智能家居的功能分析和關(guān)鍵技術(shù)研究

趙景環(huán) 魏福從

摘 要：智能家居是一個新興的行業(yè)，自其提出就得到了廣泛的關(guān)注，本文在前人研究的基礎(chǔ)上對智能家居進行了進一步的研究。在以感應(yīng)器和網(wǎng)關(guān)發(fā)展的基礎(chǔ)上對智能家居的功能分析進行了進一步的補充，對其關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。

關(guān)鍵詞：智能家居；功能分析；關(guān)鍵技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.116

0 引言

隨著科技的進步和人們生活水平的提高，智能家居逐漸流行起來。智能家居的概念起源于20紀70年代的美國[1-2]，并于20世紀90年代[3-4]末在我國得到了應(yīng)用。智能家居是一個新興的行業(yè)，但是其功能強大、智能化的特點，非常符合現(xiàn)代人的生活節(jié)奏，雖然目前智能家居的發(fā)展處在起步階段，但卻有著強大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

早起的智能家居主要實現(xiàn)對家電（門、空調(diào)、照明設(shè)備等）設(shè)備的控制，后來逐漸發(fā)展到對家庭一些參數(shù)（煤氣泄漏、人員入侵等）的監(jiān)控[5]，需要人為的對其進行操作控制，從嚴格意義上來說并不符合智能家居的條件，屬于控制，而不能做到智能的要求。近年來隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，給智能家居增加了“感官系統(tǒng)”，其才做到真正意義上的“智能”。但是目前的智能家居各部分之間“各自為政”，并不能完全的融合[6]，本文在總結(jié)了前人研究的基礎(chǔ)了，對智能家居進行了功能分析，對其關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。

1 功能分析

智能家居從其實現(xiàn)功能上分析包括：智能門、智能窗、智能家電、智能窗簾等。各部分通過無線網(wǎng)關(guān)進行連接，目前無線網(wǎng)關(guān)與智能家居多用ZIGBEE技術(shù)連接，用戶終端與無線網(wǎng)關(guān)可以設(shè)計為4G數(shù)據(jù)或者WiFi連接，其具體框圖如圖1所示。

其中，每一部分具體實現(xiàn)的功能設(shè)計如下：

（1）智能門。智能門取代原有的通過鎖和鑰匙的方式，設(shè)計通過指紋或者面部識別系統(tǒng)來保護家里財產(chǎn)、人身等安全，這種方式不僅可以更好的對用戶進行保護，同時還解決了用戶忘記帶鑰匙的問題，給用戶帶來很大的方便。

1）房屋戶主以及加入數(shù)據(jù)庫里的人可以通過面部識別系統(tǒng)實現(xiàn)智能門的打開和關(guān)閉。

2）陌生人來訪智能門將信息傳到房屋戶主手機，由戶主確定開門或者報警。

3）智能家居檢測到屋內(nèi)有害氣體時，智能門將信息傳到房屋戶主手機，由戶主確定事情嚴重性，并做出及時反應(yīng)。如果戶主沒有及時反應(yīng)，則智能家居自動報警。

（2）智能窗。窗是整個家居與外界進行交流的核心，窗的智能化程度的高低會直接影響到整個家居的舒適與安全程度，所以建立一套完善的智能窗系統(tǒng)是非常有必要的。從功能上分析，智能窗的主要功能包括以下幾部分：

1）智能窗設(shè)計在風(fēng)力超過3級、下雨、霧霾、濕度超標時自動關(guān)機；在天氣晴好的情況下，戶主可以通過可移動設(shè)備，或者遙控器打開窗戶通風(fēng)。

2）智能窗設(shè)計在陌生人靠近時，將信息傳給房屋戶主，并提醒戶主做出反映。

3）智能窗在屋內(nèi)有害氣體超標時，自動開啟，并將信息傳給房屋戶主。

4）在屋內(nèi)打開空調(diào)時，窗戶自動關(guān)閉。

設(shè)計單片機為控制主體，根據(jù)智能窗的功能要求，原理實現(xiàn)的總體設(shè)計如圖2所示。

（3）智能家電。智能家電近幾年研究的比較多，根據(jù)人們的需要，以后逐步發(fā)展的智能家電主要包括智能空調(diào)、智能熱水器、智能電腦、智能加濕器、智能電飯煲、智能照明裝置。智能家電設(shè)計可以通過語音控制、可移動設(shè)備控制和遙控開關(guān)控制其打開和閉合。

（4）智能窗簾。智能窗簾的功能要求比較簡單，設(shè)計其可以通過語音控制、可移動設(shè)備控制和遙控開關(guān)控制其打開和閉合，并且可以根據(jù)戶主的需求設(shè)計其定點打開或者關(guān)閉，或者根據(jù)天氣情況進行打開或者關(guān)閉。

2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）集中組網(wǎng)方式。智能家居的組網(wǎng)方式目前主要分為兩種：集中組網(wǎng)方式和分布組網(wǎng)方式[7]，其中分布組網(wǎng)方式網(wǎng)絡(luò)拓撲性好，擴展性好，但是不能對所有家居設(shè)備進行統(tǒng)一管理，所以本設(shè)計選用集中組網(wǎng)方式。集中組網(wǎng)方式將各家居設(shè)備進行關(guān)聯(lián)，可以集中對所有設(shè)備進行統(tǒng)一的管理，節(jié)約公網(wǎng)地址，但是其擴展性較差，成本較高。

（2）數(shù)據(jù)融合。每一個家居設(shè)備都同時對控制器進行數(shù)據(jù)傳遞，如何對數(shù)據(jù)進行并行處理，對各設(shè)備同時工作時發(fā)出正確指令是一個需要首要解決的難題。

3 結(jié)論

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對智能家居的要求也逐漸的提高，智能家居是人們生活方便、安全、美觀的一個發(fā)展途徑。本文在以前研究的基礎(chǔ)上對智能家居進行了總結(jié)，提出了目前存在的問題，并且在此對智能家居進行了功能分析，對其各部分進行了詳細的闡述，研究了其關(guān)鍵技術(shù)，對于以后的研究提供了一定的基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]王保云.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究綜述[J].電子測量與儀器學(xué)報，2009，23（12）：1-7.

[2]花鐵森.智能家居系統(tǒng)核心技術(shù)探討[J].智能建筑電氣技術(shù)，2009（01）：92-98.

[3]鄭聰.基于BIM的建筑集成化設(shè)計研究[D].中南大學(xué)，2012.

[4]宗立成.基于生活方式的工業(yè)設(shè)計研究[D].青島理工大學(xué)，2010.

[5]王洪亮.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家居安防系統(tǒng)研究[D].河北科技大學(xué)，2012.

[6]馬曉光.我國智能小區(qū)發(fā)展研究[D].北京交通大學(xué)，2006.

[7]張岳軍.智能照明系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].杭州：浙江大學(xué)，2006.