基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)研究

陳奕霖

（福建 福州 350004）

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)研究

陳奕霖

（福建 福州 350004）

本文研究開發(fā)一種智能家居系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能家居設(shè)備的統(tǒng)一管理和優(yōu)化，充分利用成熟可靠的開源軟件開發(fā)，實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備智能監(jiān)測(cè)和控制，帶給廣大人民更好的家居體驗(yàn)。

物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；多元控制；優(yōu)化

引言

在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展如此迅速的21世紀(jì)，基于云端大數(shù)據(jù)處理和智能化設(shè)備的普及，智能家居作為家庭信息化的實(shí)現(xiàn)方式，物聯(lián)網(wǎng)與智能家居逐漸走入我們的生活視線中，在大城市每天快節(jié)奏的生活后，讓電飯鍋煮飯、熱水器燒水、空調(diào)調(diào)至適宜溫度；回家后，就能吹上涼爽的空調(diào)、洗上舒適的熱水澡、享受便捷的家居環(huán)境。無(wú)論您身在何處，都能實(shí)時(shí)監(jiān)控家庭動(dòng)向、了解安全狀況；動(dòng)動(dòng)手指，就能在手機(jī)等智能設(shè)備中看到家庭中的環(huán)境數(shù)據(jù)、電器狀態(tài)以及視頻圖像。這就是基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居，這并不是科幻小說(shuō)中的畫面，現(xiàn)在的智能化家居正一步步地走向你我的身邊。

為了實(shí)現(xiàn)智能家居環(huán)境，達(dá)到節(jié)能降耗、提高智能化程度、減輕管理負(fù)擔(dān)，本文試研究開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)。針對(duì)市場(chǎng)上各種智能家居、智能電器等設(shè)備的上市，各廠家都各自研發(fā)了自己的軟件系統(tǒng)，有很多的不人性化和集成度不高的特點(diǎn)，往往使得多個(gè)設(shè)備獨(dú)立使用，集成性不高；本次研發(fā)的智能家居系統(tǒng)基于開源技術(shù)體系，利用通用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加上家居環(huán)境中要求的靈活布置要求，開發(fā)一種新型的開源易擴(kuò)展的用于常用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。開發(fā)的系統(tǒng)充分利用家居環(huán)境中的家庭計(jì)算機(jī)、智能網(wǎng)關(guān)等設(shè)施，開發(fā)對(duì)應(yīng)智能家電（煮飯、洗衣、微波爐、電視、空調(diào)等）控制、智能燈光控制、電動(dòng)窗簾控制等功能。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)家居化使網(wǎng)絡(luò)家電可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)組成一個(gè)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)這個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)又可以與外部互聯(lián)網(wǎng)相連接。通過集中控制中心管理各智能家居設(shè)備，優(yōu)化設(shè)計(jì)，采取自動(dòng)、手動(dòng)、批處理等相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備的智能控制。

1 整體設(shè)計(jì)方案

整個(gè)系統(tǒng)包含中心服務(wù)器、數(shù)字家居智能網(wǎng)關(guān)組成，并通過數(shù)字網(wǎng)關(guān)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與家庭中各種智能家居設(shè)備互聯(lián)互動(dòng)。中心服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、提供查詢接口，數(shù)字網(wǎng)關(guān)提供控制家居設(shè)備的接口，通過讀取傳感器數(shù)據(jù)、發(fā)送圖像及開/關(guān)控制信號(hào)等。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

2 家庭云服務(wù)控制中心的實(shí)現(xiàn)

隨著社會(huì)有進(jìn)步以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，家庭云計(jì)算技術(shù)一定是未來(lái)的發(fā)展方向，開源技術(shù)的發(fā)展更是使云計(jì)算技術(shù)走入千家萬(wàn)戶。服務(wù)器端可采用開源的Tomcat+MariaDB架構(gòu)，使用目前流行的SSH（Sructs、Spring、Hiberate）框架搭建服務(wù)器端的軟件。MariaDB負(fù)責(zé)存儲(chǔ)整個(gè)家居系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括溫度、濕度等模擬量值和各種家居電器、門禁、窗簾等開/關(guān)狀態(tài)等。SSH框架負(fù)責(zé)系統(tǒng)的邏輯處理并提供支持各種風(fēng)格的接口供客戶端調(diào)用。

通過智能網(wǎng)關(guān)或手機(jī)、iPad等安裝客戶端軟件，使用服務(wù)器框架提供的響應(yīng)機(jī)制編寫操作指令操作控制數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的家居狀態(tài)標(biāo)識(shí)，服務(wù)端通過輪詢機(jī)制監(jiān)測(cè)家居設(shè)備狀態(tài)的更改進(jìn)而做出相應(yīng)的動(dòng)作。

圖2

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵核心功能是傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，各種家居智能設(shè)備具備物聯(lián)技術(shù)后即是組成了了一個(gè)由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過無(wú)線通信方式互聯(lián)的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)圖2所示的智能家居設(shè)備數(shù)據(jù)采集、操作融合和傳輸應(yīng)用請(qǐng)求等功能，同時(shí)又利用無(wú)線通信將數(shù)據(jù)匯總傳輸給家居控制管理中心。

智能網(wǎng)關(guān)是本套系統(tǒng)的關(guān)鍵核心，主要由處理器、觸摸顯示屏、無(wú)線模塊和數(shù)據(jù)臨時(shí)存儲(chǔ)SD卡等組成，可方便的將網(wǎng)關(guān)中各項(xiàng)傳感器數(shù)據(jù)調(diào)用查看；智能網(wǎng)關(guān)具備數(shù)據(jù)分析接口，通過設(shè)置各種設(shè)備通信參數(shù)，通過寫入函數(shù)傳送到軟件內(nèi)的接收函數(shù)，解析處理數(shù)據(jù)；顯示模塊可顯示傳感器傳來(lái)各項(xiàng)信息，了解家居中各種設(shè)備運(yùn)行使用現(xiàn)狀，對(duì)于異常的數(shù)據(jù)設(shè)置對(duì)應(yīng)處理函數(shù)，通過發(fā)送相應(yīng)的控制指令，進(jìn)行各項(xiàng)控制調(diào)節(jié)。

針對(duì)現(xiàn)今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一問題，本文研究了一種將各種數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一接入和數(shù)據(jù)訪問接口的設(shè)計(jì)方案，以XML數(shù)據(jù)格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，利用接口函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量問題進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取的效率，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過設(shè)計(jì)統(tǒng)一數(shù)據(jù)接入和訪問模型，建立家居智能設(shè)備信息庫(kù)，為服務(wù)中心提供統(tǒng)一的功能使用支持。

4 智能家居的優(yōu)化

在現(xiàn)時(shí)代社會(huì)中，各家電廠家已經(jīng)開發(fā)了很多家電的自動(dòng)化功能，這些功能可通過智能家居網(wǎng)關(guān)進(jìn)行監(jiān)測(cè)學(xué)習(xí)、統(tǒng)一管控，如實(shí)現(xiàn)：功能A-熱水器-時(shí)間-開等。

在智能家居控制中心系統(tǒng)中可通過對(duì)各種功能的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)更智能化的家居體驗(yàn)，例如夏天可定制家中空調(diào)在下班前開啟，等你到家時(shí)剛好溫度降到?jīng)鏊潭鹊鹊取?/p>

5 結(jié)論

本文提出了一種基于家庭云計(jì)算平臺(tái)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)，利用云平臺(tái)技術(shù)集中心管理和優(yōu)化智能化家居使用體驗(yàn)，有效地實(shí)現(xiàn)了各種自動(dòng)化家居的信息共享和智能應(yīng)用，更好的服務(wù)人民生活水平的提高。

[1]瞿 中，等.計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論（第3版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[2]周 燕，等.教室燈光智能控制系統(tǒng)[J].西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，20（1）：11～14.

TP273+.5

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1004-7344（2016）32-0287-01

2016-11-2