基于Jini的智能家居系统集成技术研究

论文摘要

21世纪以来,智能家居发展迅速。国内外众多的智能家居产品在满足人类居住安全、舒适、便利、高效和节能需求的同时,也使得家居系统具有复杂的软硬件资源,家庭网络环境中采用不同的操作系统、通信协议并且拥有各种智能家电。各厂商、组织推出的智能家居系统产品的技术标准繁多且不统一,给系统集成造成了很大困难。同时,家庭网络的使用者是面对普通的用户,大部分用户不具备专业的网络管理能力,不大可能有足够的知识来对家庭网络进行过多的配置。所以,集成智能家居各子系统,使它成为一个自诊断、自配置、自维护的系统,是智能家居中亟待解决的难题。为解决智能家居系统集成问题,本文对智能家居、家庭网络、智能家居中间件技术等理论进行了较为深入的研究,对目前智能家居系统集成的难点进行了分析,提出了采用中间件技术集成智能家居系统;分析比较了UPnP、Havi和Jini等家庭网络中的几种中间件,从智能家居系统系统集成的角度对Jini进行了研究,阐述了Jini与智能家居的分布、异构、动态、开放的特点相吻合,以及Jini在智能家居系统集成中具有的优越性和局限性。随后,介绍了采用Jini集成智能家居系统及克服Jini局限性的Surrogate方法,创新地提出了采用Jini与Surrogate技术相结合的方法来集成智能家居系统。具体的方法是将智能家居中的设备分为三类,分别为具有较强的计算存储功能、能运行完整的JVM的设备,具有嵌入式JVM的设备及无JVM的设备。对于第一、二类设备,它们能提供Jini服务所需要的资源,可直接挂接到Jini网络上;对于那些资源不足的第三类设备,可采用Surrogate技术给这些设备设计各自的Surrogate代理体,以JAR文件的形式存储在设备中,运行的时候将JAR文件加载到能够提供的Jini运行环境的Surrogate宿主上来完成。最后,针对Jini自身的机制和人们对智能家居系统的需求,提出了一套完整的基于Jini的智能家居系统集成方案,并将集成方案在PC机上进行了模拟实现。智能家居系统的Jini集成方案充分发挥了Java、Jini技术的优越性,是一个真正实现了智能家居系统的设备无关性、网络无关性和即插即用的集成方案,使得家庭网络成为一个自诊断、自配置、自维护的分布式网络体系结构,较好地解决了智能家居系统集成问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究的意义
• 1.1.1 问题的提出
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 国内外应用现状
• 1.3 本文研究的目的、内容与技术路线
• 1.3.1 本文研究的目的
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 1.3.3 本文研究的技术路线
• 2 智能家居系统集成概述
• 2.1 智能家居系统集成的定义
• 2.2 家庭网络及其结构
• 2.3 家庭宽带接入技术
• 2.3.1 家庭的宽带接入
• 2.3.2 目前常见的家庭宽带接入技术
• 2.4 家庭网络内部组网技术
• 2.4.1 常用的家庭网络内部组网技术
• 2.4.2 对家庭网络内部组网的分析
• 2.5 智能家电
• 2.5.1 智能家电的定义和发展
• 2.5.2 常见的智能家电
• 2.6 家庭网关
• 2.6.1 家庭网关及其特点
• 2.6.2 家庭网关的演化
• 2.7 对家庭网络的总体分析
• 3 智能家居中间件技术研究
• 3.1 中间件的概念、产生背景
• 3.2 智能家居与中间件
• 3.3 主流智能家居中间件技术研究
• 3.3.1 UPnP
• 3.3.2 HAVi
• 3.3.3 Jini
• 3.3.4 UPnP、HAVi 和Jini 的对比
• 4 Jini 在智能家居系统集成中的应用研究
• 4.1 Jini 在智能家居系统集成中的优越性及其局限性
• 4.2 Surrogate 技术
• 4.2.1 Surrogate 技术的几个概念
• 4.2.2 Surrogate 解决Jini 局限性的工作过程
• 4.3 Surrogate 技术在智能家居系统中的应用方案
• 4.4 实现Jini 网络对传统家电的支持
• 5 智能家居系统集成的Jini 解决方案的设计
• 5.1 智能家居服务框架的设计
• 5.1.1 人机界面
• 5.1.2 音/视频子系统
• 5.1.3 电话子系统
• 5.1.4 家政管理子系统
• 5.1.5 信息中心子系统
• 5.1.6 外网接入子系统
• 5.2 智能家居中设备的分类及其联网方法
• 5.3 智能家居的安全性考虑
• 5.3.1 家庭网络的安全
• 5.3.2 Jini 的安全机制
• 6 智能家居系统集成的Jini 解决方案的模拟实现
• 6.1 模拟方案的制定
• 6.2 模拟方案的实施
• 6.2.1 Jini 运行环境的搭建
• 6.2.2 Jini 服务的发布
• 6.2.3 客户对服务的查找和使用
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录