物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制下智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

陳慶

摘要：在科學(xué)技術(shù)以及信息產(chǎn)業(yè)日益發(fā)達(dá)的今天，物聯(lián)網(wǎng)在社會(huì)不同領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，尤其是在住宅家居這一領(lǐng)域的運(yùn)用，可以有效改善人們的日常生活質(zhì)量。本文主要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制下智能家居系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究，提出相應(yīng)的思考和建議。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 遠(yuǎn)程控制 智能家居系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會(huì)不同領(lǐng)域得到了廣泛深入的應(yīng)用，給人們的生活帶來(lái)了很大變化。在家居領(lǐng)域里面運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以為智能家居具體控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)新思路，從而顯著提升人們的生活質(zhì)量。

一、系統(tǒng)具體控制原理

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)里面的傳感節(jié)點(diǎn)，對(duì)室內(nèi)需要操作的器件進(jìn)行控制，提高其遠(yuǎn)程控制水平。該類技術(shù)具體工作原理是：通過(guò)傳遞通信功能、噪音分離功能或者是融合數(shù)據(jù)壓縮功能處理外部控制信息；順利收集外部所有控制信號(hào)，從而得到有效信號(hào)，并且確保這些信號(hào)對(duì)應(yīng)各自的控制器件，使該家居控制系統(tǒng)達(dá)到各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。

在物聯(lián)網(wǎng)條件下設(shè)計(jì)出的家居控制系統(tǒng)必須滿足一些比較特殊的條件，主要有：需要通過(guò)信號(hào)以及系統(tǒng)理論獲得對(duì)命令傳感器進(jìn)行控制的相應(yīng)信號(hào)；隨時(shí)注意控制信號(hào)的具體情況；需要準(zhǔn)確操作得到的控制信號(hào)；利用不同信號(hào)操作相應(yīng)的器件；安裝了壓力異常報(bào)警以及信號(hào)處理等各類子系統(tǒng)等。

二、以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程智能家居具體控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

智能家居的發(fā)展一共經(jīng)歷了三個(gè)關(guān)鍵階段，即電子化階段、自動(dòng)化階段、網(wǎng)絡(luò)化階段。在物聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的條件下，智能家居系統(tǒng)發(fā)展成了一種兼具通信以及控制功能的綜合系統(tǒng)，發(fā)展前景非常廣闊。可是該類控制系統(tǒng)也存在一定不足，比如系統(tǒng)操作十分復(fù)雜、成本較高等。所以，設(shè)計(jì)人員在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)系統(tǒng)功能以及可行性進(jìn)行充分考慮，保證設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)可以有效提升人們的日常生活質(zhì)量。

要更好地應(yīng)用這種智能控制系統(tǒng)，就應(yīng)該保證其可以互聯(lián)并且控制各種家具設(shè)備，同時(shí)把家里面的所有電器設(shè)備均有效連接在相同內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之中，從而實(shí)時(shí)控制以及管理這些家居設(shè)備，顯著提升家具設(shè)備實(shí)際使用中的實(shí)用性與便捷性。通常在對(duì)這種以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的家居控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，能夠?qū)⑵浯笾路殖伤膫€(gè)不同的部分，分別是遠(yuǎn)程控制器、GPS接收器、模擬啟動(dòng)器以及中間控制環(huán)節(jié)。

1.遠(yuǎn)程控制器

遠(yuǎn)程控制的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)際操作以及攜帶均非常方便，用戶只要把遠(yuǎn)程控制器相關(guān)芯片置于手機(jī)里面，就能夠利用無(wú)線方式有效操控并且管理家中各種電器設(shè)備。想要進(jìn)一步增強(qiáng)遠(yuǎn)程控制信號(hào)所具有的精準(zhǔn)度，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該通過(guò)放大電路有效監(jiān)控控制信號(hào)，從而防止控制信號(hào)的接收以及傳輸產(chǎn)生失誤。其中，可以利用低通濾波器合理處理內(nèi)部信號(hào)。

圖1為控制信號(hào)放大電路具體硬件連接圖，如果輸入控制信號(hào)非常小，那么其使用的就是小信號(hào)模型。對(duì)于場(chǎng)效應(yīng)管微變具體等效電路，其和塑造雙極型以及三極管相應(yīng)小信號(hào)模型比較相似，可以將場(chǎng)效應(yīng)管看做兩端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)行有效應(yīng)用，輸入接口設(shè)置在柵極以及源極范圍里面，輸出接口設(shè)置在漏極以及源極范圍里面。對(duì)所有場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)說(shuō)，柵極電流均為零，輸入接口等同于開路，由于柵源極間只存在電壓，所以能夠有效放大從該物聯(lián)網(wǎng)底端獲得的控制信號(hào)所變成的電壓信號(hào)。此外，想要確保信號(hào)在整個(gè)傳遞過(guò)程中產(chǎn)生的損耗能夠被準(zhǔn)確接收，可以采取串形接口和相應(yīng)USB接口對(duì)具體遠(yuǎn)程控制信號(hào)進(jìn)行采集，并且將其傳輸至電器控制終端。其中，接受信號(hào)的主要是無(wú)線串口接收器，如圖2所示。

2.GP8接收器

對(duì)于以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的家居控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，GPS接收器發(fā)揮著非常重要的作用，能夠讓用戶及時(shí)接收并且傳輸所獲得的信息數(shù)據(jù)。

3.模擬啟動(dòng)器

實(shí)際應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)具體家居控制系統(tǒng)的時(shí)候，模擬啟動(dòng)器屬于指令執(zhí)行者，主要作用是識(shí)別并且分辨所接收到的相關(guān)指令以及信息數(shù)據(jù)，同時(shí)按照這些指令有效操控和管理與控制系統(tǒng)相連的各種電器設(shè)備。從實(shí)質(zhì)上來(lái)講，模擬啟動(dòng)器其實(shí)和計(jì)算機(jī)主板所具有的功能比較接近，就是按照不同的指令完成相應(yīng)的動(dòng)作，從而對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行控制。

4.中間控制環(huán)節(jié)

中間控制環(huán)節(jié)會(huì)嚴(yán)重影響到這種家居控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用效果。中間控制環(huán)節(jié)通常有三個(gè)組成部分，包括DSP芯片單片機(jī)、其他相應(yīng)部件。這一控制環(huán)節(jié)內(nèi)部存在四個(gè)不同的控制系統(tǒng)，包括安全家居環(huán)節(jié)、環(huán)境控制環(huán)節(jié)、安逸生活環(huán)節(jié)以及燈光環(huán)節(jié)。

三、系統(tǒng)各種模塊的設(shè)計(jì)

1.遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在生活以及工作壓力不斷上升的條件下，人們經(jīng)常出差，無(wú)法照顧家里面的老人。想要改善該狀況，可以采用遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)，而智能家居控制系統(tǒng)里面就有遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)。遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)主要包含醫(yī)院局域網(wǎng)、中央控制器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)公共網(wǎng)絡(luò)、GPRS通信模塊以及GPRS網(wǎng)絡(luò)等組成部分。當(dāng)其處于工作狀態(tài)的時(shí)候，病人應(yīng)該隨身攜帶遠(yuǎn)程醫(yī)療終端，這樣便于醫(yī)護(hù)工作者及時(shí)對(duì)病人血壓以及心電等情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)讓病人家屬了解監(jiān)測(cè)結(jié)果。如果病人血壓或者是心電出現(xiàn)異常情況，那么這一遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)里面的通信模塊將壓縮病人當(dāng)時(shí)的詳細(xì)人體參數(shù)，同時(shí)通過(guò)中國(guó)移動(dòng)基站把這些參數(shù)傳送至監(jiān)護(hù)中心相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)里面存檔，相關(guān)醫(yī)護(hù)人員就可以參考數(shù)據(jù)庫(kù)獲得的信息，及時(shí)了解病人的病情，同時(shí)實(shí)施合理的方法緩解病人的痛苦或者是解決病人的問(wèn)題，從而保證病人的安全。

2.照明控制模塊的設(shè)計(jì)

照明控制模塊設(shè)計(jì)通常采取的是交互通信控制方法，同時(shí)利用智能總線開關(guān)有效控制該模塊。通過(guò)該家居控制系統(tǒng)控制照明設(shè)備的過(guò)程中，主要涉及兩個(gè)模塊，分別是主機(jī)、從機(jī)。在觸發(fā)控制系統(tǒng)里面的主機(jī)之后，CPU將對(duì)獲得的信號(hào)進(jìn)行編碼，再利用總線把這些信號(hào)傳輸至從機(jī)中，從而讓控制系統(tǒng)里面的響應(yīng)模塊可以及時(shí)做出相應(yīng)反應(yīng)。比如，人們?cè)陔x開家一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)家里面的照明系統(tǒng)依然處于開啟狀體，若其返回家里面關(guān)閉照明系統(tǒng)，就會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間。如果在家里面設(shè)置有遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，就能夠遠(yuǎn)程關(guān)閉家里的照明系統(tǒng)，為生活提供了很大的便利。

四、小結(jié)

以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的家居控制系統(tǒng)綜合應(yīng)用了自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術(shù)，可以在家庭管理系統(tǒng)里面得到有效的應(yīng)用。這種控制系統(tǒng)既可以緩解人們所承受的生活以及工作壓力，同時(shí)還可以提高人們的日常生活質(zhì)量?？墒且?yàn)樵撓到y(tǒng)實(shí)際使用成本相對(duì)較高，并且操作十分復(fù)雜，所以難以得到廣泛應(yīng)用，只有采用新的設(shè)計(jì)思路不斷完善這種遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，才可以將其在人們?nèi)粘Ｉ钪械淖饔猛耆l(fā)揮出來(lái)。