家庭网络系统控制分析

家庭网络系统控制分析（精选7篇）

家庭网络系统控制分析 篇1

随着社会的不断进步与发展, 人们的收入不断增加, 并开始改善自己的生活条件和生活质量, 其中, 家用电器是不可缺少的重要一环。在城市家庭中, 彩电、音响、冰箱、空调、热水器、电饭煲、微波炉等几乎家家都有。有了这些电器, 人们的生活更舒适。然而, 随之带来的就是电器安全问题, 有的家庭因缺少基本的用电安全常识, 导致家电损坏, 严重时引起火灾。另外, 考虑到现在的生活节奏越来越快, 人们外出家门的可能性越来越大, 有些不法分子趁人不在家时, 进行入室盗窃, 导致主人财产损失。因此, 既要家中的电器能正常工作, 又想不会发生被盗事件, 更希望不在家时能知道家中的情况, 是绝大多数家庭所期盼的。本文设计的基于AT89S52单片机的家庭安防系统, 能有效地保护家用电器, 同时也有效地减少了主人不在而发生的被盗可能性, 还能通过网络远程控制。

(一) 安防控制系统架构

本系统主要解决家庭防盗报警、家电安全保护以及远程控制问题, 其架构如图1所示。系统采用主控单片机AT89S52, 单片机接收不同途径的数据进行不同的处理。对于数据采集, 使用传感器作为数据源, 各类传感器获得信息后, 先经过接口电路处理, 然后把得到的数据输入MCU。家庭防盗报警方面, 人体红外传感器得到的信号经过检测处理后进入MCU, 经过MCU运算后开启报警驱动, 由驱动电路驱动报警。对于家电安全保护, 使用电压、电流、温度、湿度传感器采集数据, 其中电压和电流采集得到的数据先经过模数转换后再输入MCU;温度传感器使用DS18B20, 通过接口与MCU相连;湿度传感器获得的数据经过接口电路处理后转化为频率信号输入MCU;这些信号经过MCU运算后, 发出相应的控制信号, 启动家电驱动电路, 从而断开家用电器, 实施保护。远程控制方面, MCU与网络芯片W5100进行通信, 然后W5100输出的数据经过脉冲变换后, 与RJ45接口相连, 进一步与以太网相连, 同样, 从网络传来的数据经过RJ45接口, 再经过W5100与MCU通信后, 传到MCU处理。系统使用IS65C1024AL作为数据存储芯片, 时钟信号使用24MHz, 为降低系统成本, 显示使用LED, 同时, 为了方便与家庭计算机通信, 设计了串口电路, 看门狗和EEPROM采用X5045芯片, 因为该芯片集成了这两种功能。电源电路输出5V和12V。

(二) 主要硬件电路设计

硬件部分是系统正常工作的基本条件, 主要硬件部分包括防盗报警处理, 电流、电压、温度、湿度传感器接口电路, 家电控制驱动电路, 这些硬件和软件协调统一工作, 完成相应的功能。

1. 防盗报警处理电路设计

在这里人体红外传感器采用P2288芯片, 如果传感器加装菲涅尔透镜的话, 则可感应10m以内的人体辐射红外线, 且不会受环境温度以及可见光的影响。当有人非法闯入时, 人体辐射的红外线被传感器检测到后, 传感器将产生微弱的电信号, 经过检测电路处理后, 产生脉冲, 作为告警信号送入MCU, MCU通过运算后, 发出控制信号去报警驱动电路, 报警设备发出声音。为防止误动作, MCU延时20s, 如果是主人进入, 则可在这段时间内利用复位电路使MCU初始化, 否则视为非法闯入。

2. 电压传感器接口电路设计

电压、电流传感器接口电路类似, 在此以电压为例说明, 如图2所示。传感器送来的信号, 输入LM324的同相端, 首先经过运放跟随, 再进行峰值采样, 得到其电压信号的峰值, 范围为0~5V, 然后该信号输入模数转换电路, 进行A/D转换。A/D转换器采用ADS1100,

该芯片是德州仪器公司生产的模/数转换器, 具有分辨率高、接口简单、比例放大、功耗低、体积小等诸多优点。

3. 湿度传感器接口电路设计

本设计采用HS1100LF作为湿度传感器, 如图3所示。NE555定时器和HS1100LF以及电容、电阻构成振荡电路, 将相对湿度转换成频率信号, 输出频率与相对湿度呈线性关系, 频率和湿度关系按照公式F=1/C (@%RH) × (R4+2×R2) ×ln2运算。

4. 家电控制驱动接口

传感器电路采集数据并经过接口电路处理后, 把数据输入MCU, MCU按照一定的算法计算后, 产生一个控制信号, 从其中的一个I/O口输出, 在此设计为输出低电平。如图4所示, 当MCU输出低电平时, 光电耦合器内部发光二极管导通, 发出的光再导通内部的三极管, 最后驱动三极管Q, 这时继电器线圈通过电流, 开关K断开, 家用电器处于开路状态, 于是家用电器得到了保护。

(三) 主要软件设计

软件是智能化控制的核心, 不同的数据进入MCU后, 要经过相应的运算才能发出控制信号, 在此以家电控制和远程控制说明。

1. 家电控制软件设计

这里假设电压过高, 引起家电保护, 如图5所示。首先初始化接口和寄存器, 接着启动模数转换器, 把数据送入数据缓冲区, 和设定的电压值进行比较, 如果超过设定值, 则电器处于不安全状态, 这时开启控制驱动电路, 保护家用电器, 否则转向A/D转换器。

2. 远程控制软件设计

远程控制包括远程发送和接收, 这里以远程接收进行说明, 如图6所示。在这里使用Wiznet公司的W5100网卡芯片, 该芯片把TCP/IP协议栈、以太网的MAC以及PHY三种功能融为一体, 并且有SPI串行总线接口[3]。首先初始化网卡W5100, 然后建立TCP连接, 开启SOCKET, 准备接收网络数据, 如果监听到有网络数据, 就接收下来, 放入数据缓冲区, 由单片机处理, 若没有网络数据, 则继续监听。

(四) 小结

基于AT89S52单片机家庭安防系统具有性价比高, 软、硬件高度模块化, 操作简单等特点, 可用于大多数普通家庭, 能起到家庭智能化作用, 具有广阔的应用前景。在本系统的基础上, 还可以扩展诸如视频监控、无线远程控制等丰富功能。

摘要：文章设计了一种基于AT89S52单片机的家庭安防系统, 并介绍了系统的基本组成结构和工作原理, 硬件构造和软件设计。

关键词：安防系统,数据采集,远程监控

参考文献

[1]何立民.单片机高级教程-应用与设计[M].北京:北京航空航天出版社, 2007.

[2]袁小平.电子技术综合设计教程[M].北京:机械工业出版社, 2008.

[3]谢希仁.计算机网络[第4版][M].北京:电子工业出版社, 2003.

数字家庭无线控制网络的组网技术 篇2

关键词：数字家庭,网络,一次成型,局部修复

数字家庭利用先进的计算机技术、网络技术和传感器技术, 将各种家用设施通过家庭网络集中管理, 为人们提供智能、舒适的居住环境。数字家庭网络包含信息网络和控制网络。节点比较灵活的网络适合采用移动自组网, 这样的话, 数字家庭系统就不能照搬移动自组网技术, 因为他的节点是比较稳定。为了在数字家庭系统之争应用移动自组网技术, 就要对他进行进一步的改善, 是他能够适应数字家庭系统。本文基于这一背景, 对数字家庭无线控制网络的组网技术中一次成型和局部修复机制技术进行了较为详细的分析。

1 组网技术

1.1一次成型机制

一次成型机制的组网过程如图1所示。

由图1可知, 假定中心节点的初始地址是00, 功能节点在首次组网前由于没有分配到地址, 地址都是FF。但它们都有唯一出厂ID号, 假定分别是A、B、C、D、E、F。定义组网指令ZW, 该指令包括发送节点的地址及要求的组网代码。中心节点00在初始状态发送ZW指令, 包含自己的地址码00。假定节点A在中心节点00的通信范围内, 当A收到中心节点00的组网指令ZW后, 立即返回一个组网确认指令RZW, 该指令包含A节点的ID号。中心节点00在收到A节点的组网确认指令RZW后, 分配A节点一个地址码01, 通过分配地址指令AD发送。节点A在收到中心节点00的AD指令后, 知道自己加入了网络, 并分配到了地址01, 随后立即返回一个地址分配确认指令RAD给中心节点00。中心节点00在收到节点A的RAD指令后, 节点A加入网络成功, 同时拥有了通往中心节点的路由。节点A在加入网络后, 立刻向周围节点转发组网指令ZW, 该指令同样包括自己的地址码01。假定节点D在节点A的通信范围内, 在接收到ZW指令后, 返回RZW指令给地址码为01节点A。节点A根据自己的路由将节点D的RZW指令返回给中心节点00, 并将自己的地址码01加入到RZW指令中。中心节点00收到节点D的RZW指令后, 根据RZW指令, 返回过程中所经过节点的地址码, 使节点D拥有通往该节点的路由。根据该路由发送AD指令给节点D, 并分配地址码04。AD指令包含去往节点D的路由信息, 返回给节点D。即先发送到地址码为01的A节点, 再发送给节点D。节点D在收到AD指令后, 即可知其分配到了地址码04, 同时也拥有了通往中心节点的路由, 随即返回一个RAD指令给中心节点00。随后节点D继续向周围节点发送ZW指令。以此类推, 来使其他节点加入网络。

按照一次成型的方法进行组网, 就可以使网络增加许多的特性:第一, 拓扑结构建立起来了, 节点和地址一一对应, 路由表是独一无二的, 掌握着流向中心节点的路线, 节点地址码在路由表中有所保存, 错做就简单了许多;第二, ID号和相应的地址都在中心节点中有留下记录, 路由在中心节点中也有出现;第三, 节点在接受信息的同时, 都会进行记录, 将这些信息的发出地址做一个记录。简单来说, 就是每个节点都有其他节点的地址码, 但这些节点必须是在他的通信范围之内才有效。建成组网后, 节点要按照一次成型路由系统进行试验, 是否能够进行通信。从上面的步骤看来, 组网并不复杂, 操作性强。

1.2局部修复机制

在一次成型组网的基础之上, 建成网络, 这时的节点都具有独一无二的路由。只要其中的某一个节点变化, 其他的节点的路由就会受到干扰, 网络就无法正常工作。对此, 科学的组网必须要有完善的修复机制, 这样才不会使网络陷入瘫痪。在数字家庭无线控制网络中, 少数的节点的罢工与网络的结构没有太大的联系, 那么就可以参考这个方面的知识, 成功设计出修复机制。节点的变化情况有三情况, 点添加, 节点失效, 节点删除。下面就从这四个方面展开。

(1) 节点失效:节点的电池没有能量是, 节点就无法正常工作。 (2) 节点添加:每一个节点都有属于自己的独一无二的路由, 在进行节点添加时, 就无需手动输入, 只要进行搜索, 就会出现该节点的信息, 然后按照上面的提示一步步进行, 就可以完成节点的添加工作。这样看来, 新添加的节点的地位下降了, 并不是一个主节点, 而沦为一个子节点。 (3) 节点删除:当节点失效的失效的时候, 就可以进行节点删除的工作。当网络发生问题时, 会自行修复, 这样的话就能保证网络的正常工作。但是当中心节点发出不进行修复的命令, 就可以进行节点删除的工作。

参考文献

[1]汪开元, 洪慧, 沈明华.数字家庭无线控制网络组网策略研究[J].计算机工程, 2011, (22) :91-93+98.

[2]巫晓倩, 张倩.数字家庭关键技术专利状况分析[J].电子知识产权, 2012, (01) :48-58.

[3]黄标, 彭木根, 王文博.无线数字家庭组网技术研究[J].中国无线电, 2005, (11) :61-65.

家庭网络系统控制分析 篇3

关键词：光纤到户,基于以太网的无源网络,光线路终端,光合波器,光分配网络,光网络单元,家庭无线控制网络,数字家庭智能网关,主控制器

引言

电信网、广播电视网和网通互联网三网融合[1],多网融合关键技术在智能小区中的应用[2],使得光纤代替昂贵且繁杂的铜缆传输的趋势和技术、经济优势逐渐明显起来。经过多方咨询、调查研究,某高档苑区决定选用基于以太网的无源光网络EPON[3]来构建FTTH的方案设计。重点为住宅内部的智能化系统:家庭信息通信系统,家庭安全防范系统,家庭电器机电设备自动控制系统,以及仪表计量集中收费管理系统的方案设计。

1 苑区中心机房设备配置

中心机房设备配置如图1所示:

1.1 光线路终端设备(OLT)

由于光线路终端设备(OLT)作为信息源的三个局端三网融合尚需相当时间方能实现,故把支持三网合一、光纤到户的综合业务链接的局端设备OLT移入本中心机房,作为外网光纤线路接入的终端设备,并用光纤连接本机房中心交换机的SFP光纤口;同时也作为FTTH综合业务信号传输的起始点。OLT设备选用武汉烽火通信科技股份有限公司的AN5116-02型,由多模块槽板组成。这也是EPON网络的通用做法[3]。

1.2 中心交换机

选用华为3COM公司的Quidway S3952P-E1型智能弹性以太网交换机[4]。它有4个千兆的SFP口用于上连OLT;其用户口可以为48个10/100Mbps的E口,也可以订制分为24个电口或24个光纤口,满足多种形式的组网需求。它非常适合作为灵活组网关注扩展性、可靠性、安全性和易管理性的办公用网、业务用网和小区局域网的汇聚层、接入层交换机。本交换机具有32Gbps的背板交换容量,支持所有端口线速转发。系统能提供4个GE口,有效的解决了在单台交换机上多条千兆链路上行,同时接入千兆服务器的需求;极大地节省了用户对设备的投资。

S3952P-E1交换机具有PoE(Power over Ethernet)远程供电特性。可通过双绞线向下挂的PD设备:如IP电话、WiFi WLAN AP(无线局域网接入点)、Secuity-WiFi AP(安全鉴证控制WiFi热点接入)等,提供DC48V直流电源远程供电,提供完美的数据和语音融合解决方案;并具有丰富的QoS功能,支持WRED拥塞避免算法。

1.3 服务器配置

如上所述,S3952P-E1交换机有多条千兆链路可同时接入多台千兆服务器。本机房配置有:WEB服务器、E-MAIL服务器、阵列备份热切换DATA服务器、S-MANAGER网管服务器;若有可能也可选配DHCPAAA动态IP地址分配服务器以及SCTP流媒体传输服务器,用于LED屏幕及PC信息发布。

1.4 各种收费管理、办公设备配置

在中心交换机下联有:四表计费PC、物业管理收费PC、多台办公PC、可视对讲中心管理机、安防切换矩阵及DLP大屏等及其外围设备。此部分参考文献[2],不再赘述。

1.5 光合波器单元OMU

选用烟台广信网络电子有限公司的GX-PON-1310/1490/1550nm三波长波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)型。它是一种三端口的无源光网络单元,可将来自OLT的各类不同波长的多个光信号合并到一起,在一根光纤中进行双向传输。其一个端口连接CATV信号源,第二个端口连接OLT,第三个端口下接光分配网络单元。

1.6 光分配网络单元ODN(无源光分路器)

选用配置华为公司的智能型iODN系统[5]。它可以支持光纤连接关系信息的自动识别和数据收集,保证后台数据库中连接关系定位和数据录入的绝对正确性。还可以通过在PDA上运行可视化软件以及配线设备上的智能端口指示,实现光纤及端口自动化查找定位。iODN于2010年8月为英国电信、阿联酋电信、新加坡电信、卡塔尔电信等运营商所采用。

2 城域外网光纤接入

由图1可见,用3条6芯单模光纤;分别从电信局、网通局、本地电视台的CATV引入本中心机房的OLT光线路终端设备,不再赘述。

3 苑区内FTTH(暂作为EPON的代称)光纤网络

如图2、图3所示。去向各别墅、各组团的高层(多层)住宅的光纤,均由其主干光纤,通过干线管沟敷设,其光纤弯曲半径R>38mm,计量其他弱电线路也同沟不同管敷设。可参考文献[2]。

3.1 FTTH的实现

采用无源光网络EPON、点到多点的光分配网ODN及其最大光分路比为1:32路用户端光纤接入技术。它不易受雷击损坏及电磁辐射干扰。系统具有动态带宽分配模式:网络管理系统可连续监测所有家庭光网络终端ONU的状态,当一个缓冲区/队列开始填充时,就实时分配宽带,使用户端理论上可获得高达1Gbps位速率。EPON具有业务透明、支持多种业务应用的能力,是目前业界公认的最佳、最经济的方案。

3.2 FTTH的传输方式与拓扑结构

EPON具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力,其中IP数据采用IEEE802.3以太网格式。下行采用分复用TDM广播方式,上行采用时分多址TDMA[6]方式。由网管系统动态地解决碰撞、队列缓冲,足以保证传输质量(QoS),理论上,上、下行均可获得Gbps的位速率;并可使其灵活组成树形、星形及总线型等拓扑结构。

3.3 FTTH可实现的业务

用户理论上可享用1000Mbps的三合一INTERNET接入,优质的CATV传送、IP电话、IPTV以及额外的TDM专线业务:音视频会议终端[6]。即在同一根光纤上可实现语音(TP)、数据(TD)、视频图像(TV)、A/V终端以至于远程专业培训和远程医疗等业务。这些业务最后依靠下述的用户终端来实现。

3.4 FTTH的用户终端光网络单元ONU

如图4、图5所示。

设备选型为AN5006-05Ⅱ型远端机[3],用来链接用户,处理用户的各种业务数据,控制通信传输方式。

1)AN5006-05Ⅱ型用户光网络单元ONU的各种接口

用户光网络单元ONU的各种接口在图4、图5中已标出。它具有明显的外延扩展性:PC口接多口HUB扩展、TV口可接多端分配器扩展。它具有高可靠性、能提供质量QoS保证、易于管理、可灵活扩容组网的特点;其工作模式可为全双工或半双工。各项性能指标均能满足ITU-T、IEEE相关国际标准和技术规范。

2)AN5006-05Ⅱ型设备的配置

用一台PC机作为服务器,以串口接入ONU的CONSOLE(RJ45)口,进入超级终端软件对串口进行配置,对语音进行软交换配置和V5接口上联语音的配置,对语音进行处理变成IP包在FTTH光网中进行传输,本机IP配置、MGC(媒体网关控制器服务器IP配置)等等。应由厂家专业技术工程师进行配置、整定、调试。

3)与家庭信息系统、家庭娱乐音影系统、家庭无线控制网络、家庭安全防范系统的连接见下节。

4 别墅FTTH、WHCN家庭无线控制网络设计方案

别墅FTTH、WHCN家庭无线控制网络设计方案如图6所示。

为了节省篇幅,采用主要设备配置表方式,对系统所选用主要设备列出设备名称、型号规格、数量、功能描述、备注等栏目,这样更接近于设计文件格式。其中属于用户自备的设备未列入。

各种无线控制开关、插座、控制器均采用86盒及面板,内置WiFi无线遥控芯片,其穿透能力强,作用距离远,可与苑区内无线WiFi局域网连接,因此未采用ZigBee芯片。它们的外部形态仍带有按键开关、插孔等。其电源接线为单火线控制出线。空调器采用WiFi/IR(红外线)转发器,与一般红外控制相同。

上述各开关、插座、控制器均需分配控制地址号,厂家配有专用的对号器模块;这种配置和调试整定,由产品厂家专业人员进行。

参考已做过的工程,WHCN系统的价格约为100元/m2。

参考文献

[1]三网融合[DB/OL].http://www.org.cn.

[2]王今范等.多网融合关键技术在智能小区中的应用[J],智能建筑电气技术,2010.4(3)-4(6).

[3]武汉烽火通信科技股份有限公司.AN5116-02用户手册[Z].

[4]华为3Com公司.以太网交换机产品速查手册[Z].

[5]华为发布全球首款智能ODN系统[J],军民两用技术与产品,2010.11:18.

[6]中国电信.EPON设备技术要求V2.1(TDM相关)讨论稿[Z].2010-3-16.

家庭网络系统控制分析 篇4

与普通家居相比,智能家居系统使得原本被动、静止的居住空间变得能动、智能起来,家庭内外部的信息交换变得通畅[1]。它可以帮助大家合理安排时间,提升效率,为大家提供更舒适、安全、健康、便捷的居家体验以及更高效的能源利用,从而拥有更节能、经济、环保的生活方式[2]。

智能家居系统具有很现实的意义而且需求量巨大,然而现在智能家居行业仍处于起步阶段,现有的系统普遍存在一些问题,如标准不统一、购买及使用成本高、对外不可扩展等[3]。以上两方面构成了矛盾,因此研究设计一套低功耗、低成本、可扩展且统一平台的智能家居系统显得十分必要[4]。

1 基于物联网公共云平台的智能家居系统架构设计与实现

1.1 系统整体架构设计

基于物联网公共云平台的远程家庭感知与控制系统架构如图1所示。该系统主要由感知与控制终端、网络层和用户终端应用系统三部分组成。感知与控制终端由各种传感器和控制器构成,主要完成环境信息的采集和控制;网络层由私有局域网、互联网、移动通信网络和云计算平台等组成,完成传递和处理感知与控制终端获取的信息;用户终端应用系统是云平台和用户之间的接口,以Web或终端APP的形式将信息内容呈现给用户,并提供基本操作等功能[5]。

安设在家中的数目及种类众多的传感器完成家居环境数据的采集,通过Wi Fi网络经路由器将这些数据上传到公共云平台服务器。云平台一方面完成这些数据的实时显示,另一方面当环境数据不合理时可给出相应的调整策略,包括向家庭成员推送消息提醒和自动触发预先设定的规则[6]。

本方案中公共云平台取代了传统的PC机或某种嵌入式设备作为服务器,成为了系统核心。该系统可以被看作是一种上/下位机结构,上位机就是云平台,用于完成设备接入、控制逻辑处理、数据管理等,下位机就是各种智能终端,即网络采集和控制终端,由一些传感器、继电器、单片机和Wi Fi模块组成,用于完成家庭环境数据的采集和家电设备的开关控制。

1.2 云平台部署形式选择

目前,基于云计算的应用还处于初级阶段,架设私有云和社区云对每个家庭的成本开支比较大,而混合云现在发展的还很不成熟,故选用了单位价格低廉、功能全面、应用灵活的公有云作为智能家居系统的搭建模式。

1.3 云架构及其服务模式

根据云计算面向的用户及需求不同,云架构通常也不同,运营商提供的云服务模式侧重点也各有差别,但是云架构的本质是不变的,NIST将其服务模式划分为三个层次:Iaas(Infrastructure as a Service,基础设施即服务),Paa S(Platform as a Service,平台即服务),Saa S(Software as a Service,软件即服务)。Paa S和Iaa S源于Saa S理念[7]。对于不同类型的用户,这三层的关系不是相互独立的,即使对于系统开发人员,这三层也不是简单的继承关系[8]。智能家居云服务系统的服务对象主要是:平台管理者、系统开发者和普通家庭用户,因此,结合云架构的服务模式设计的基于云平台的智能家居系统架构图如图2所示。

2 智能感知与控制终端设计与实现

2.1 终端硬件总体设计

智能感知与控制终端硬件总体结构如图3所示。终端硬件采用模块化的设计思想,共分为五部分,其中主控制器选用了以Atmega328为核心的AVR单片机Ar⁃duino;采集与控制模块由各种传感器及继电器设备组成,主要完成环境数据的采集与电器开关控制;显示与报警模块由液晶显示屏、LED灯、蜂鸣器等组成,负责环境数据的本地显示与超阈值报警;语音控制模块由语音识别与语音合成模块组成,主要功能是接收控制指令与反馈执行结果;网络模块选用了ENC28J60这款以太网控制器,并配合Wi Fi模块主要实现终端设备的无线互联网接入功能。

2.2 主控制器选型

主控制器选用了以Atmega328为核心的AVR单片机Arduino。Arduino在简化单片机工作流程的同时,更有价格低、硬件开源、可扩展、良好的跨平台性等优点[8]。Arduino编程语言基于AVR⁃C。终端设备的主控芯片选择了与Uno功能大体相同,但体积更小、价格更低的Pro Mini板。Arduino Uno的大脑是Atmel AVR Atmega328,它封装了中央处理器(CPU)、内存阵列、时钟和外围设备。

2.3 网络模块接入与网络配置

(1)以太网控制器选型与接线。为了将主控Ardu⁃ino设备连入网络就必须为其配置网络模块,本文采用了一种价格更为低廉、体积更小的基于Microchip ENC28J60的以太网控制器。

(2)网络控制器参数配置。在把一个网络设备连接到互联网之前,首先需要对其参数进行一些配置,对ENC28J60的网络参数配置通过配置其库函数实现。

(3)无线Wi Fi模块配置。为了实现设备可以通过Wi Fi网络接入无线路由器,本方案选用了TPLINKTL⁃WR702N,并将其配置成客户端,在这种模式下,路由器的作用就像无线网络与有线网络之间的桥梁一样。WR702N很小,并且可以通过Micro USB线给它供电。

2.4 语音控制设计与实现

为了提升智能家居系统使用的便利性与趣味性,本文采用LD3320语音识别模块设置了二十几条指令用于语音控制灯光、窗帘、空调等设备,并配合SYN6288语音合成模块,编写软件程序,构建本地人机交互系统[9]。SYN6288通过UART通信方式,接收待合成的文本数据实现TTS(文本到语音)的转换。项目针对SYN6288中文及数字语音播报进行了编程实现。

为了最大程度地防止系统出现误操作,在本文程序设计中加入了一条触发指令“瓦力”,只有在系统首先识别到“瓦力”指令的时候,才进入5 s的接收控制指令状态。例如,如果要执行开灯命令,则需先说:“瓦力”,之后系统会说:“您好”,然后你再说:“开灯”,之后系统才会检测开关状态、执行开灯命令。如果不先叫“瓦力”的名字,它不会理会你的吩咐。本地控制系统中加入语音识别和合成功能,不仅使系统下达控制指令更加方便,而且智能家居系统在实时检测环境信息,当有危险情况发生时,系统可以及时报警并语音播报危险情况。

2.5 舒适度感知与控制

舒适度感知与控制终端主要完成家居环境温度、湿度和颗粒物的检测与显示,并通过网络模块将这些环境数据上传到云平台,当温度数据超出云平台设定的阈值时,云平台推送控制命令到该终端,终端接收命令并执行发送红外信号开启空调的操作。舒适度感知与控制终端程序设计了本地工作模式和云工作模式两种状态。两种状态相互独立,可通过语音指令进行切换。

本文在处理采集到的颗粒物数据时,融合了中位值滤波与算数平均滤波两种算法,即首先对被测量连续采样N次,然后去除队列中的最大值和最小值,计算剩余N-2个数据的算术平均值,另外,考虑到计算速度与RAM大小,本文程序设置N为10。这种改进算法的优点明显,可有效消除偶然出现的脉冲性干扰引起的采样值偏差,而且对于周期干扰有良好的抑制作用。红外接收头选用38 k Hz接收头,用于接收家中电视机和空调的红外编码。

2.6 安全性感知与控制

家居安全性的感知包括两个方面:一是对煤气、天然气泄漏的检测;二是对外人入侵的检测,当无人在家中时,如果红外监测模块检测到有人通过门或窗进入室内,则发送消息给家庭成员,及时报警[10]。

家居安全性的感知使用户能够拥有一个更加安全的环境。当然用户不希望家人在家时红外检测一直进行,做饭时产生的油烟也可能会使燃气检测装置一直报警,这时只需告诉智能小助手,“我回来了”、“我要做饭了”类似这样的指令,红外检测装置会自动的停止检测,燃气泄漏报警装置停止报警,此时燃气传感器仍然在采集数据,但向云平台发送的数据经过了取负处理,云平台显示做饭模式。燃气泄漏模块选用MQ2款传感器,红外运动检测模块选用HC⁃SR501人体热释电运动检测传感器。

2.7 能耗感知与控制

能耗感知与控制终端主要实现对家中各种用电设备的耗电监测与远程开关控制,这样即使不在家中仍然能够控制家中电器。能耗检测模块可选用JSY⁃MK⁃109计量模块,光照强度检测模块在本项目设计中采用BH1750FVI,其光强度探测范围为1~65 535 lx。能耗感知与控制终端组成,如图4所示。

3 智能终端与云平台服务器的通信实现

3.1 利用Socket技术实现上层应用程序通信

客户端主机A上的上层应用程序A要与服务器主机B上的上层应用程序C实现通信,需要经过下面几个步骤:

(1)网络层的IP协议根据IP地址寻找目标主机;

(2)找到目标主机后根据TCP/IP协议建立连接(TCP或UDP);

(3)建立Socket连接;

(4)通过端口号从主机上运行的多个应用程序中找到指定的应用程序。

3.2 数据上传与反向控制流程设计

(1)总体流程设计。基于物联网公共云平台的远程家庭感知与控制系统组成及各主要部分通信过程流程图如图5所示。

(2)TCP连接实现。在创建Socket连接时,需要指定传输层协议(TCP或UDP),本项目长连接反向控制基于TCP协议,因此在这种情况下可以说Socket连接就是TCP连接。Socket连接的建立流程主要包括:服务器监听、客户端请求、连接确认。

(3)HTTP请求Post数据实现。本设计中需要将传感器数据上传到云平台,因此用到的是Post方法,HTTP请求格式如表1所示。

4 系统整体测试

4.1 测试环境

为了测试系统,首先需要搭建网络环境:无线路由器一台(型号TP⁃LINKTL⁃WR740N),IPv4默认网关为192.168.1.1,该路由器能够接入Internet,;以Arduino作为主控板的智能终端,程序中配置其IP地址为192.168.1.102,网络控制器通过RJ45接口与Wi Fi模块相连,Wi Fi模块选用TPLINKTL⁃WR702N,并将其配置成客户端工作模式,与TP⁃LINKTL⁃WR740N无线通信;Android操作系统移动终端一台,使用HTCONE智能手机,Android系统版本为5.0.2,使用Chrome浏览器,Java Script版本为V84.2.77.15;PC机一台,操作系统为Windows 8。

4.2 功能测试

(1)通过浏览器查看与控制环境数据

PC端打开浏览器,登陆平台管理系统即可查看各传感器设备实时的或最近一段时间的环境数值。用智能手机打开蜂窝数据流量开关,在浏览器输入网址,登陆账号即可查看与控制设备。

(2)本地语音控制测试

说出指令“瓦力”,回复“为您服务”;5 s内没有进一步指令,回复“您什么都没说”;5 s内有进一步指令“开灯”,执行开灯操作,反馈执行结果“灯已打开”;再次说“开灯”,回复“灯已打开”;指令关灯,回复“正在关灯”,执行关灯操作。

(3)微信命令测试

测试温湿度查询指令inquiry_t&h,平台依据不同阈值设置的发送内容成功返回数据。

测试开关灯指令,平台会返回执行结果,发送open_light1指令时,客厅灯开启。

(4)本地Web服务器功能测试

智能手机打开Wi Fi网络开关,接入无线路由器,则该手机与智能终端处于同一局域网环境,本文设计实现了Arduino作为Web服务器的功能,即使没有Internet访问时,仍可以通过输入网址访问自己设计的Web页面,进行开关控制和传感器数据查看。

5 结论

本文在分析了智能家居的市场及研究现状后,指出了现有智能家居系统的一些不足之处,针对这些问题,提出了一种基于物联网公共云平台的智能家居系统解决方案。本文对基于云平台的智能家居系统做出了一定的探索研究,整个课题在一定程度上达到了预期的效果。

摘要：针对智能家居系统普遍存在标准不统一、购买及使用成本高、对外不可扩展等问题,提出了一种基于物联网公共云平台的智能家居系统解决方案。设计和实现了一种基于公共云平台的智能家居系统整体架构,提出了家居环境舒适度、安全性、能耗三种智能终端,通过语音指令方便切换,实现了家居环境舒适度、安全性、能耗三个方面的感知与控制。然后,完成了智能终端设备与云平台服务器间的通信流程,实现了终端设备向云平台服务器上传数据以及云平台下发控制指令到终端设备的功能。最后,搭建了房屋模型,设计了智能家居系统可视化的展示平台,实现了设备通过Internet或移动互联网在任何时间、任何地点远程查看和控制家中智能设备。

关键词：物联网,公共云平台,智能家居,远程感知与控制

参考文献

[1]苏本跃,王广军,章健.基于物联网环境下体感交互技术的智能家居系统[J].中南大学学报(自然科学版),2014,44(z1):181-184.

[2]沈苏彬,杨震.物联网体系结构及其标准化[J].南京邮电大学学报(自然科学版),2015,35(1):1-18.

[3]张一哲,杨晓晴,马国庆.基于电力载波通信和RS485通信的住宅小区安防报警系统设计[J].电气应用,2013,32(10):50-53.

[4]任荣.基于B/S结构的智能家居系统的研究和实现[J].广东通信技术,2012(12):25-29.

[5]杨斌,李仲龙,孙林花,等.PC+时代搭建智能家居平台的探索与研究[J].电脑知识与技术,2013(8):5133-5135.

[6]吴佳兴,李爱国.基于云计算的智能家居系统[J].计算机应用与软件,2013,30(7):240-243.

[7]李鸿.几种智能家居网络控制系统方案的分析与比较[J].现代电子技术,2010,33(3):143-146.

[8]裴超.基于云计算的智能家居系统架构研究[J].软件导刊,2014,13(3):80-82.

[9]张宏君,高晓婧.一种基于物联网的智能配送终端系统设计[J].现代电子技术,2014,37(21):24-26.

家庭网络系统控制分析 篇5

随着金融体制的不断完善和金融产品的日益丰富, 家庭资产呈多样化发展, 城乡居民家庭参与资本市场投资活动的程度不断加深, 越来越多的普通居民开始涉足股市, 由于个人之间风险意识、信息充足率、专业知识等方面的差别, 投资收益存在很大的差别。

股票由于其高流动性和高收益性, 受到广大投资者的欢迎, 而其高风险却往往重视不足。本文希望在分析我国家庭个人投资股票的基本情况的基础上, 对个人投资股票的风险控制提出相关建议。

二、我国家庭个人投资股票的现状

(一) 我国家庭个人投资股票的比例

从目前的情况看, 家庭个人投资方向中, 银行储蓄仍然占据了半壁江山, 占总投资的57.5%, 现金为17.93%, 股票则为15.45%。鉴于银行储蓄的高流动性和高安全性, 银行储蓄一直是居民和机构投资的首选。在当前通货膨胀的背景下, 银行储蓄收益偏低, 扣除通胀之后无法实现保值增值的目的, 这也促使投资者在满足日常流动性的基础上将部分资金投入收益更高的领域, 股票市场就是典型的高收益工具。

(二) 我国家庭个人投资股票的盈亏状况

亏损与收益的对应, 是金融市场上的常态。损失和收益交替出现, 和经济形势的好坏交替呈同步变动。除了经济形势之外, 行业的周期性发展和国家政策的转变也会影响到盈亏状况。

家庭个人投资股票是否盈利, 除了上述基本面的情况, 还与个人对风险的识别能力与规避风险能力有关系。

通过具体的数据分析, 我们可以发现从股市中盈利的群体只占总人数的22.17%, 其余77.83%则为亏损或者持平。这正好体现了股市“二八”法则, 即在股市中, 二成投资者盈利, 八成投资者亏损或持平。

三、投资股票面临的风险

家庭个人投资股票面临的风险有多种, 但在一般情况下, 家庭个人面临的风险主要是违约风险、利率风险和通胀风险, 其他风险较少遇到。

(一) 违约风险

违约风险是指债务人无法按时支付利息和偿还本金的风险。违约风险不多见, ST风险警示的股票存在退市的风险, 但退市后仍可以在三板市场交易, 而且可以参与分红。至于债券违约, 2012年山东海龙债由于资不抵债, 濒临违约, 政府出资解除了违约风险。

(二) 利率风险

利率下调, 银行存款收益低, 从而造成买证券者增多、证券价格便会随之上升;相反, 利率上调, 银行存款收益高, 则证券价格也随之下跌。

(三) 通胀风险

物价指数上涨时, 债券价格下降, 但是, 股票却是一种保值手段, 因为物价上涨时企业资产也会随之增值, 因此, 物价上涨也常常引起股价上涨。不过总的来说, 物价上涨, 债券价格下跌, 股市则会兴旺。

(四) 技术风险

技术风险是指股票市场内部因技术性操作因素引起股价波动而产生的风险。技术风险因素包括投机者的投机性操作、股市的强弱变动趋势、股价循环、信用交易和证券主管部门对股票市场的限制性规定。不同公司的技术风险差异可通过Beta系数来反映。

四、股票投资的风险控制

(一) 分散系统风险

分散风险可以通过分散投资工具、投资时间、投资行业三个原则来实现。

1. 投资工具分散

将资金平均分散到多家公司股票上, 总的投资风险会大大降低。市场上的投资工具对利率的变动有不同的效果, 如果选择两只反向变动的资产, 则可以对冲风险。有研究表明, 对任意选出的60种股票的组合进行投资, 其风险可将至11.9%左右。

2. 时间分散

股市在得知上市公司派息消息后, 股票价格会有明显地变动。短期投资宜在发息日之前大批购入该股票, 在获得股息和其他好处后, 再将所持股票转手;而长期投资者则不宜在这期间购买该股票。

3. 行业选择分散

2013年以无锡尚德、江西赛维等为代表的光伏产业的衰落很好的说明了投资行业的重要性。股票投资不仅要对不同的公司分散投资, 而且这些不同的公司也不宜都是同行业的或相邻行业的, 最好是有一部分或都是不同行业的, 不同行业、不相关的企业才有可能对冲风险, 从而能有效地分散风险。

(二) 回避市场风险

市场风险来自各种因素, 需要综合运用回避方法。

1. 掌握趋势

对每种股票价位变动的历史数据进行详细的分析, 从中了解其循环变动的规律, 了解收益的持续增长能力。

2. 搭配周期股

有的企业受其自身的经营限制, 一年里有部分时间停工停产, 其股价在这段时间里大多会下跌, 为了避免因股价下跌而造成的损失, 可策略性地购入另一些开工、停工刚好相反的股票进行组合, 互相弥补股价可能下跌所造成的损失。

3. 选择买卖时机

以股价变化的历史数据为基础, 算出标准误差, 并以此为选择买卖时机的一般标准, 当股价低于标准误差下限时, 可以购进股票, 当股价高于标准误差上限时, 最好把手头的股票卖掉。

4. 注意行业周期

企业的经营状况往往呈一定的周期性, 经济气候好时, 股市交易活跃;经济气候不好时, 股市交易必然凋零。要注意不要把股市淡季作为大宗股票投资期。

(三) 避免利率风险

了解企业营运资金中自有成份的比例, 利率升高时, 负债较多的公司会遇到资金困难, 从而殃及股票价格, 而利率的升降对那些借款较少、自有资金较多的企业或公司影响不大。

参考文献

[1]甘犁.中国家庭金融调查报告[M].西南财经大学出版社, 2012.

家庭网络系统控制分析 篇6

随着Internet的普及与发展,家庭网络化已经成为家庭现代化的潮流。家庭网络,主要包括有线和无线两种实现方式。由于有线网络具有布线麻烦、可扩展性差等缺点,将无线网络技术应用于家庭已成为势不可挡的趋势[1]。ZigBee是最近发展起来的一种短距离无线通信技术,由于ZigBee具有近距离、功耗低、低数据率和低成本等功能,使其特别适合于家庭网络控制[2]。本文正是从家庭无线网络的发展方向着手,将ZigBee与GPRS技术相结合,即把家庭内部无线网络和外部移动通信网结合起来,设计并实现了一种基于ZigBee和GPRS的嵌入式家庭智能控制系统。

1 系统结构

系统主要由ZigBee无线家庭网络、嵌入式家庭网关、GPRS无线网络三部分组成,系统结构如图 1所示。

嵌入式家庭网关是整个家庭智能控制系统的核心,是家庭内部无线网络和外部移动通信网络交换信息的中枢和用户的操作管理平台,该网关主要负责接收家庭内部各智能模块采集的数据,对数据进行解析后,判断是家庭环境信息(如温湿度等)还是有非法人员进入或是有火灾隐患,并根据不同突发状况驱动报警装置报警,同时通过GPRS网络以手机短信的形式通知户主或物管中心。户主出门在外时,可以给嵌入式家庭网关发送手机短信,网关接收到户主的手机短信后,通过家庭内部无线网络实现对家庭各智能模块的控制。例如户主可以在回家的路上发送手机短信远程打开空调和热水器、开启窗帘和灯具;当户主接收到家庭的报警短信后,还可以发送手机短信检测家庭环境信息、安防信息或远程控制家电等操作。

2 系统硬件设计

系统硬件电路主要由ARM11控制模块、电源及复位模块、LCD触摸屏显示模块、ZigBee无线收发模块、传感器模块、GPRS模块、报警模块及相关外围电路组成,系统硬件电路框图如图2所示。

2.1 ARM11控制器

ARM11控制器采用Samsung公司最新的16/32位RISC嵌入式微处理器S3C6410。S3C6410基于ARM1176JZF-S核、具有4通道UART,可以方便地与ZigBee模块和GPRS模块通信,并且支持嵌入裁剪后的Linux操作系统,具有低成本、低功耗、高性能的优良品质,主要面向便携式和高性价比及低功耗设备的应用。

2.2 ZigBee无线模块

ZigBee无线收发模块采用基于IEEE802.15.4协议的CC2431芯片。系统采用Z-Stack协议栈实现带有网络自启动功能的星型ZigBee无线网络。星型网络配置由一个协调器节点和一个或多个终端节点组成,协调器节点是整个网络的核心,它的主要功能是启动网络。系统中所有的终端节点由协调器节点分配不同的网络地址,只与协调器节点无线通信,协调器节点通过串口UART0与ARM11主控制器S3C6410进行通信,S3C6410对接收到的ZigBee信息解析后,根据不同的网络地址判断信息来自于哪个ZigBee终端节点。

CC2431收发模块外扩传感器组成家庭智能模块,对居室环境的各项指标进行数据采集,并配合控制电路实现家居的智能化控制。传感器模块按功能分为三个部分:安防控制、家庭环境监测和火灾检测。入户门安防控制主要由振动传感器、门磁传感器组成,由这两个传感器共同来判断是否有人非法进入,消除误报。将这两个传感器安装在入户门上,当检测到门上有振动且持续一定时间,并且门被打开时则判断有人非法进入。窗、阳台等其它地方的防盗原理跟入户门相似。家庭环境监测主要是由放置在不同居室的温湿度传感器对家庭的温度、湿度环境状况进行监测。火灾检测是由烟雾传感器结合家庭温湿度环境共同判断是否有火灾发生,提高检测的准确性。

2.3 GPRS模块

GPRS是通用分组无线服务(General Packet Radio Service)的缩写,是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输方式,在嵌入式系统中应用非常广泛[3]。系统选用SIMCOM公司的SIM300 GPRS模块实现ARM11控制器和户主手机之间的通信。SIM300 GPRS模块正常使用时,需配备一张SIM卡,上电前确保天线正确连接,工作时需要电信网络支持,在网络服务计费方面类似于普通手机。SIM300 GPRS模块采用AT指令集通过串口UATR1与S3C6410进行通信,通信速率设定为115200 bps。

3 系统软件设计

3.1 系统软件环境的建立

系统软件设计主要是基于ARM-Linux操作系统,采用QT/E编程。ARM-Linux操作系统是裁剪了的Linux操作系统,易于移植,内核小,且支持ARM体系结构。建立嵌入式系统开发环境需要将ARM-Linux操作系统和编译好的QT/E环境移植到ARM11控制平台上。

3.1.1 移植ARM-Linux系统

移植ARM-Linux操作系统首先需要建立交叉编译环境,然后引导Bootloader,编译Linux内核,最后制作根文件系统。建立交叉编译环境的过程实际就是对交叉编译器压缩包解包的过程,在交叉编译内核之前,需要配置编译选项。Bootloader主要实现系统的快速引导,将Linux内核加载到内存,并进行内核初始化[4]。系统宿主机采用的操作系统是Fedora8 Linux,使用的交叉编译器为arm-linux-gcc-3.4.6,Bootloader选用的是U-boot,Linux内核版本为2.6.29。Linux 2.6.29内核具有强大的进程、中断、内存和设备管理,支持各种文件系统。

3.1.2 搭建QT/E环境

首先在宿主机上配置编译QT-X11环境,软件版本为Qt-x11-4.4.0;编译触摸屏程序tslib1.4;接下来配置编译QT/Embedded环境,软件版本为Qt-embedded-4.4.0;最后将编译好的QT/E动态库和触摸屏tslib环境移植到ARM11控制器的相应目录下,完成QT/E环境的搭建。

3.2 系统主程序设计

系统主程序设计主要包括QT/E系统用户界面、接收/发送ZigBee信息和接收/发送GPRS短消息三大部分。系统主程序流程如图3所示。

系统初始化首先打开串口0和串口1对应的设备文件ttySAC0和ttySAC1,分别建立ZigBee模块和GPRS模块的操作线程zigbee_thread和gprs_thread。之后S3C6410首先通过串口0向ZigBee协调器发送查询命令,由ZigBee协调器通过ZigBee无线网络转发给各网络终端节点,查询ZigBee各网络终端节点信息。网络终端节点将当前的采集数据按一定的数据格式组织好后通过ZigBee无线网络传送给协调器,再由协调器返回给S3C6410。S3C6410收到ZigBee信息后,对数据进行解析并判断,若是家庭环境信息,则在界面上实时显示;若是报警信息,则界面图标闪烁同时驱动报警模块报警,并发送GPRS短信通知户主。若S3C6410收到GPRS短信,解析短信并向ZigBee协调器发送控制命令,由ZigBee协调器转发给网络终端节点,最终实现对网络终端节点的远程控制。

3.2.1 ZigBee信息收发格式

S3C6410向ZigBee协调器发送查询命令的数据格式为:0xAA 0xFF 0x01。其中,0x01表示查询命令。

ZigBee协调器返回给S3C6410的数据格式为:0xBB 0xFF 节点类型 传感器类型 网络地址 0xEE 0xFF。

其中,节点类型长度一个字节,0x30表示协调器节点, 0x31表示终端节点。传感器类型长度一个字节,不同的数值表示不同的传感器,例如0x31表示温湿度传感器,0x32表示烟雾传感器等。网络地址长度2个字节,协调器的网络地址0000H,其它终端节点的网络地址由协调器分配。

3.2.2 接收/发送GPRS短信

系统采用AT指令实现接收、发送GPRS短信。当系统需要发送GPRS短信时,首先发送“at”命令,等待设备准备好后,然后发送“at+cmgf=1”命令用来选择文本模式,最后发送“at+cmgs=电话号码+ 短信内容+(CTRL+Z)”命令。当GPRS模块接收到新信息时,GPRS模块有如下提示信息:+CMTI:“SM”,40。系统通过串口读到此提示信息后,向GPRS模块发送读短消息的at命令“at+cmgr=40”,GPRS模块则返回数据:

+CMGR: ‘’REC UNREAD“,”+8613803336505“, ”12/06/01,13:24:12+32”hello world!。

其中,‘’REC UNREAD”表示信息未读,“+8613803336505”表示发送短信的手机号码,“11/07/06,13:24:12+32”表示日期,之后就是接收到的短信内容。

4 结束语

本文设计并完成了基于ZigBee和GPRS的嵌入式智能控制系统,采用ZigBee技术实现嵌入式家庭网关与各家庭智能模块的无线连接,避免了繁琐的布线;利用ARM技术和嵌入式实时操作系统实现对家用电器的有效控制;借助GPRS网络实现了手机短信远程控制家电并能及时监测家庭环境信息,避免了错误报警。测试表明,该系统实时性好、可靠性高,并且扩展方便、易行,具有广阔的市场应用价值。

摘要：为了解决传统家庭控制网络中的布线复杂、通讯盲区和高功耗问题,设计并实现了基于ZigBee和GPRS的嵌入式家庭智能控制系统。系统以ARM11微处理器S3C6410为控制核心,以ARM-Linux为实时操作系统,采用ZigBee技术组建家庭无线网络,实现控制器与各家庭智能模块的无线连接,通过GPRS网络实现控制器与用户手机的无线连接。测试表明,系统实时性好、可靠性高,并且扩展方便、易行,具有广阔的市场应用价值。

关键词：ZigBee,S3C6410,ARM-Linux,GPRS

参考文献

[1]佟强,高振斌,王文杰,等.基于ZigBee的家庭智能系统设计[J].电子设计工程,2010,18(6):53-55.

[2]陈志杰,余楚中,王鹏飞,等.ZigBee技术在家居智能监控中的应用研究[J].微计算机信息,2011,27(1):64-66.

[3]黄文龙,徐道连,游颖敏,等.基于ZigBee和ARM的嵌入式智能家庭安防系统设计[J].重庆工学院学报,2009,23(2):152-156.

[4]胡玮,孙福明.基于ARM9和ZigBee的嵌入式无线家庭安防系统的设计[J].辽宁工业大学学报,2010,30(5):288-291.

学生网络成瘾与家庭类型关系分析 篇7

1 对象与方法

1.1 对象

于2008—2010年,选择辽宁省沈阳、鞍山、阜新、本溪、丹东、辽阳及盘锦共7个地级市的城市地区,每个调查城市随机选取普通中学、职高/高中、大学/大专各2~3所为监测点,整群抽取全体24 823名学生为监测对象。其中初中、高中、大学的男生分别为4 331,5 408,2 114名,女生分别为4 327,6 277,2 366名。

1.2 方法

使用中国青少年健康相关行为调查问卷进行调查,分为初中、高中、大学3种问卷[5,6]。

“网络成瘾”指至少出现以下10种行为中的5项:过去7 d内平均上网≥4 h/d,不上网时仍想网络内容,不能上网感到无聊和焦虑,希望上网时间长于目前,上网时间经常超过预期,想不上网但无法控制,因上网不能完成作业或逃学,向家长、教师和同学隐瞒上网事实,因上网与家人发生冲突,上网以摆脱困境、抑郁、无助或焦虑[5]。

家庭类型分成5类:核心家庭(由父母和子女组成的家庭)、大家庭(祖父母或外祖父母、父母和子女组成的家庭)、单亲家庭(仅有父亲或母亲与子女组成的家庭)、重组家庭(有继父或继母的家庭)、隔代家庭(祖父母或外祖父母与孙辈组成的家庭)。其中,前2类合称为稳定家庭,后3类合称为不稳定家庭[6]。

1.3 统计分析

使用Epi Data 3.1建立数据库,用SPSS 11.5对资料进行χ2检验。

2 结果

2.1 网络成瘾报告情况

重点初中男生网络成瘾报告率为6.0%,女生为2.0%;普通初中男生为8.3%,女生为2.4%;重点高中男生为9.5%,女生为3.6%;普通高中男生为10.6%,女生为2.9%;职业高中男生为10.1%,女生为2.6%;大学男生为8.1%,女生为4.0%;大专男生为8.7%,女生为1.9%。

2.2 不同家庭类型初中生网络成瘾报告情况比较

5种家庭类型初中男生的网络成瘾报告率差异无统计学意义;女生差异有统计学意义,重组家庭和单亲家庭的初中女生网络成瘾报告率较高。见表1。

注:()内数字为报告率/%。

2.3 不同家庭类型高中生网络成瘾报告情况比较

5种家庭类型高中男生的网络成瘾报告率差异有统计学意义,重组家庭、隔代家庭和单亲家庭的高中男生网络成瘾报告率较高;而女生差异无统计学意义。见表2。

2.4 不同家庭类型大学生网络成瘾报告情况比较

5种家庭类型大学男生的网络成瘾报告率差异有统计学意义,隔代家庭和单亲家庭的大学男生网络成瘾报告率较高;而女生差异无统计学意义。见表3。

注:()内数字为报告率/%。

注:()内数字为报告率/%。

3讨论

维护学生健康成长,不仅要关注家庭硬环境(如家庭结构、家庭经济等)的巩固,更应注重家庭软环境(如家庭成员之间关系、教养方式、教育类型等)的建设[7]。有调查发现,单亲、父母关系不和谐家庭(父母近2 a内月平均吵架次数≥2次)的儿童行为问题检出率较高[8];父母失业、离异和分居等,儿童容易产生情绪和行为问题[9,10]。有研究显示,父亲或母亲以惩罚为主要教育方式的学生网络成瘾发生率最高,可能由于子女在家庭中难以体验到成就感并获得支持,易产生逆反心理,转而采取上网等行为来缓解内心的压力[7]。

本调查表明,青少年在家庭中所感受到的亲密度越差,适应就越差,越容易表现出抑郁和焦虑,进而引发行为问题。有研究发现,父母关系融洽是青少年网络成瘾的保护因素,且与父母双方关系都好的青少年网络成瘾发生率较低[7]。家庭亲密度较高的家庭不仅能在学习、交往等方面为青少年提供具体的指导和帮助,还能给予他们家庭的温暖和情感的交流与支持,使其感受到较少的压力,从而促进其健康发展[7]。

单亲家庭学生的心理问题多于稳定家庭,缺少家庭安全感,情绪长期处于抑郁状态,表现出明显的强迫症状和抑郁等心理问题[11]。与抑郁相关的人格特征,如低自尊、缺乏动机、寻求外界认可、害怕被拒绝等可能是促成网络成瘾发生的原因[1]。抑郁青少年对事件往往有着悲观的归因,认为事情是无法通过自身努力来改变的,因此常常陷于无助状态;面对应激性事件,很少求助于社会支持系统,而企图通过自责、退避和幻想等不成熟应对方式来解决问题,更易对在线朋友和网络活动产生情感依赖[12]。

本调查发现,各学段学生网络成瘾报告率存在性别差异。同一种家庭环境特征对男女儿童行为问题的影响不同,如亲密度(家庭成员之间相互帮助和支持的程度)主要影响男童的违纪和强迫行为及女童的攻击、残忍行为;情感表达(鼓励家庭成员直接表达其情感的程度)主要影响男童的交往不良行为和女童的社交退缩行为,而家庭的控制性(使用固定家规和程序来安排家庭生活的程度)强易致女童的抑郁、社交退缩行为,而对男童的行为发育却是有利的[13,14]。