基于嵌入式的智能家居网关系统设计

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1、－Ｉ中图分类弓：ＴＰ３９巧校化码１０８５６：Ｍ０２０２１３１１０■号：Ｉ—二．互ｓｆＨ担：与；打硕ｉ学位论文Ｍ。＂－基于嵌入式的智能家顯关■论义题目系臓计Ｉ欄电子工程专业＾作者姓名Ｉ史志４吴飞指净教师Ｉ完成口期２０１６年１月ＩＩ上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明，：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下独立进行研巧工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的

2、作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名；曰期心／占年；月／曰３六上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被査阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文保密□，在年

3、解密后适用本授权书。本学位论文属于不備〇（＂＂（请在ｔｉｊ：方框内打Ｖ），学位论文作者签名：指导教师签名：日期：Ｗ妊ｉ月日期滅月、＇日＾中图分类号：TP39学校代码：10856学号：M020213110上海工程技术大学硕士学位论文基于嵌入式的智能家居网关系统设计作者姓名：戴建指导教师：史志才吴飞专业：机械电子工程学院：电子电气工程学院申请学位：工学硕士完成时间：2016年01月评阅人：王宇嘉刘晓强答辩委员会主席：杨永才成员：方志军陈强钟伯成孙宪坤UniversityCode：10856

4、StudentID:M020213110DesignofSmartHomeGatewayBasedonEmbeddedSystemCandidate:DaiJianSupervisor:ShiZhicaiWuFeiMajor:MechanicalandElectronicEngineeringSchoolofElectronicandElectricalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaJan,2016基于嵌入式的智

5、能家居网关系统设计摘要智能家居是物联网在家居方面的应用与延伸，是未来家居生活的主要发展方向，也是物联网应用研究的热点领域之一。智能家居网关在智能家居系统中发挥极其重要的作用，其主要功能是完成家庭内部网络的组建，以及与外部网络之间的数据通信和协议转换。智能家居网关可以实现对家庭设备智能化、网络化的控制和管理，是智能家居系统的核心组成部分。本文对智能家居网关的发展历程和发展趋势做了细致的分析和介绍。针对当前智能家居网关在专用性、个性化和成本等方面存在的一些缺点，结合嵌入式、互联网、WIFI、ZigBee、传感器等技术，

6、提出了一种基于物联网架构的智能家居网关解决方案。本文的研究内容主要有以下几点：（1）基于物联网体系架构，研究设计了由感知控制层、网络通信层和应用服务层组成的三层体系架构的智能家居系统。重点分析了智能家居网关在智能家居系统中的功能和作用，以嵌入式处理器模块为基础，结合以太网接口模块、WiFi通信模块、ZigBee通信模块等，设计了智能家居网关的硬件系统。（2）在OpenWrt操作系统的基础上，设计了智能家居网关的软件系统。通过模块化的方法设计了本地服务器、远程通信接口等应用程序。实现了通过客户端设备对家居设备远程或近

7、程的控制和管理，以及家居环境信息数据的感知和采集。研究设计了基于NTRU算法的客户端和智能家居网关之间的认证协议，增强了系统的安全性。（3）研究分析了智能家居内网的组成及特点，以ZigBee为基础设计了星形结构的智能家居内网。在Z-Stack2007的基础上，设计了ZigBee网络管理和设备信息获取程序，实现了智能家居网关对ZigBee终端设备的管理、控制和信息采集。并通过ZigBee网络和WiFi网络的结合，充分利用ZigBee通信在组网和功耗方面的优势以及WiFi通信在稳定性、传输速率方面的优势，组建了智能家居

8、内网系统。I（4）研究设计了智能家居网关个性化设置方案。采用“角色机制”，将用户分为家长级、子女级和访客级3个级别。通过识别用户的身份信息，智能家居网关为不同用户提供不同的功能服务。最后，通过设计智能家居系统验证平台、服务器和手机客户端，对系统进行验证分析。测试结果表明，该智能家居网关方案能够应用于大多家居环境，可以实现对家居环境的感知、采集以及对家居设备的