物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)設計

趙鑫洋 周紹華 陳飛躍

【摘 要】 智能家居作為家庭信息化的實現(xiàn)方式，已成為社會信息化發(fā)展的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的應用前景，將是智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中一個比較現(xiàn)實的突破口，對智能家居產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。文章分析了目前智能家居發(fā)展現(xiàn)狀，并根據(jù)目前國內(nèi)存在功能實用性不強的問題提出了一種以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能家居系統(tǒng)的設計。

【關(guān)鍵詞】 智能家居 ?系統(tǒng) ?物聯(lián)網(wǎng)

1 智能家居現(xiàn)狀分析

目前因為總部布線繁瑣復雜，安裝施工問題較多，系統(tǒng)功能封閉，擴展性能差，國內(nèi)智能家居開始在無線領(lǐng)域?qū)ふ彝黄啤Ｒ恍┖唵坞娖骷缯彰飨到y(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)等不需要人為實時控制，所以可以不用通過聯(lián)網(wǎng)手機控制，而是可以通過自主控制終端來進行自我調(diào)節(jié)。真正便用的智能家居應該是對家庭設備的集中統(tǒng)一控制，核心應該是有一個統(tǒng)一的通訊協(xié)議、系統(tǒng)平臺和解決方案，相當于電腦的操作系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)完成的功能

該智能家居系統(tǒng)專門為普通小區(qū)住戶設計，對家庭內(nèi)部情況有信息感知，信息傳輸，信息處理功能?？梢愿鶕?jù)溫度，室內(nèi)亮度等環(huán)境自我調(diào)節(jié)，并且有人為控制終端。對于電視，電腦，家庭監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡控制模式。具體完成以下功能：

（1）家庭遠程監(jiān)控，安全防范：本系統(tǒng)采用嵌入式系統(tǒng)為核心，以專門設計的嵌入式主控制器作為控制平臺。實現(xiàn)家居內(nèi)部，外部網(wǎng)絡的連接以及內(nèi)部網(wǎng)絡中的信息家電和設備的連接與處理。當業(yè)主通過網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)訪問站點監(jiān)控系統(tǒng)時，就能容易了解到家居現(xiàn)時情況，從而實現(xiàn)對家居狀況的實時監(jiān)控。（2）大型家電無線網(wǎng)絡控制：對于電視，家庭影院等設備目前多采用紅外線控制，這便有需找遙控設備，電量不足等等不便。采用物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)，將電腦電視等設備接入家庭主控制器，通過Internet訪問系統(tǒng)中的電視電腦等設備就可以對其無線控制，可以在的屋中控制屋外的電器，既方便又省力。（3）自主控制：照明系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)采用自主控制，避免了人為控制的繁瑣。其中智能照明系統(tǒng)具有聲控及紅外線感應功能，避免了用電的浪費[1]。

3 系統(tǒng)原理設計

系統(tǒng)的架構(gòu)為嵌入式，并且適合比較復雜的應用，擴展能力較強，功耗低，采用數(shù)字電路設計，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性強。嵌入式控制器也成為家居控制器的首選，隨著嵌入式技術(shù)更加廣泛的應用及成本的降低，基于嵌入式系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)控系統(tǒng)將會有更加廣闊的發(fā)展空間。 在網(wǎng)絡拓補方面，采用星型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是指將家中電器和傳感器以星型方式連接成網(wǎng)。主控制起是網(wǎng)絡的節(jié)點，其他節(jié)點傳感器，家用電器與主控制器直接相連，這種結(jié)構(gòu)以主控制器為中心，特點是結(jié)構(gòu)簡單，便于建網(wǎng)，管理和控制方便，網(wǎng)絡延遲時間較小，傳輸誤差較低，可靠性較強[2]。

智能家居所需的傳感器必須能夠檢測到系統(tǒng)所需的所有信息，這樣才能保證系統(tǒng)的正常運作。傳感器采集的信息需要經(jīng)過篩選和綜合處理方能有使用的價值，所以需要設計傳感器信息采集和處理模塊。如圖1所示是信息采集過程的簡化示意圖，實際上，各個運作過程之間會相輔相成，這就需要其他輔助模塊和CPU共同配合以保障傳感器模塊工作的穩(wěn)定性和高效性。

（1）根據(jù)目前技術(shù)的成熟度，節(jié)能仍然主要限于使用可替代能源和從技術(shù)上實現(xiàn)對電能的節(jié)省。同樣，以上示意圖僅表示主要措施。隨著技術(shù)的更新和成熟，不排除使用其它方式（諸如風能和人體能）來巧妙實現(xiàn)更高層次的節(jié)能。（2）使用低功耗產(chǎn)品往往意味著放棄一部分對產(chǎn)品性能的追求。因此在設計時，需要做到在功耗和性能兩方面的折中。此外，還需要遵循客戶的意愿。同其他系統(tǒng)一樣，智能家居系統(tǒng)也是一個復雜的控制系統(tǒng)。其中包括了各種各樣的被控設備，如家用電器，照明，報警器等設備。同時還要考慮到如何連接這些設備以及如何做到環(huán)保與節(jié)能。

4 結(jié)語

智能家居作為信息時代的產(chǎn)物以被越來越多的人接受，并成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要組成部分。但物聯(lián)網(wǎng)和智能家居面臨的問題同樣嚴峻不容忽視。本文通過對現(xiàn)在智能家居存在的弊端，提出了改進意見，并分析了智能家居的發(fā)展方向，建立了一種新型的智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要通過中央處理系統(tǒng)對智能家居感知的外部信息進行自動調(diào)節(jié)，另外通過網(wǎng)絡利用手機電腦等終端對一些必要電器進行控制，使智能家居系統(tǒng)更加穩(wěn)定實用。

參考文獻：

[1]劉和平，黃開長，嚴利平，潘偉峰.PIC16F87X數(shù)據(jù)手冊[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.

[2]寧煥生，徐群玉.全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及中國物聯(lián)網(wǎng)建設若干思考[J].電子學報，2010（11）：2591-2599.