设备控制程序
用户 应用服务器 数据服务器 串口管理 Zigbee协调器 家居终端节点
2
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5
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0
CC2530
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RESET_N
P
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P
P
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P
P
P
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P
P
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P
DVDD_USB
USB_P
USB_M
DGND_USB
AVDD_DREG
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7
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0
2
1
0
D
D
AVDD5/AVDD_SOC
1
1
1
5
9 2 0 1
5
4
3
1
MAX3232CSE
U103
G
R2OUT
R1OUT
T2IN
T1IN
C2-
C2+
C1-
C1+
N
D
T2OUT
T1OUT
R2IN
R1IN
V
C
V
V
C
+
-
6
8
1
7
1
2
1
VCC_3.3_2V
C118
C121 3
4
6
232_RX
232_TX
C117
0.1uF
0.1uF
RS232串行端口电路
家庭内部 网络协调 器（主节 点）
无线通信 模块
无线通信 模块 无线通信 模块 无线通信 模块 无线通信 模块 安全防护
无线通信电 路设计
火灾处理
……
……
传感器节点电路 和控制节点电路
热水器 音箱 家居设备控制
摄像机
……
13
C120
0.1uF
0.1uF
C119
RS232_RXD
RS232_TXD
1
智 能 三 表 查 抄 系 统
社 区 其 他 应 用 系 统
硬件架构设计
本文智能家居系统的设计方案主要包括四个部分：中央服务器、网络控制 器、传感器终端和控制终端。其中中央服务器作为远程监控系统的部署平台， 网络控制器是家庭内部网络的控制中心，而传感器终端和控制终端作为无线 网络的终端节点。
终端节点架构设计
SUSPEND
USB端口电路
D
R
T
C
R
DSR
D
C
X
X
USB接口在传输数据的时候提供 +5V的工作电压，因此 在无外接电源的情况下就可正常通讯。本文使用 USB接口作 为程序烧写电路和调试接口，选用CP2102芯片作为USB接口 电路的主要转换芯片，电路如下图所示：
图4.4 CP2102芯片电路图
R T T T D D D I S S R 1 1 1 1 1 1 1 6 5 4 3 2 1 0 9 8 7 R T X X D D
研究设计一种智能家居设备远程监控系统，可实现用户 通过不同智能终端对家居设备的远程监视、报警、控制 等功能。 系统须具有升级容易、维护成本低廉、客户端 操作方便、可扩展性好、可移植性强等特点，体现出智 能家居的方便性和实用性，以及广泛的应用前景。 研究提出智能家居设备监控系统相关软件和硬件设计思 路，在现有家居设备的基础上实现家居设备的智能化、 网络化，降低系统开发成本。
光强传感 器 湿度传感 器 温度传感 器 环境控制 无线通信 模块 无线通信 模块 无线通信 模块 无线通信 模块 无线通信 模块 环境监控 无线通信 模块 无线通信 模块 无线通信 模块 无线通信 模块 无线通信 模块 无线通信 模块
多个服务器
RS232串口
RS232接口设计
无线通信 模块 红外传感 器 煤气传感 器 防盗控制
系统软件和硬件设计
总结
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遇到的问题
本文初步实现了基于无线通信技术和Web服 务技术的智能家居监控系统，但功能过于单 一，缺少智能家居娱乐和智慧家庭医疗等新 型应用，需日后进行更深一步的研究。 在控制节点的设计问题上，由于各厂商的家 居设备缺乏统一、标准的通信接口，造成系 统应用范围相对狭窄，是智能家居系统研究 的难点和重点。