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Abstract: The modern smart home reflects the new requirements of the housing, and its research has been widely concerned. This paper from its characteristics of short communication distance, simple connections between joints and less data transmission, analyzes the extended characteristics and topological structure of ZigBee protocol, and based on the star topology structure and network topology, designs two-way network topology based on the star. Smart home security system design uses CC2530 chip system design. This paper analyzes the working principle of the peripheral circuit in some detail, and describes the connection of CC2530 and PC in detail.
关键词:智能家居;ZigBee;安防系统;网络
Key words: smart home;ZigBee;security system;network
中图分类号:TP302.1 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2017)08-0067-03
0 引言
当前智能家居安防系统的网络传输方式以无线网络传输为主,其传输模式存在功耗大、设备使用寿命低、电磁辐射、同频率干扰等问题。为了提高安防产品的安全性和可靠性,达到系统集成化和网络化的要求,本文选择ZigBee技术为支撑,对智能家居安防系统的总体架构进行了设计。结合智能家居安防需求,使用ZigBee网络的拓扑结构特征,建立了基于星形网络拓扑特点的智能家居新型拓扑安全网络。
1 基于ZigBee无线通信技术智能家居安防系统的组网方法
1.1 无线通信方式的选择
ZigBee无线通信技术采用的是类似于无线基站的通信模块设置,所以任何两个节点在网络平台中都可以相互之间进行通信。所以通信距离不受限制,可无限扩展节点。每个节点不仅能传输数据,还可以采集数据。
1.2 ZigBee网络的拓扑结构与选择应用
1.2.1 ZigBee网络的拓扑结构,一般分为三种
①星型拓扑结构。
星型拓扑结构包括:一个ZigBee协调器和多个终端设备。
星型拓扑结构由于所有设备传输信息都需要由协调器来完成,所以拓扑结构很容易建立。同时,缺点也很明显,由于所有节点都需要通过协调器与其他节点进行通信,导致协调器节点数据包过长,容易形成信息拥塞,造成网络不稳定。一ZigBee协调器在使用时,所有节点都要与它保持相同的距离,这就限制了在网络上的节点数量。
②树型拓扑结构。
树型拓扑结构包括:一个ZigBee协调器、几个ZigBee路由器和许多终端节点。该网络的主要特点是与星型拓扑结构相比,有多个ZigBee路由器同时担当数据的接受和发送功能。树型拓扑结构由于加入ZigBee路由器,使得网络通信范围可以扩大,最终信息数据由ZigBee路由器传输到ZigBee协调器。
③网状拓扑结构。
网状拓扑结构包括:一个ZigBee协调器、几个ZigBee路由器和许多终端节点。虽然其拓扑结构和树形拓扑结构相似,但在网络节点的路径上与树形拓扑结构信息的传输有所不同,其除协调器节点以外任意两节点之间都可以进行信息传输,信息传输过程是不固定的路径,比其他拓扑结构更稳定,这使得其通信规则更加灵活,通信效率也更高。但是,构建网络拓扑结构的复杂程度也是极高的。
1.2.2 拓扑结构选择
综合以上分析,结合三种网络结构的特点,构建一种新型的网络构架,它是基于星形结构的主体,把原有终端节点替换成路由器节点,组成一个接收发射组的装置,其特点是内部的路由器节点之间可以进行信息通信,从而防止协调器的信息拥塞。而对于分布在家庭各个角落的终端节点来说,其终端节点之间虽不能相互通信,但可以通过接收发射组来传递之间的信息,避免了因单一路由节点的故障,所造成的区域内的终端节点不能使用的问题。最后因其构建过程对于普通家庭来说比较简单,容易操作,故选用这种新型的拓扑结构。如图1所示。
1.3 ZigBee协议的配置
1.3.1 ZigBee配置文件
ZigBee配置文件用于协调路由器和终端节点之间协议信息的处理。让应用程序通过命令创建可交互操作的分布式应用程序。所有的节点如果使用相同的标准配置文件,则它们都可以进行交互性操作。配置文件是由ZigBee联盟批准通过并提供标识符给用户的,之后,用户可以自行定义内容:
①类别ID标识。
每一个可以直接通信状态的值或属性的物理量,都对应唯一的一个ID值,而多个设备的ID值可以组成一个组标识,例如,上述所说的接收发射装置组。组标识用来记录输出与输入设备的相关数据,每个组都有自己独特的组标识用以区分其他组别,在配置文件中,输出组与输入组标识应相互匹配,实现绑定功能。
②设备描述与服务类型。
设备描述用来说明是输出或输入组的功能。服务类型一般可分为MSG服务和KVP服务。MSG服务主要适用于传输数据流或大数据量文件,KVP服务一般用于小型变量值的传输。
1.3.2 ZigBee协议绑定
ZigBee绑定是一个非常重要的概念,两个节点之间采用无线通信,那么就需要创建一个由绑定所建立的逻辑链接。因为节点发送的数据包可以包括多种类型,那么就必须将多种服务类型绑定在这个节点上,从而根据选择不同的服务类型,对不同的数据包进行有针对的发送。
在创建绑定服务过程中,目标设备应首先进入一个固定的允许绑定的状态,然后通过d_AllowBindResponse()函数响应绑定请求,之后再通过d_BindDeviceRequest()函数来指定绑定地址,完成与目标节点的绑定。通常绑定表的格式为:
(as,es,cs)={(ad1|,ed1|),(ad2|,ed2|),(and|,endn|)}
as――源设备地址;
es――源设备标识符;
cs――连接的串标识符;
ad――目的设备地址;
ed――目的设备标识符。
1.4 ZigBee网络构建
1.4.1 ZigBee网络协调器的构建
在智能家居安防系统中,ZigBee协调器的功能是比较复杂的,首先,它负责创建一个网络平台中心;同时,新的网络设备也需要ZigBee协调器的允许才能加入;最后,ZigBee协调器还要负责网络数据的更新。其创建方法如下:
第一步,ZigBee协调器创建一个初始化网络后, ZigBee协调器应用层通过发送NLME-NETWORK-FORMATION. Request来触发网络层进行网络建立。
第二步,网络层通过发送MLME-SCAN. Request给MAC层使其进行能量扫描和主动扫描,确认找到一个能满足要求的信道时,MAC层会发送MLME-SCAN. confirm返回网络层使其创建一个新的网络标识。如果该标识与现有的网络标识相同,则会重新发送MLME-SET. request到MAC层修改网络标识,再通过MLME-SET. confirm返回网络层确认实现。
第三步,在确认网络标识后,网络层通过发送NLME-START. request 给MAC层确认是否启动协调器,经MAC层回复NLME-START. confirm到网络层后,网络层最终发送NLME-METWORK-FORMATION. confirm回应用层,应用层确认网络建立完成。见图2。
1.4.2 终端设备的网络构建
在ZigBee协调器成功地创建网络之后,其终端设备需要连接到网络。终端设备加入网络,一般经过两个步骤:第一步是网络终端设备向ZigBee协调器请求加入网络或ZigBee协调器主动扫描添加到网络的终端设备的要求。第二步,ZigBee协调器来决定是否允许一个终端设备加入到网络,如果允许入网,发送答应请求信号,如果不允许入网,发送拒绝请求信号。
1.4.3 ZigBee网络地址的分配
ZigBee使用的地址分为两种,一是MAC地址,一个是网络地址。前者为64位,为生产设备固定地址,后者为16位,地址是由网络分布的唯一入网地址。ZigBee协调器在进行地址分配时,其配置工作需要一些重要的公式。例如,用下列公式计算地址的次数。
Cskip(d)=1+Cm(Lm-d-1) Rm=1■ 其他
Cskip(d)用于表示该节点深度d时的地址数目
Cm用于表示最大深度网络;
Lm用于表示最大节点访问数量;
Rm用于表示最大路由节点访问数量。
2 基于CC2530芯片的智能家居安防系统的硬件设计
硬件设计是搭建智能家居安防系统的基础,其主要目的是构建一个可行的、高效的无线互联传感器网络,包括协调器设计和终端传感器节点设计。PC机作为上位机起着家居网络的网关的作用,通过RS-232串口与单片机之间进行通信。
2.1 基于CC2530芯片的节点设计
CC2530芯片是标准8051CPU芯片,有着低成本和优良的网络性能,其射频收发信号性能优良,与ZigBee进行组网是理想的网络解决方案。
2.2 ZigBee节点的硬件设计
在房间里ZigBee节点的分布起着监测现场,负责数据的采集和处理等功能,处理器负责协调整个网络节点和数据处理,每个传感器将负责数据的采集和数据转换,ZigBee射频模块负责的无线通信,RS-232接口负责与PC机通信。
2.3 协调器的硬件设计
CC2530和PC机连接:ZigBee协调器通过串口与PC机相连,负责传感器网络搭建、网络融合的建立,管理每个节点的数据。ZigBee协调器当使用串口进行数据交换时,需要和PC机进行电平转换,使用的是RS232收发器芯片,当发送数据时,通过RS232收发器芯片把PC串口电平转换为标准的TTL电平,然后通过CC2530进行发送,在接收数据时,CC2530在接收到数据信号之后,将TTL电平通过RS232转换为串口电平,然后发送给PC机。
总之,随着嵌入式系统的飞速发展,小型化和智能化的家居网关是一种趋势,未来的系统功能将会更加完善。
参考文献:
[1]周涛.基于无线传感器网络的智能家居安防系统[D].太原:太原理工大学,2011.
移动数据通信是指移动体之间的通信,移动数据通信由两个部分组成,分别是空间系统和地面系统。移动通信系统从20世纪80年代诞生以来,由3G向4G过渡,从而系统性能在很大程度上取决于频率的高低。到了4G后,宽带无线接入系统、毫米波LAN、智能传输系统(ITS)和同温平台(HAPS)系统将投入使用。对于用户而言,移动数据通信在进入4G后,可接入的技术包括:3G、固定无线接入、卫星系统、广播系统等。
二、移动数据通信的无条件加密方案
随着移动通信设备功能的日渐强大,出于用户信息安全的考虑,在移动设备与中心服务器交互当中,加密方案将保证用户信息和通话安全。移动通信通常采用HTTP方式,但HTTP是无状态协议,为了满足数据交互需求,其中需要加入客户端,才能够保持用户间的通信。对于任何一个移动通信用户而言,其数据交换过程当中,由于出于安全性考虑,服务器脚本设置当中的Session在无响应状态中保持时间,无法与服务器交互,进而Session自动取消,服务器将不再保留信息。信息加密的目的是为了防止恶意攻击者截获信息,通过加密后,截获的信息将无法阅读,从而保证用户信息安全。这种加密主要采取了密钥的方式,只要对密钥进行破解,才能够浏览信息。目前为止,网络上的加密手段主要采取混合加密体制,但应用于移动数据通信当中的密钥,要求较为复杂一些。移动数据通信加密具有以下几个特点:第一,拥有更好的安全性能,避免信息被他人截获和阅读;第二,算法执行效率更高;第三,密文有一定限度;第四,通信负荷较低。移动数据通信采取的加密方式通常为高级加密,其选择方案时以AES和XXTEA作为加密算法。AES算法具有高安全性、高性能、高效率等优点,在移动通信设备系统中表现更为优秀。XXTEA算法的安全性也很高,并且初始化实际短,更适合Web开放中,实际应用于移动数据通信当中较少。
三、移动数据通信密钥管理
在移动数据通信当中,密钥是实现加密手段的一个关键项。密钥管理占有着重要地位,是移动数据通信进行加密必须要解决的一个问题。在无条件安全加密方案中,服务端所连接的客户可以共享n种解密方式,其过程如下:当收到客户请求后,服务器随机生成0~26535之间的整数r,之后选取对应加密方式,随机生成。之后,按照密钥固定长度进行随机生成补足部分,并将补足部分的序列传回客户端。客户在获取密钥后,将加密后的序列传导服务器端,SessionID检验客户身份,然后使用密钥解密敏感数据信息。密钥的方案有多种,具体实现中,C0、C1、C2分别设为XXTEA固定密钥,也可以根据实际情况进行具体的加密方式选择。密钥管理当中,根据所加密算法不同,可以选择固定或非固定密钥进行解密。但对于不同加密方案,参数长度将影响其安全性,可能降低密码分析难度,从而造成安全漏洞。混合加密密钥可以避免大量费时操作,极大的提高了效率,并且其简单算术操作和对称性的密钥加密操作,对于移动设备通信密钥加密操作更加方便,且有利于执行。所以,客户在选择密钥过程当中,要根据自身的实际情况,选择更加合适的密钥进行加密管理,从而保证移动数据通信的安全性。
四、结束语
随着计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术的迅猛发展,提高了人们对家庭实现生活现代化,居住环境舒适化及家居安全化的要求,在这种日益迫切的需求下延伸出来的智能家居系统很好的满足了人们的这些要求。智能家居除了具有安全、便利、舒适、节能、娱乐性的功能外,还是一个集音频、视频、计算机功能、通信功能、家居自动化/控制/安全技术以及将所有不同的设备应用和功能互连于一体的系统,使我们的居家生活更为便利、灵活。
联电国际智能家居系统创新性地实现了对灯控、家电等家居设备的集中控制,全部实现无线控制,免除布线的麻烦和弊端,不管装修与否,均可便捷安装使用,不会受到布线的任何束缚。同时,采用学习型的红外基地台,强大的软件学习功能,可与各种家居设备实现无缝对接,对新购的家居设备,也可轻松纳电国际系统管理,十分方便,利用网络/PDA/手机,通过目前最先进的网络侦控摄像机,即可随时随地实现对家居设备的实时监测和操控。下面,我们就以某独栋别墅项目为例,详细说明智能家居系统给我们带来的人性化、数字化的生活。
用户需求分析
根据别墅业主的要求,在别墅智能家居设计中需要实现以下功能:
・周界防盗及监控功能;
・全部房间的智能灯光控制;
・主要活动区域的背景音乐功能;
・一层客厅的电动窗帘控制;
・烟感及燃气泄露感应报警功能;
・家用净水,中央除尘,中央空调集成。
为实现上述功能,需用到下列系统设备:
1.周界防盗系统
・主动红外探测器对射,如果有人非法入侵则触发报警主机。
2.家居安防监控系统
・别墅四周实时监控―业主可以在任意指定房间对的情况进行监控。(需布线)
・室内安全―在厨房安装烟感及燃气泄露探测器,出现警情及时提醒业主。
・异常入侵―在窗户内侧安装幕帘探测器,遇到异常情况及时报警。
3.背景音乐系统
本套方案中,背景音乐系统能实现用户主要活动房间的音乐功能,同时能通过背景音乐系统做到每一个背景音乐点房间的电视能够共享收看DVD、数字电视机顶盒等节目源,还能通过电视察看电视监控的图像。
4.智能灯控系统
・调节灯光亮度 并让灯光慢慢亮起和慢慢关闭
・情境控制 场景 设定
・无线遥控 随时随地控制
・模组式设计 不需拉线 安装方便
5.家用净水系统
・有效滤除自来水中铁锈,残渣等各种污染物
・有效防止钙镁离子碳化形成水垢,但不会造成矿物质流失
・有效吸附水中纳米级杂质,去除氯气,并具杀菌消毒作用
・能耗低,后期维护费用低,环保节能
6.中央除尘系统
・使用中环保无二次污染,清洁过后无卫生死角
・使用时噪音小使用现场不产生气味,节省清洁成本缩短清洁时间
・主机所排放的气体是清洁的达到国际气体排放标准
有效杜绝粉尘、细菌、微生物对人们的侵害杜绝过敏源
・操作过程中现场无静电产生,清扫完毕后室内无悬浮物
7.中央空调系统
・高效节能,直流变频技术,负荷分散控制,室内26℃节能锁
・舒适,加速除霜,大风量,低噪音,夜间静音运转
・安装便利,设计灵活,自由度高
・运转可靠,不停机均油技术及智能回油技术,使用寿命长
设计概述
根据业主的需求在指定房间安装背景音乐系统,有些房间的背景音乐区域有重合部分,这样的区域使用一台音乐主机、多只音箱,既节约了成本,又会使操作更加简便,更使区域内的音乐系统和谐统一,将互相干扰的因素降到最低。同时,为便于分区控制,还可以为音箱加上单独控制开关,需要时打开,不用时关闭。
在灯控方面,根据业主的户型,电灯的分布情况做出合理的设计。灯控方式有多种形式:遥控,面板集中控制,情景开关控制等,应用于不同的房间,不同的位置,达到最合理、灵活的操控效果。
方案配置说明
根据户型实际情况,对配置要点及实现功能描述如下:
地下一层
1.家庭室
家庭室是主人家庭娱乐和好友聚会的常用活动处所,此房间应有独立的背景音乐系统,和比较丰富的灯光场景控制功能:
朋友或家庭聚会可以选择娱乐场景:轻轻一触娱乐模式,电灯自动开启并将灯光调整到明亮的亮度,背景音乐开启,播放欢快的音乐。
谈话模式:酒吧灯光开启到舒适亮度,同时播放舒缓的轻音乐,让谈话不再乏味.
2.储物间、设备间
红外感应控制照明,既节能又方便,充分体现时代感。过道、储物间是主人不会长时间停留的地方,可以安装感应装置达到人来灯亮,人走灯熄的效果;
3.SPA房及化妆间
这是主人放松身心,享受休闲时光的场所,所以除了智能灯光的应用,还要有背景音乐来营造舒适的氛围。两个房间共用一台音乐主机。
4.健身室及乒乓球室
这两个房间共用一台音乐主机,在主人健身或比赛时提供动感的音乐。
5.卧室
独立的背景音乐系统,具备定时开关机功能,可以伴您入睡或唤您起床。情景控制开关整合控制卧室的所有电灯,在您夜起时,可以开启壁灯亮度为10%,同时开启卫生间灯光,更方便您夜间走动。
6.灯光控制
院落中的灯光控制,可以由主人随意开启或关闭,也可以通过照度传感器和控制器,根据环境光线变化控制灯光开关。
7.花园背景音乐
业主有时会在别墅的花园中小憩,在休息区周围安装草地音箱,通过背景音乐主机控制。
二层、三层
这两层的房间主要是卧室、书房、卫生间、浴室等,灯光控制功能和一层的功能基本相同,而且还按照房间功能和面积设计了背景音乐系统。
系统设计以C8051F330单片机为主站,以STC89C52单片机为各子站微控制器,主站和各子站使用SPI通讯协议通讯,从而实现对家居环境的监测,利用GSM模块的短消息收发功能,实现实时远程安防。
【关键词】智能家居 GSM模块 传感器
随着经济的发展、社会信息化程度不断提高,智能家居的概念逐步走进人们的生活。自从世界上第1幢智能建筑1984年在美国出现后,不少发达国家也纷纷提出了各种有关智能家居的方案。近年来,我国智能家居市场逐步壮大,智能家居的概念深入人心,智能家居应具有安全、舒适的生活环境,便利的通讯方式,综合的信息服务,智能化的家庭系统。
本设计针对智能家居安防系统,提出了基于51单片机,利用GSM模块收发短消息,实现实时监控家居情况,通过SPI通讯协议使主站与各子站进行数据通讯交流,该系统集成有密码门禁、热释电人体红外感应检测、气体烟雾检测、温度检测、报警模块等功能于一体,实现系统自动感应外界环境变化进行实时反馈的功能,为家居安全以及人身财产提供一个管理便捷、操作简易,具有可靠保障的家居生活环境。
1 系统总体设计
主要包括有安防系统的8个模块:主站、GSM模块、密码门禁、热释电人体红外感应模块、照明系统、烟感模块、温度模块、报警模块。主站是由微控制器C8051F330单片机构成;利用SPI总线搭建星型网络,以一主多从的多机通讯方式实现各个模块之间的数据交流。系统上电后各子站正常工作,当系统检测到异常情况,如传感器检测到的数值超过了预先设定的数值,该模块将通过总线将指令传递给主站,主站启动报警模块,并向GSM模块发送短消息,把信息传送给屋主,从而避免了突况的发生。利用UART接口,实现主站与PC机之间的数据交流,实现利用PC机作为主站的输入和输出终端。系统设计框图如图1。
2 系统硬件设计
主站C8051F330是使用Silicon Labs的专利CIP-51微控制器内核。该主站需要对多个模块不间断传送的数据进行及时的处理,对指令的执行效率要求高,此款单片机使用与MCS-51完全兼容的CIP-51指令系统,CIP-51跟传统的MCS-51相比,拥有更高的指令执行效率。其内部集成的25MHz的高速晶体振荡器,震荡频率超过普通51单片机支持最高频率的2倍,能高效率的处理各子站间频繁的通讯交流。
各子站由单片机STC89C52控制,其数量多、功能强、使用灵活的并行I/O接口,满足系统设计的最大接口数,如密码门禁中最小系统与矩阵键盘、12864液晶显示器、步进机、AT24C02存储芯片接口等,无需外扩接口,操作方便;其内部还自带定时/计数器、中断系统等功能。
2.1 GSM/GPRS无线模块
本系统采用的是SIMCom有限公司提供的SIM900A模块。该款模块的尺寸大小只有24mm×24mm×3mm;采用省电技术,在SLEEP模式下最低耗流只有1.0mA,几乎可以满足开发应用中对空间尺寸、低功耗的要求。该模块提供天线接口引脚与串在IO口线中的22?电阻连接SIM卡。该模块具有标准AT命令接口,使用不同的编解码模式可以进行GSM语音、混合中/英文的短消息发送;此外,该模块上的串口和调试串口有助于开发应用,方便程序的调试。
2.2 门禁系统
智能门禁系统的出现是家居安防系统中不可或缺的一部分,本系统设计电子密码门禁,该门禁包括两种模式:管理模式和用户模式,用户可根据自己的需要设置密码。密码存储在AT24C02存储芯片上,由矩阵键盘输入密码,并由12864液晶显示器显示结果。该模块设计框图如图2所示。
2.3 多传感器
2.3.1 烟雾传感器
家居安防系统中对除了防盗报警功能外对家居生活气体的探测尤为重要。本设计采用烟雾传感器MQ-2,该传感器外形小,气体响应快,性能稳定,低功耗,常适用于煤气、烟雾的监测。其广泛的探测范围,适用于家庭气体:液化气、丁烷、丙烷、甲烷、酒精、氢气、烟雾等的监测。还具有长期的使用寿命和可靠的稳定性。MQ-2传感器输出为模拟量,单片机处理的是数字信号,需要利用A/D转换器,将模拟量转换成数字量送给单片机进行数据的处理;声光报警电路里使用蜂鸣器作为报警用,同时还用LED灯进行相应的指示。
本设计使用的A/D转换芯片是ADC0808,该芯片具有8个通道的模拟输入线(IN0~IN7),且有三态输出能力,既可与各种微处理器相连,也可单独工作。输入输出与TTL兼容。可在程序控制下对任意通道进行A/D转换,获得8位二进制数字量(D7~D0)。模拟输入部分有8路多路开关,可由3位地址输入ADDA、ADDB、ADDC的不同组合来选择,ALE为地址锁存信号,高电平有效,锁存这三条地址输入信号。模块设计框图如图3。
2.3.2 温度传感器
面对众多的温度传感器,本设计采用高精度,高可靠性的由DALLAS(达拉斯)公司生产的DS18B20的温度传感器。超小的体积,抗干扰能力强,精度高,附加功能强等特点。该款芯片内部结构主要由四部分组成:64位光刻ROM,有其自身系列号,可在总线上连接多个DS18B20,温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。测温范围为-55℃~+125℃,在-10℃~+85℃范围内,精度为±0.5℃。该模块设计框图如图4。
2.3.3 DYP-ME003红外人体感应模块
DYP-ME003人体感模块是基于红外线技术的自动控制产品,灵敏度高,可靠性强,超低电压工作模式。具有全自动感应、光敏控制、温度补偿等特点。一旦人进入其感应范围则输出高电平,人离开感应范围则自动延时关闭高电平,输出低电平。输出高电平信号:可方便与各类电路实现对接。其与单片机工作流程图如图5。
3 系统软件设计
在硬件设计的基础上,采用模块化思想进行软件编程,主站C8051F330单片机使用SPI通信协议,在软件设计中采用轮询方式,不间断地对各子站传送的数据进行检测。当接收到传感器预设的警报值或者门禁报警、管理模式的指令时,系统跳到指定的中断程序,执行该中断程序,完成后退出,继续循环检测。GSM模块能接收/发送语音、中文/英文等格式信息,对于发送语音、中文需要复杂的PDU编码格式,而在本系统中Text模式单独地发送英文消息就足以系统的功能要求。
GSM模块的部分程序代码如下:
printf("AT+CMGF=1\r"); /*选择短信消息格式为文本模式(非中文)*/
delay_ms(3000);
printf("AT+CSCS=\"GSM\"\r");/*设置选择TE字符集为GSM7位默认字符*/
delay_ms(3000);
printf("AT+CSMP=17,167,0,250\r");/*设置短信模式(手机自动保存模式)*/
delay_ms(3000);
printf("AT+CMGS=\"135xxxxxxxx\"\r");/*填入接收短信的目标号码*/
delay_ms(3000);
printf(sms_text); /*短信内容*/
puts(&end_char); /*短信内容后加“0x1a”结尾,以16进制发送*/
3.1 电子密码门禁
本系统设计电子密码门禁,由STC89C52单片机控制,系统第一次上电后,初始化数据,设定初始密码并存储在AT24C02上,键盘扫描是否有按键按下,检测按下的按键是否为用户模式,若是,输入正确的6位数字密码,开门。否则,系统不予以响应;该门禁系统还支持用户随时随地修改门锁密码,当用户需要修改密码时,通过手机发送预设的短消息指令给GSM模块,由GSM模块把修改密码的指令发送给主站,并由主站传送对应的指令给密码门禁系统上的STC89C52单片机,把修改的密码存入AT24C02芯片并标记新的密码生成。
3.2 传感器
系统对于住宅环境中的有毒气体以及温度检测分别采用烟雾传感器模块、温度传感器模块,当系统正常工作时,实时采集现场数据,由各子站的STC89C52单片机处理数据,并把数据传送给主站,一旦传输的数值超过预先设定的值,即气体浓度超过100mg/m3或者温度传感器检测到房间温度值超过40℃时,主站传指令给报警系统,此时报警系统开启,并通过GSM短消息模块发送信息给主人做好防范措施。
该系统除了环境检测传感器之外还有防止外人入侵的红外照明系统,红外系统工作时,一旦检测到有人,先询问主站,门锁是否正常开启,若是,门口、客厅的灯光会自动亮起;否则,报警系统启动。对于各个房间的灯光,可根据主人的需要,通过手机发送相应的GSM消息开启或者关闭灯光。
4 结论
经实验,本系统在运行情况上良好,能实时监测家居人员情况,对气体、温度进行实时监测、并通过GSM模块进行短信息收发。适用范围广,成本低,能满足一般家庭的需要,本系统将在后续的开发中实现更高的灵活性。
参考文献
[1]倪伟,张粤.智能家居安防系统的设计[J],淮阴工学院学报,2009(05).
[2]朱敏玲,李宁.智能家居发展现状及未来浅析[J].电视技术,2015(04).
[3]万隆.单片机原理与实例应用.北京:清华大学出版社,2011.
作者简介
李力(1965-),四川省人。现为广东科学技术职业学院广州学院副教授。主要研究方向为计算机技术,嵌入式应用与开发。
陈巧珠(1994-),现为广东科学技术职业学院2012级学生。
设计时间:2010-8-13
设计单位:联电国际(北京)elive智能家居
设计人员:和卫刚
联系电话:13121319168
系统简介
elive数字家居系统是台湾科技城股份公司与北京联电国际公司联合打造的全新住宅理念,不仅仅是提品,更为用户提供一种全新的生活方式,是科技更要简单,舒适与时尚。
项目概述
针对天津某先生家150平米高级公寓项目,elive 智能家居解决方案由智能灯光控制、家电控制、背景音乐系统、燃气泄露报警系统、电动窗帘系统及自动空调调温控制等功能组成。
方案介绍
1.智能客厅
【场景描述】
当想看电视时,只需点击触摸场景控制器的“客厅电视”场景,即可进入观看电视模式。
(1)自动关闭客厅部分灯光,将光线调整到最舒服的亮度。
(2)窗帘自动合上。
(3)自动打开电视。
当需要会客时,点击触摸场景控制器的“客厅会客”场景,即可进入会客模式。
(1)自动打开客厅灯光。
(2)窗帘自动打开。
(3)背景音乐自动响起。
当晚上准备睡觉时,点击触摸场景控制器的“睡眠”场景,即可进入睡眠模式。
(1)客厅及餐厅的灯光按照由远到近的顺寻依次熄灭,让主人回卧室的时候有足够的灯光照明。
(2)窗帘自动关闭。
(3)电视及其周边电器设备自动关闭电源。
(4)触摸场景控制面板可以单独控制每一盏等的开关,控制电器的启动,每一面窗帘的开合。
如果我们想感受家庭智能影音给我们带来的震撼时,只需点击智能遥控器的“娱乐”场景,即可进入影院模式。
(1) 灯光自动变暗,首先自动关闭客厅主要灯光,自动打开影音室背景光源(地脚灯),方便进行视听器材的控制。
(2)窗帘自动合上。
(3)电视或投影机自动打开。
(4)功放自动打开(可以不用再购买功放,背景音乐系统可以把音频输出到每个房间,客厅采用影院式吸顶音箱,足够产生震撼的声场)。
(5) DVD或者高清播放机自动打开。
欣赏完高清大片带来的震撼后,点击触摸场景控制器的“结束娱乐”场景,进入关闭模式。
(1)自动打开客厅主要灯光,自动关闭影音室背景光源(地脚灯)。
(2)窗帘自动打开。
(3)电视或投影机可自动关闭。
(4)功放自动关闭。
(5)DVD或者高清播放机自动关闭。
以上各种场景运行时,各设备的动作可以根据自己的需求自主设置。
2.智能卧室
【场景描述】
当想要睡觉时,只需点击灯光遥控器的“睡觉”场景,即可进入睡眠模式。
(1) 自动关闭卧室所有灯光。
(2) 窗帘自动合上。
(3)可以单独遥控所有的灯光,如果客厅的灯光没有关,按一下“全关模式”屋内所有的灯光全部关闭。
当晚上起夜时时,点击自带背光功能的灯光遥控器的“起夜”场景,即可进入起夜模式。
(1)自动打开客厅灯光。
(2)窗帘自动打开。
(3)背景音乐自动响起。
如果晚上又朋友到访时,你正在卧室的床上看电视,您可以点击灯光遥控器的“接待”场景,即可进入接待模式。
(1)客厅及餐厅的灯光自动依次打开,不用再在黑暗中走到门口再去开灯。
(2)窗帘自动打开。
3.客卫的自动照明功能
客卫的使用频率是最高的,有客人来时,不会因为第一次去洗手间而找不到开关在哪里,只要进入到客卫,灯光会慢慢开启,排气扇自动开始工作,当客人离开时,也不用在用刚洗过的手去关灯,灯光和排气上会自动关闭,即卫生又体现科技给住宅带来的便利,光线侦测模块会根据卫生间的照度来判断是否需要执行上面的命令,如果光线很好,当然灯光不会打开。
5.背景音乐系统
BM-C200超强智能背景音乐系统让居室内的每个角落都自由地飞扬着精致、曼妙的音乐,让劳累一天的业主及家人瞬间忘记工作与学习的辛劳,充分融入到优美音乐的纯真意境,尽情享受家的温馨与快乐:
在厨房,灵动的旋律让主人及家人尽情享受烹饪的乐趣,洗菜做饭时,也不会错过您每天都看的电视剧;
在餐厅, 它给业主家人创造和谐温馨的用餐气氛;
在浴室,它彻底让业主及家人摆脱一身的疲倦;
在卧室,它让业主及家人释放心底最真切的情感,尽情享受独我境界,可以让主人枕着音乐入睡,也可以在清晨让轻柔的音乐告诉您该起床了 ……
BM-C200背景音乐主机还是一套嵌入式小型家庭影院,信号输出(可接有源低音炮)和背景音乐立体声配合高清输出接入高清电视组合成一套省钱省空间的简单家庭影院。
6.温度侦测自动加温功能
当冬天来临时,地暖的温度如果达不到业主设定的温度时,温度探测系统会自动开启空调进行补温。主人离家时,点击“离家模式”时探测系统自动关闭。
体建监审字〔2004〕6号
建设管理办公室、射运中心、自剑中心、训练局、奥体中心、青岛航校、湛江潜校、秦皇岛基地、北体大:
为了规范国家体育总局奥运会场馆和国家队训练设施建设工程项目的审计监督,保证审计工作质量,使奥运会体育设施建设工程达到“阳光工程”、“廉洁奥运”的要求,特制定了《国家体育总局奥运会场馆和国家队训练设施建设审计工作方案》。现印发给你们,请遵照执行。
二四年五月十七日
,全国公务员共同天地
国家体育总局奥运会场馆和国家队
训练设施建设审计工作方案
第一条为了规范国家体育总局奥运会场馆和国家队训练设施建设(以下简称奥运会体育设施建设)工程项目的审计监督,保证审计工作质量,促进工程建设加强管理、完善内控制度、规范操作行为,根据《中华人民共和国审计法》、《审计机关国家建设项目审计准则》、《国家体育总局奥运会场馆和国家队训练设施建设监督工作方案》等法规、制度的规定,结合总局实际情况,特制定本方案。
第二条审计机构
奥运会体育设施建设监察审计办公室负责奥运会体育设施建设工程项目的审计监督。监察审计办公室审计部负责组织、协调社会审计机构对工程项目的审计,工作依托于国家体育总局财务管理和审计中心。
第三条审计职责
对国家体育总局承建奥运会体育设施建设工程项目实施全程审计监督。
第四条项目审计组组成及职责
根据需要将采取招标方式在京选择3至4家社会审计机构组成项目审计组,京外单位采取就地招标方式选择1家社会审计机构组成项目审计组。审计组按审计业务约定书的规定开展审计工作,定期向监察审计办公室审计部汇报工作,并接受其领导。
第五条审计原则
审计工作按照“重在预防、全程介入、突出重点”的原则进行。
第六条审计方法
按照“统一协调、分项目实施”的要求,分“前期准备”、“建设实施”、“竣工交付使用”三个阶段开展审计工作。
第七条审计对象
与奥运会体育设施建设工程项目有关的基本建设财务、资金及相关业务活动,必要时可以依照法定审计程序对与上述项目有关的财务收支进行延伸审计。
第八条审计范围
国家体育总局负责承建的2008年奥运会体育设施,包括新建奥运会比赛场馆2个,改扩建奥运会比赛场馆6个,国家队训练设施项目33个。
第九条审计主要内容
(一)对奥运会体育设施建设工程建设职能部门依法履行职责的审计。审查奥运会体育设施建设工程建设职能部门和项目单位是否按照国家有关规定建立健全内部控制制度及相关管理制度,职责是否明确,责任是否落实等。重点督促、指导建设单位严格执行各项制度,保证项目建设顺利进行。
(二)对奥运会体育设施建设工程履行基本建设程序的审计。审查建设项目的审批文件、项目建议书、可行性研究报告、环境影响评估报告、初步设计、建设规划及施工许可文件、环保与消防批准文件、项目设计及设计图纸审核文件、开工前有关文件是否齐全、有效;手续是否完善,是否符合有关规定;建设项目的勘察、设计、施工、监理、采购、供货等招标投标程序及其结果是否合法、有效。
(三)对建设工程项目概(预)算编制及调整概(预)算情况的审计。审查概(预)算编制内容的完整性、真实性,编制依据的充分性、准确性、时效性,概(预)算是否按照国家规定的编制办法、定额、标准编制,是否由具备资质单位编制,是否经有关机关批准;设计变更的内容是否符合规定,手续是否齐全;影响项目建设规模的单项工程投资调整和建设内容变更,是否按规定的管理程序报批,有无擅自扩大建设规模和提高建设标准问题。
(四)对建设项目经济合同的签订及履行情况的审计。审查建设项目经济合同是否符合国家法律、法规的规定,审查合同内容及合同双方的权利、义务和责任的约定是否清楚,审查合同内容的履行情况等。
(五)对工程建设资金使用合法性情况的审计。审查建设资金使用是否合规,有无滞留、转移、侵占、挪用建设资金等问题;是否按进度、按合同规定付款。
(六)对项目建设成本及其他财务收支核算的审计。审查工程成本核算帐务处理是否符合《国有建设单位会计制度》的要求,是否正确归集建设成本,单位工程成本是否准确,有无将不合理的费用挤入工程成本;核查财务报表是否真实,工程价款结算和往来款项是否真实、合法。
(七)对建设项目设备、材料采购及管理情况的审计。审查设备、材料等物资是否按设计要求进行采购,有无盲目采购行为;设备、材料等物资的采购、验收、保管和领用手续是否合规、有效;建设物资与同期其他物资是否严格区别核算。
(八)对项目设计、施工和监理等工作的审计。审查项目设计、施工和监理等单位是否具备相应资质;设计费、施工费和监理费收取是否符合国家有关规定;有无非法转包工程行为,工程价款结算是否符合合同要求,有无偷工减料、高估冒算、虚报冒领工程款问题。
(九)对建设项目工程质量管理以及竣工决算的审计。审查建设工程质量是否按规定进行检查验收;建设项目工程竣工决算报表和说明以及建设项目竣工编制依据的真实性、合法性;建设项目建安工程投资、设备投资、待摊投资的列支内容和分摊及其其他投资列支的真实性、合法性、效益性;工程竣工资料档案归集整理的真实性、完整性、准确性和交付使用资产是否真实,是否办理了移交手续;建设项目尾工工程未完工程量和预留投资资金真实性及建设项目投资效益。
第十条审计费用
(一)审计费用应列入工程项目建设预算。基础收费按北京市物价局核定的收费标准以工程预算(送审额)的1‰—3‰计取。
(二)效益收费按北京市物价局的核定收费标准以工程核减额的5%—15%或核增额的3%收取,在各工程建设项目审减额中支付。
第十一条审计时间
对奥运会体育设施建设的审计依建设进度进行,约安排在2004年至2006年期间完成或以各个项目竣工决算完成时间为准。
第十二条审计要求
(一)进行奥运会体育设施建设工程项目审计,是总局为保证项目工程质量、提高资金使用效益、促进廉政建设而采取的一项重要举措。因此,参与奥运会体育设施建设工程和管理的有关部门要根据审计监督工作的要求,及时提供真实、合法、完整的审计资料,指定专人负责与审计组及施工单位的联系、协调事宜,积极配合审计组的工作,并为审计组提供适当的工作条件。审计过程中不得阻挠、妨碍审计人员工作。如不按上述要求执行的,监察审计办公室将按照国家有关规定进行严肃处理。
(二)奥运会体育设施建设过程中若有重大变更及严重影响,全国公务员共同天地工程的事项发生,奥运会体育设施建设单位有责任随时通知审计组参与。
(三)奥运会体育设施建设单位与施工单位签订工程合同时,关于工程价款的结算条款中,要注明“工程价款的结算最终以审计组审定数为准”和“在审计组对工程价款最终审定之前,建设单位付款最高不能超过合同价款扣除质量保证金后的90%”。
(四)审计人员要树立依法审计、主动服务的意识,做好奥运会体育设施建设工程项目的跟踪审计工作。对建设过程中发现的问题监察审计办公室要向建设项目有关单位发出《跟踪审计建议书》,要求相关单位进行整改,并对整改落实情况进行检查。
(五)为了使奥运会体育设施建设工程达到“阳光工程”、“廉洁奥运”的要求,实行审计结果报告制度。审计结果将根据需要按规定程序向社会或有关部门公告。
第十三条本方案自之日起实施。
主题词:场馆建设领导小组审计方案通知
[关键词]创意产业 家具设计 实践教学
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349(2013)03-0238-01
创意产业是以创意设计为核心的生产领域,是文化艺术设计和商品生产的结合,是向大众提供文化、艺术、精神、心理、娱乐产品为目的的新兴产业。它强调创意和创新,强调文化艺术对经济的支持与推动。由于我国创意产业发展的时间不长,产业人才还不能适应我国创意经济发展的需要,培养创新人才已成为创意产业发展过程中最首要的任务,高校的设计专业将是创意产业人才的主要输出平台。
实践教学是家具设计课程中重要的环节。希望通过对实践教学的研究,激发学生的设计思维,提高学生的创造能力,为快速发展的家具行业培养高层次的设计研发人才。家具设计实践教学环节包括:选题、调查与分析、方案的确定、模型制作、设计的完善。下面将围绕这五个方面进行探讨。
一、课题的选择
(一)自拟课题
这类题目自由度、选择的范围较大。但往往只是对造型的改良设计,学生的思维空间很小。我们可以把命题范围扩大,只给概念性的限定。如:椅子的设计,可以延伸为对“坐”的设计,只需满足“座”的功能即可,让学生发挥想象和创造力,拓展学生的创造性思维,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。
(二)竞赛课题
这类题目既允许学生发挥创造性,又能和实际的项目进行结合。通过设计大赛可以检验学生的水平,有助于学生进入良好的设计状态,锻炼学生设计的感悟能力和把握能力。在强化能力的同时提高学生的心理承受力,为其成为一名符合社会发展需求的设计师做铺垫。
(三)实际项目课题
借助企业提供的实践课题与环境,让学生亲身参与实践项目的整个设计制作流程,这样的教学具有一定的直接性,让学生在真实的设计项目实践中获得全方位的训练。使学生养成良好的工作态度,提高工作能力。学生在参与实际的项目的同时,对设计会有更进一步实质性的理解,同时让学生体会设计是一个妥协的过程,想要把设计变成产品,存在着很多的困难。
二、设计的调查与分析
设计调查是设计专业学生应该具备的基本职业思维方式和行为方式之一,是设计过程必不可少的步骤之一。包括:产品的调查和对用户的调查。其中,产品调查涉及产品的功能、材料、造型、技术、人机、使用方式及使用环境。用户调查需要考虑生活方式、使用动机、审美情趣、文化背景、心理状态等。在这个过程中可以提高学生与人交流沟通的能力。对于收集到的信息,要学会过滤、筛选并加以提炼和整合,最终得到主要信息,并进行分析,得出我们的设计定位。这个过程很重要,可以提高学生发现问题、分析问题的能力。但现在的学生往往做得不够,信息基本都来自于网络,信息量少且片面,缺乏真实性,对资料的整理分析不够深入,没有起到设计依据的作用。
三、方案的确定
方案构思是整个设计中最关键的环节。手绘草图需要快速准确地表达设计的意图,在此过程中,需要老师一对一辅导,与学生一起讨论设计方案的可行性。并积极鼓励、启发、引导学生打破常规思维,大胆地进行创造性的思考,运用各种创造技法,多途径探求可能解决设计问题的新方案。通过这个过程,老师可以把握每个学生设计的能力及优势,做到有针对性地指导,最终制定出一个可行的、最佳的设计方案,逐步提高学生解决问题的能力。
四、模型的制作
模型是将设计方案、设计创意形象、具体地表达出来的一种途径。它能直观地展示我们设计的成果,对于在校的学生来说,模型的制作由于条件有限,目前只是做一些粗模、草模,这个阶段学生分小组完成,通过团队合作完成模型的制作,提高学生的团队合作能力。在老师的指导下,学生共同讨论,参与制作,发挥各自的优势。通过实践让学生体会设计最终表达的过程,对材料、结构、工艺等有了进一步的理解,可以提高学生的动手能力。
五、设计的完善
借助草模,对方案进行反复推敲与修改,最终选定可进行深入设计的方案,并完善方案的细节设计,进行色彩、人机、材料工艺等方面的研究。这个步骤往往被学生忽略,一般都认为模型制作完成,设计便随之结束,所以,需要老师指导学生通过草模来完善设计方案。
在创意产业经济飞速发展的大潮中,我们应该培养出适应创意产业发展的“文武双全”的设计人才,在实践教学中不断地进行改革和创新实践,不断提高学生的综合素质,以适应创意产业背景下社会对家具设计人才的需求。
【参考文献】
[1]许柏鸣.家具设计[M].北京:中国轻工业出版社,2009.
引言:西部的四川是一个家具厂集中家具企业汇集的地方。比如成都有专门的家具产业园区,在新都,在绵阳等环成都周围也有不少的家具企业聚集。家具产业的产值非常的大,长期以来,本地区家具设计产业较为落后,大量家具厂的产品多以加工为主,设计环节常在国外或沿海地区,甚至抄袭。随着地方政府的重视和政策引导,设计企业逐渐进入西部,家具厂商也越来也意识到了设计的重要性,而本地高校中家具设计专业普遍起步较晚,大量的家具设计师需求促使本地高校需要为地方经济建设培养大量的家具设计人才。
家具设计培养目标
本课程的教学培养目标主要分为知识目标和能力目标,和家具设计师的职业道德修养的培养。1.让学生熟悉家具设计的技术和相关的理论知识;2.熟悉家具的基本类型,掌握家具设计的程序和方法,然后根据此设计方法来进行家具设计,并且能够完整清楚的表达出设计方案。通常从家具设计的理念和风格,结构与功能,形状与色彩,装饰与成本及市场等多个方面来进行教学分析。主要分为三大块来讲解,即:板式家具和实木家具及软体家具。3. 学生需要掌握:手绘草图,效果图,电脑CAD工程制图,3DMAX等计算机软件辅助设计来表达设计方案,同时也需要掌握家具设计的常见结构设计方法。4.思想目标:培养学生作为家具设计师的职业道德,勤于观察,思考,实践,求知探索的创新精神。及团队协作和与人交流的能力。此外还需要学生了解知识产权等专利法规,以学生为中心全面培养学生的理论和实践能力。
课程设计环节
家具设计主要分三个大的阶段:阶段一为家具设计基础阶段,阶段二为专业提升阶段,阶段三为毕业设计阶段即综合应用阶段,每一个阶段分别设立学分,初选阶段二个学分,深入阶段六个学分,毕业设计阶段八个学分。常遇到的教学环节如下:
市场调查:我们主要调查了3个大的市场和几个小的家具市场,分为高,中,低市场类别,如:成都宜家家具市场,(为中端市场)绵阳拱桥家具市场(为高端市场)绵阳花园家具广场(为低端市场)。
成都家具设计展参观:成都家具展即成都国际家具工业展览会(INTERNATIONAL FURNITURE FAIR CHENGDU,)该展会是成都市政府大力培育的本土重点展会,每年的参展家具厂家超过一千家,展会为本地家具设计专业的学生创造了良好的现场学习环境。
联合教学:合作教学单位为绵阳格美家私公司:格美家私是一家集设计,研发,生产为一体的专业家具制造企业,拥有成熟的家具设计师和技术经验丰富的木工,油漆工,手工雕刻师,及相关的先进机器设备,地点离学校也近,便于学生学习。
设计实训:分为三个阶段,一学校工作室实训阶段,二西南石油大学工程实训中心实训阶段,三家具公司实训阶段。工作室阶段:遵循设计流程,在设计教室,把学生按小组搭配,每个学生分别提交构思方案,通过头脑风暴后确定最佳的方案,然后进行材料的筛选,最后确定材料和加工制作方法,最后动手制作。通过设计调查,提出方案,绘制草图,设计效果图,工程图,材料工艺图等设计过程,培养同学们的综合设计能力和团队合作能力,在实际的企业设计中,一个产品往往是多人合作共同完成的,这样可以调动每一个人的积极性,会提品开发的综合能力。
设计实践和毕业设计环节:毕业设计在学生的大学学习阶段是一个重要的环节,是学生在大学的最后一次综合演练,也是学生走向社会实际工作岗位的一次预演。学生需要运用大学所学的基础知识,专业知识,动手能力等调动各方面因素,积极,主动的来完成。通常分为导师组,每个导师组都是不同的方向,学生可以和就业单位的实际项目结合起来做毕业设计,也可以和导师的科研课题挂钩来选做毕业设计。通过选题,实际设计,毕业答辩,作品展示等设计环节来完成毕业设计。
教学及训练体系
教学训练体系是人才培养非常重要的一个环节,平常我们主要通过以下方式来培养和锻炼学生的相关能力。
1.参加设计比赛
在设计专业领域,每一年都有不少的设计比赛,参加设计比赛可以调动学生的积极性和求学的兴趣,让学生有成就感。是一种不错的锻炼学生设计能力的途径。每一次设计比赛,学生都全力以赴,从市场调研,思维导图,电脑效果图等根据参赛的要求来制作,有时是单个同学参赛,有时是以团队的形式参赛。当然,这种比赛不仅仅限定于家具设计方面,比如产品类设计比赛也可以参加,甚至一些广告类比赛,也可以锻炼同学的思维和做事能力等,这些比赛呢可以从小渐大,通常同学一开始参加的时候都没有自信,在一次次的比赛中同学能取得成绩,这样同学就获得了信心进而更乐意参加更高级别的比赛了。我们可以从校级比赛开始,然后到市一级的比赛,然后到省级比赛,最后全国比赛,甚至国际比赛等。比如在四川省政府组织的每一年的“太阳神鸟天府宝岛杯产品设计大赛”四川大学生旅游纪念品设计大赛,这些都是很好锻炼学生的比赛平台,同时也让学生和老师了解省内其他高校相关专业的教学和人才培养情况。
2.导师制与选课制
导师制在研究生阶段比较常见,同学在进入研究生阶段时候通常就开始选择导师。通常,在本科的毕业设计阶段呢也是出现导师制。学生大一进校后就开始筛选导师,实行双向选择,导师对学生的学业进展和方向进行引导,如学生在开学前通过电脑系统选课,选定导师,或者本学期选定下学期的课程,导师的教育背景通常不同,即“学缘”广泛,每个导师都有各自的特点,对课程的实际执行也各自有侧重点,而同一个课程,比如家具设计,分为导师组,即把家具设计的学生按导师来分区,分成各自的导师组教学区,在中途进行大比拼,所有家具设计的学生和导师进行交流,在课程结束,由各位导师集体评分,这样从而形成良性的竞争机制。
3.校企合作
学校企业是学校工作室的升级版。校工作室分为金属加工工作室,木材加工工作室,塑料模型成型室,特种工艺综合材料工作室。这是学校的基本工作室,此外,受绵阳市经开区的政策引导,学校有个孵化园,里面有各位专业老师开的公司,该些公司都是以专业背景而开的专业公司,即学校企业,规模不大但“五脏”齐全,常介于学校和社会之间,是一种很好的项目模式教学基地,同学进入工作室的课程可以算一定的学分,比如:为家具公司设计的方案,同学即可以按家具厂及设计公司的要求来进行全方位锻炼,以设计师的身份来提交设计方案。此外就是和学校联合教学的校外企业,他们有大量的实际项目可用来锻炼学生。
4. 科研课题项目教学
科研项目教学又是本校的一大特色,教师的组成通常是助教搭配副教授,讲师可以独立带学生,每个老师,每个导师组,都有自己的科研项目,如:学校项目,市级项目,省厅项目等。比如:国家社科基金汉羌山地村寨课题,在家具设计课程中就被导入教学,同学分组从不同的角度结合本课题来进行家具设计:由于北川离绵阳市区不远,又是唯一的一个羌族自治县城,同学们可以非常方便的到北川进行田野考察,当然,一般进入下级的村寨,通常是老师带队,如:雷鼓镇考察,萝卜寨考察等。羌族的转山会,羌历年等都是考察的重点,还有羌绣,羌族服装等,从各方面让同学感受和理解羌族,从而设计出羌族特色的家具产品。
教学主要内容
1.家具概论
家具设计构成基础,结构设计,装饰设计,设计预算,家具市场调研与分析,家具设计实践。如:家具概论:从中外家具发展史的角度出发,分别讲解:古典风格家具,传统英国家具,法国路易十四式家具,古典意大利家具,美国家具,西班牙和地中海风格的家具,中国明式家具,现代风格家具,如米兰家具展等各大展会的新潮家具,北欧风格的家具和后现代家具等。
2.家具设计美学基础
造型与色彩美学,掌握家具造型构图法则和设计基础里的三大构成:平面构成、立体构成、色彩构成的相关知识及三大构成在家具设计(造型与色彩)中的应用。比如:掌握基本的设计美学原则,如:统一与对比,对称与平衡,黄金分割原理等及色彩的和谐统一等。
3.结构设计与加工
家具的结构设计在整个家具设计中一直都是重点,艺术院校的学生往往忽视结构设计的锻炼。课程需要学生掌握家具的各种常见的接合方式和基本的结构,同时学会对结构的分析,以便培养出根据家具设计的实际需要创造新的结构设计的能力。如:掌握板式家具结构的拆卸与安装,及相关结构设计方案表达等。
常见的家具接合方式有:榫接合,胶接合,钉接合(钢钉和木钉),各种连接件接合。我们会要求学生分析实木家具、板式家具、软体家具的结构,从实际的样品中让学生拆卸和安装,画出这些样品家具的结构装配图和零件爆炸图等。如:实木家具结构分析,板式家具结构和软体家具结构。常见结构有:框架结构,板式结构,脚架支撑结构,弯曲结构,特别要说明下板式家具的32mm系统。同时,课堂上以经典的明式家具结构为例来分析。
4.家具设计的人体工程学
所有的家具都是给人使用的,人的一生有大部分的时间是和家具在一起的,故此研究家具设计中的人体工程学非常的必要。家具的功能尺寸设计就是以人体工程学为依托的。在此学习中,让学生了解人体工程学概念及人体测量数据在家具设计中的应用,此外学会计算与确定各种家具功能尺寸,了解家具尺寸的国家标准及使用。比如常见的椅子,桌,柜,床等家具的功能尺寸设计。同时需学会在家具设计中计算与确定各种家具的功能尺寸。此训练的时候以教室的座椅及班上的同学为使用群体来进行实际测量,以课桌椅的功能尺寸来计算并以此为标准来进行相关的设计。
5.家具装饰设计
让学生了解家具装饰的概念,相关的装饰理论知识,和了解家具装饰的常见类型,学会运用装饰要素来进行家具设计。比如:常见的装饰要素有:线的造型与线边装饰,顶部与两侧的装饰,床头装饰等。让学生对通过调查所收集的家具,进行家具装饰要素专项设计练习,描述所观察到的家具装饰的类型,特点和感受等。
加强教师队伍建设及教学管理建设
合理的过硬的一支高水平教师队伍,直接决定了家具设计教学的高度与水平。目前,大部分教师都是从高校毕业后直接进入高校任教,缺少企业一线的实践设计经验,在本家具设计课程中,应该推行“双师”型教师队伍建设。一方面有计划的把老师派往家具设计企业挂职锻炼,比如在寒暑假,或者在平时,让教师直接进入校企合作的企业里面,对企业的实际项目进行跟单,提高教师的实践教学能力。另一方面,实行请进来的思路,把企业一线的高级技工,一线的家具设计师定期请进课堂,进入学校的家具工作室,直接对学生进行指导,让学生对家具设计实际过程中遇到的问题能得到最直接,最有经验的解答。同时,由于本课程实行的导师制,各位导师和导师组可以利用各自老师的专业特长,对学生在手绘,电脑效果图,家具实物制作等多个方面进行进一步的跟踪指导。
设计实践
根据导师制的科研课题或者与学校合作的企业里的实际项目,由企业提供相关的技术和工艺保障,按企业的要求设计开发一套完整的家具,严格按照家具设计流程和步骤循序渐进的进行,如:市场调查,思维导图,方案草图,方案效果图,结构设计图,零件装配图,材料工艺图,CAD工程图等,图纸配以设计说明,产品说明,制作过程,家具实物模型展示,设计展示海报,宣传海报等内容装订成册。尤其是毕业设计,由于毕业设计跨度时间长,学生有积极性,充足的时间和耐心,是训练演示家具设计综合设计能力的一个重要方式。
结语
家具设计专业实践教学改革的成效明显。通过对2012.2013.2014三届学生的教学实践效果发现,学生的设计能力,创新能力,动手实践能力都有了明显的提高,学生在各类设计比赛中都取得了不错的成绩,也参与了不少家具实际项目得到家具企业的好评,特别是最近两届的家具类学生毕业设计水平,无论其设计,还是制作和展出效果都有了明显的上升。在这个过程中,也培养了教师的进步,同时初步建立起了适合本校教学和家具人才培养的体系。
[关键词] 模型 家具模型制作 家具设计
一、什么是模型
模型是按照一定的比例的实物微缩。
模型是设计师传递,解释,展示设计项目,思路的重要工具和载体,是产品设计中的一种设计表达方式。设计师在承担某项设计的过程中运用各种媒介,技巧和手段,选择立体的形式把自己的设计构思表现出来,以展示设计作品的一些性格及品质特征,是设计方案的一种设计形象载体。
模型最能直观地体现和表达出设计思想,制作过程使设计思想更明了、更直接的出现在人们面前。是一种验证设计的科学性,合理性和可行性的一种较为直接和有效的方法或手段。
模型制作是设计师将设想与意图综合美学、工艺学、人机工程学、哲学、科技等学科知识,凭借对各种材料的驾驭,用以传达设计理念、塑造出具有三维空间的形体,从而以三维形体的实物来表现设计构想,并以一定的加工工艺及手段来实现设计的具体形象化的设计过程。
模型制作是种体验,是设计者将设计构想以形体、色彩、尺寸、材质进行具象化整合的体验;也是交流、研讨、评估,以及进一步调整、修改和完善设计方案的合理性的有效的实物参照。
二、家具模型制作与家具产品开发设计
家具模型制作在家具新产品开发中具有特殊的作用,是家具产品造型设计的重要阶段,是家具设计过程中的一项重要表达方式,是设计师按照自己的设计意图,制作表达出来的立体形象,能够有效的弥补平面表达中不能解决的许多空间问题,使新产品更直观、更具体。
家具模型制作,其制作的程序、方法与过程,由于具有实体的可视化特征,可以对设计效果与设计的可行性进行评估或反复推敲。因此,家具产品模型制作也是进一步完善和优化设计的过程。
家具模型制作是在家具产品开发设计过程中,通过家具设计模型制作将家具构思设计和家具深化设计的结果以三维立体模型的形式展示出来,作为直观了解和设计效果评判的依据,并提供给相关部门作为生产制造的依据,这就是家具三维立体模型制作。家具模型要求准确、真实、充分地反映家具产品的造型、材质、肌理、色彩等,并能解决与家具造型、家具结构有关的家具制造工艺问题。
家具模型制作是产品设计过程中的重要环节之一,相对于开模阶段来说可以使家具企业把风险降到最低,对把握新产品设计定型、产品的生产具有实际意义。
三、家具模型制作在家具设计专业教学中的重要性
在家具设计专业教学中,家具模型制作是一项能够具体反映学生从二维设计走向三维表现的重要的实践教学内容和教学环节;是家具设计专业学生从事家具设计所必须具备的重要专业专业技能之一。
1、家具模型制作可以弥补家具设计教学中平面图纸设计中的许多空间方面的问题,通过三维形象,使设计对象更直观具体,可以从各个角度去观察家具造型上的各种关系,如局部与整体的空间关系,可以确切了解设计中所体现的人体工程学的原理,材料与结构的关系等。同时,通过深入分析家具的造型、功能,以及使用生产上可能出现的问题,能更进一步地了解和验证设计的合理性。
2、通过家具模型制作,可以将学生的“奇思妙想”的创意设计,变成现实,培养学生创新意识和创新精神。
3、在家具模型的制作过程中,可以培养学生实际的动手能力,动手能力培养是设计专业学生创造力培养的重要组成部分。同时,通过模型的制作和设计,可以增强学生学习的热心和积极性,对提高学生的家具设计兴趣方面有着极大的促进作用。
4、在家具模型制作过程中,可以更好地综合的专业知识,如家具设计、人体工程学和工程力学等方面的基本知识,提高学生综合专业能力。
5、通过模型的制作,大家互相学习,相互比较,也可以促进学生不断地相互学习,相互促进,相互交流,共同进步,这为学生以后走上工作岗位同行业合作伙伴进行沟通打下了良好的基础。
因此,在家具设计教学中开展家具模型制作,将极大促进和提升家具设计课程教学质量和学生家具设计能力。
四、家具模型制作与家具造型设计课程结合模式
通过对家具企业产品开发设计工作内容、工作任务和工作流程的工作分析,进行家具造型设计课程课程整体教学设计。课程实施项目导向、任务驱动,在具体的设计项目和任务中完成家具模型制作。实现理论实践一体化,教、学、做合一。
课程教学模式设计如图示
家具模型制作是家具设计的一个必经过程,是家具设计师的必备技能。家具模型制作已经愈来愈引起家具设计专业课程教学的重视,如何从家具模型制作中提升学生家具设计能力更有待于专业教师在实践中不断的探索和发现。
参考文献:
[1] 李敬敏.建筑模型设计与制作[M].北京:中国建筑工业出版社.2001
[2] 严翠珍.建筑模型―设计・制作・分析[M].黑龙江:黑龙江科学技术出版社,1996