物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)初探

摘 要：隨著數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，以及人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們的工作、生活與通訊、信息的關(guān)系日益緊密，可以說(shuō)信息化社會(huì)正在逐步改變?nèi)藗兊纳罘绞脚c工作習(xí)慣，同時(shí)也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，智能家居便應(yīng)運(yùn)而生了。本論文主要探討了智能家居中的智能煲飯?jiān)O(shè)備遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；智能煲飯?jiān)O(shè)備

物聯(lián)網(wǎng)（IInternetofThings）是\"傳感網(wǎng)\"在國(guó)際上的通稱(chēng)，是傳感網(wǎng)在概念上的一次拓展。通俗地講，物聯(lián)網(wǎng)就是萬(wàn)物都接入到互聯(lián)網(wǎng)，物體通過(guò)裝入射頻識(shí)別設(shè)備、紅外感應(yīng)器、GPS或其他方式進(jìn)行連接，然后通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或其他方式接入到互聯(lián)網(wǎng)，最終形成智能網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)電腦或手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化管理和信息采集分析。

按照ITU的定義，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品（Thing to Thing，T2T），人到物品（Human to Thing，H2T），人到人（Human to Human，H2H）之間的關(guān)系。作為下一代信息浪潮的新熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外政府公司和研究機(jī)構(gòu)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)投入了極大的關(guān)注，中國(guó)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)到來(lái)的信息浪潮，提出了“感知中國(guó)”的發(fā)展戰(zhàn)略。本文探討了在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上初步探討了其在智能家居方面的應(yīng)用。

所謂智能家居智能化就是通過(guò)家居智能管理系統(tǒng)的設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)家庭安全、舒適、信息交互與通信的能力。家居智能化系統(tǒng)由如下三個(gè)方面組成：

①家庭安全防范（HS）；②家庭設(shè)備自動(dòng)化（HA）；③家庭通訊（HC）。

控制功能及實(shí)現(xiàn)方式主要有以下幾種：

（1）遙控功能

不論在家里的哪個(gè)房間，用一個(gè)遙控器便可控制家中所有的照明、窗簾、空調(diào)、音響等電器。例如，看電視時(shí)，不用因開(kāi)關(guān)燈和拉窗簾而錯(cuò)過(guò)關(guān)鍵的劇情；衛(wèi)生間的換氣扇沒(méi)關(guān)，按一下遙控器就可以了。遙控?zé)艄鈺r(shí)可以調(diào)亮度，遙控音響時(shí)可以調(diào)音量，遙控拉簾或卷簾時(shí)，可以調(diào)行程，遙控百頁(yè)簾時(shí)可以調(diào)角度。

（2）多功能遙控器

六合一多功能遙控器集六種遙控功能于一身，首先它是無(wú)線遙控器，可以控制家中的照明，窗簾，空調(diào)等系統(tǒng)。同時(shí)它也是紅外遙控器，內(nèi)置了許多品牌的電視、音響、VCD等紅外控制指令集。還可以學(xué)習(xí)兩種紅外線遙控器的控制功能。放在客廳的茶幾上， 看電視或聽(tīng)音響時(shí)， 一個(gè)遙控器就可以非常方便地遙控所有的設(shè)備。

（3）電話及短信遠(yuǎn)程控制功能

電話應(yīng)答機(jī)或手機(jī)將家里和外界連成了網(wǎng)絡(luò)，在任何地方，都可以使用電話遠(yuǎn)程控制家中的電器產(chǎn)品，例如，開(kāi)啟空調(diào)、關(guān)閉熱水器，甚至在度假時(shí)，將家中的燈或窗簾打開(kāi)和關(guān)閉，讓外人覺(jué)得家中有人。

下面我們以智能家居中的智能煲飯?jiān)O(shè)備為例探討智能家居電話及短信控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本文所設(shè)計(jì)的設(shè)備是基于手機(jī)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制和手動(dòng)設(shè)置控制，具有通用性和方便性，同時(shí)利用機(jī)電一體化技術(shù)，使電飯煲實(shí)現(xiàn)智能化供米、智能化洗米、智能化放水、智能化控制等功能，實(shí)現(xiàn)了電飯煲真正意義上的智能，符合物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智能家居，不但減輕了人們生活中的壓力，而且增加了生活中的舒適度，具有廣泛的實(shí)用性?？刂葡到y(tǒng)的整體設(shè)計(jì)如下圖所示：

整個(gè)控制系統(tǒng)以HT46RU232型單片機(jī)為控制核心，對(duì)設(shè)備中量米、洗米、煲飯、報(bào)警、操作等模塊進(jìn)行信號(hào)控制，無(wú)論有人環(huán)境還是無(wú)人環(huán)境，設(shè)備都可以自動(dòng)運(yùn)行，只要設(shè)備接收到遠(yuǎn)程指令，從量米到煲飯的所有工序都能自動(dòng)完成。

HT46RU232是8位高性能精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)，專(zhuān)門(mén)為需要A/D 轉(zhuǎn)換產(chǎn)品而設(shè)計(jì)，例如傳感器信號(hào)輸入。低功耗、I/O 使用靈活、可編程分頻器、計(jì)數(shù)器、振蕩類(lèi)型選擇、多通道A/D 轉(zhuǎn)換、脈寬調(diào)制功能、I2C接口、UART總線，暫停和喚醒功能，使這款單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于傳感器的A/D 轉(zhuǎn)換、馬達(dá)控制、工業(yè)控制、消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品，子系統(tǒng)控制器等。

整個(gè)設(shè)計(jì)的控制原理為：采用HT46RU232型單片機(jī)作為控制核心，電源模塊通過(guò)變壓器將220V交流電轉(zhuǎn)換為5V直流電為單片機(jī)供電，再通過(guò)外部晶振起振，從而使單片機(jī)正常工作。本設(shè)計(jì)采用了兩種模式：手機(jī)短信遠(yuǎn)程控制模式和預(yù)置模式。遠(yuǎn)程控制模式是通過(guò)手機(jī)將信號(hào)發(fā)送給全自動(dòng)電飯煲，當(dāng)電飯煲的GSM模塊接收到信號(hào)時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，進(jìn)入全自動(dòng)煲飯模式。預(yù)置模式是可預(yù)先設(shè)定煲飯時(shí)間，當(dāng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，進(jìn)入全自動(dòng)煲飯模式。定時(shí)器利用了單片機(jī)的時(shí)鐘模塊，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的設(shè)定。利用傳感器和時(shí)間變量對(duì)米量、水量進(jìn)行控制，同時(shí)檢測(cè)安全性問(wèn)題。同時(shí)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)智能供米、智能洗米、智能放水、智能控制等功能的控制。進(jìn)而達(dá)到全自動(dòng)、安全、便捷功能。

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)原理，實(shí)現(xiàn)智能煲飯的關(guān)鍵模塊是接受信號(hào)的GSM模塊和自動(dòng)開(kāi)關(guān)控制模塊。

GSM模塊可以考慮由TC35和GSM天線組成，是一個(gè)支持中英文短信息的GSM模塊。當(dāng)電飯煲處于無(wú)人環(huán)境下，可以通過(guò)GSM模塊發(fā)送特定的指令信息（包括人數(shù)和延遲時(shí)間）給電飯煲，電飯煲會(huì)按照人數(shù)取米并達(dá)到延遲時(shí)間后進(jìn)行淘米、煲飯的環(huán)節(jié)。

開(kāi)關(guān)控制模塊考慮采用電磁開(kāi)關(guān)，電磁開(kāi)關(guān)由吸合撥片和電磁鐵組成，當(dāng)米送到電飯煲之后，電磁鐵啟動(dòng)，吸合上方的金屬撥片，使得與金屬撥片連接的電飯煲開(kāi)關(guān)在吸合的瞬間也被按下，啟動(dòng)了電飯煲的煲飯功能并自鎖；當(dāng)煲飯功能啟動(dòng)后，電磁鐵斷電失效，當(dāng)煲飯結(jié)束后開(kāi)關(guān)自然彈開(kāi)，電飯煲處于保溫階段。

以上設(shè)計(jì)初步探討了GSM模塊應(yīng)用在智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。本文主要是以家庭電器中智能煲飯?jiān)O(shè)備的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)為重點(diǎn)介紹，建立控制服務(wù)子系統(tǒng)，并通過(guò)通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。

智能家居物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是建立一個(gè)以智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)終端為載體的智能物聯(lián)網(wǎng)家庭的系統(tǒng)，通過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)的介入處理系統(tǒng)中多個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，如音頻、視頻監(jiān)視、電力、家庭環(huán)境等。通過(guò)TC35和GSM天線組成的GSM模塊結(jié)合家居設(shè)備的工作原理和特點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)智能家居的遠(yuǎn)程控制，隨著微型設(shè)備成本的下降和無(wú)線通信技術(shù)的成熟，智能家居的生活設(shè)想越來(lái)越接近現(xiàn)實(shí)生活。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將眾多家居設(shè)施連接在一起，并集成了方便、先進(jìn)、豐富的控制方式，人們可以遠(yuǎn)程控制家電、照明和暖通設(shè)施，能夠及時(shí)收到小區(qū)物業(yè)發(fā)送過(guò)來(lái)的公告信息，能夠遠(yuǎn)程了解家庭能源消耗。未來(lái)更可以將遠(yuǎn)程控制智能化深入家庭中，實(shí)現(xiàn)真正意義的智能家庭。在網(wǎng)絡(luò)上有個(gè)家庭管家，只要登陸網(wǎng)上家庭管家，就可以看到家庭里實(shí)際情況，只要告訴管家吃什么，什么時(shí)候吃，然后管家就會(huì)指導(dǎo)家里的電器工作。

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