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

崔建弘

（河北工程技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050000）

0 引言

在當(dāng)今社會(huì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡囊徊糠?，物?lián)網(wǎng)在這種大背景下也應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”時(shí)代的重要產(chǎn)物。其英文名稱是：“Internet of things（IoT）”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，與其說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不如說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用的體現(xiàn)。因此，應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心和根本[2]。

物聯(lián)網(wǎng)這一概念的提出已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超越了我們平常所說(shuō)的計(jì)算機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通訊工具的概念，具備了更為廣泛的內(nèi)涵，在當(dāng)前信息時(shí)代下具有劃時(shí)代的意義。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通訊設(shè)備在信息的傳遞過程中，僅僅是將基礎(chǔ)設(shè)施與信息處理系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的連接，通過信號(hào)搜集，信號(hào)接收，信號(hào)處理，實(shí)現(xiàn)彼此之間的聯(lián)系。就拿機(jī)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，一方面是機(jī)場(chǎng)的基礎(chǔ)設(shè)備，另一方面則可以通過去哪網(wǎng)，攜程網(wǎng)等APP傳達(dá)用戶的航班信息，機(jī)票價(jià)格信息。而物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，改變了之前物理設(shè)備與信息處理系統(tǒng)相分離的狀況，正如之前所講的地球村一樣，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，將物理設(shè)備與物理設(shè)備搭建成一個(gè)相互聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)體系，人們不需要再接觸PC端，手機(jī)端實(shí)現(xiàn)人與人，人與物之間的聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)直接實(shí)現(xiàn)了物與物之間的聯(lián)系，極大的方便了人們的生產(chǎn)和生活，同時(shí)也極大的解放了勞動(dòng)力，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高。不難發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)是借助互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人與物之間的連接，而物聯(lián)網(wǎng)則是借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物與物之間的連接，將平常人們所使用的設(shè)備輸入程序化的語(yǔ)言，幫助人們處理一些日常生活中的小事情。

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的收入水平也獲得了很大的提高，消費(fèi)結(jié)構(gòu)也隨之改變，已經(jīng)不再僅僅滿足于日常的衣食住行活動(dòng)，而是更加傾向于更高品質(zhì)的生活。就拿每個(gè)家庭都必須要面臨的家務(wù)問題來(lái)講，究竟是誰(shuí)來(lái)做家務(wù)一直是困擾著每一個(gè)家庭，甚至是導(dǎo)致家庭矛盾升級(jí)的一個(gè)主要因素，伴隨著智能家居的到來(lái)，有效的解決了這一問題[3]。所謂的只能家居，就是以家庭住宅作為一個(gè)基本的活動(dòng)單位，通過引入智能化的設(shè)備，我們可以稱之為獲得一個(gè)智能管家，幫助人們處理日常家庭生活中的事物，從而形成一個(gè)安全、自動(dòng)化、舒適的生活環(huán)境。比如通過引入智能化的廚具，在燒水的時(shí)候，就不會(huì)因?yàn)閾?dān)心由于忙碌而造成失火事故的問題。另一方面，通過智能監(jiān)控儀的安置，可以幫助人們隨時(shí)隨地的注意家里發(fā)生的一切事情，即便是在遠(yuǎn)離家庭很遠(yuǎn)的地方，也能夠有效的處理家中事務(wù)。再者，通過引進(jìn)機(jī)器人管家，可以幫助人們料理家中的一切事務(wù)，機(jī)器人可以幫助人們做好一日三餐的準(zhǔn)備工作，還可以在人們口渴的時(shí)候及時(shí)到送來(lái)一杯自己需要的飲料，更為高端的機(jī)器人還可以幫助孩子換尿布，幫助人們放洗澡水，在每天下班回家的時(shí)候，將空調(diào)調(diào)到一個(gè)適宜的溫度，及時(shí)幫助人們清洗衣服等等，由此可見，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，極大的方便了人們的生活，是人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)文化需要的必然產(chǎn)物。同時(shí)我們也意識(shí)到，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上的，是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的拓展和延伸，是時(shí)代進(jìn)步的產(chǎn)物。

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)適應(yīng)了社會(huì)發(fā)展的需要，是一個(gè)新興的事物，為此，本文以物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)作為大的背景，從便利性，智能化，信息化，經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，研究在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下應(yīng)該如何更好的進(jìn)行智能家居的設(shè)計(jì)，并應(yīng)用到人們的生活中去。我將從空調(diào)控制板塊，燈光控制板塊及安防系統(tǒng)板塊來(lái)研究智能家居需要實(shí)現(xiàn)的功能及其總體的設(shè)計(jì)方案[4]。

1 智能家居系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能

1.1 遠(yuǎn)程控制功能

遠(yuǎn)程調(diào)控功能是智能家居必須具備的一項(xiàng)功能，通過遠(yuǎn)程控制功能的設(shè)置，可以方便人們更好的了解家庭的一切情況，并及時(shí)的進(jìn)行處理，該功能的實(shí)現(xiàn)主要是通過手機(jī)作為信息傳遞工具，在手機(jī)上設(shè)置具有功能性的短信命令，并通過GPRS模塊進(jìn)行接收和識(shí)別手機(jī)傳遞來(lái)的命令，然后傳送給ARM控制器，最后與家用電器的智能開關(guān)所連接，由家用電器開啟智能化模式，進(jìn)行執(zhí)行。比如，由于早上出門比較急，可能忘記關(guān)空調(diào)，為了避免浪費(fèi)，便可以通過手機(jī)控制空調(diào)遙控器的開關(guān)，把空調(diào)關(guān)掉。另一方面人們?cè)谧鲲埖臅r(shí)候，很可能由于其他事物的干擾，忘記了做飯這個(gè)事情，從而把飯煮的過火甚至不能吃，智能家居的出現(xiàn)極大的改善了這種狀況，人們只要完成基本的準(zhǔn)備工作后，智能電器會(huì)自動(dòng)的調(diào)節(jié)溫度，時(shí)間保證能給人們送上心意可口的飯菜。最后智能家電還可以幫助人們定點(diǎn)打掃房屋，給人們提供一個(gè)干凈整潔的生活環(huán)境。

1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

為了安全起見，監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)也是智能化的設(shè)置要求。主要體現(xiàn)在門禁系統(tǒng)的智能設(shè)計(jì)上，其實(shí)現(xiàn)方式與遠(yuǎn)程控制功能極為相似。當(dāng)家門口出現(xiàn)人來(lái)拜訪時(shí)，安置的攝像頭會(huì)自動(dòng)的將拜訪人的面部信息傳送到ARM控制器，控制器接受以后通過太網(wǎng)模塊傳至云端[5]，這樣，房子的主人便可以獲得來(lái)訪者的信息，最后根據(jù)需求來(lái)決定接待還是不接待。另一方便，當(dāng)房屋主人長(zhǎng)期出差在外的時(shí)候，也可以通過該控制功能實(shí)現(xiàn)對(duì)房屋動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，以防錯(cuò)過重要的人或者事。這種監(jiān)控功能不僅體現(xiàn)在對(duì)人的監(jiān)控上，還體現(xiàn)在對(duì)物的監(jiān)控上，通過對(duì)家中的各種電子設(shè)備的監(jiān)控，可以第一時(shí)間獲得他們的使用壽命消息，是否需要檢修，提前預(yù)知其性能的變化，可以降低潛在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性，保障人們居住環(huán)境的安全。

1.3 遠(yuǎn)程警報(bào)功能

當(dāng)家庭突發(fā)煤氣泄漏或是火災(zāi)等緊急情況時(shí)，由于主人不在家，極有可能造成嚴(yán)重的損失，但是在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，由于遠(yuǎn)程警報(bào)功能的設(shè)置，有效的避免了這一事件的發(fā)生。縮小了意外事故的發(fā)生概率，保護(hù)了房子及家庭成員的安全。遠(yuǎn)程警報(bào)功能不僅僅體現(xiàn)在保證人們的生命安全方面，還可以為警察破案提供很好的證據(jù)，通過遠(yuǎn)程警報(bào)，在小偷在入門行竊的第一時(shí)間，房屋主人便可以通過智能家居的遠(yuǎn)程警報(bào)功能獲得第一時(shí)間的信息，并撥通110 ，防止家中財(cái)務(wù)的丟失。伴隨著智能家居的出現(xiàn)，社會(huì)的不穩(wěn)定狀況也會(huì)得到極大的改善。

2 智能家居系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)

本文在物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)工程中，將每個(gè)家庭的網(wǎng)關(guān)板塊作為整個(gè)硬件系統(tǒng)的核心部分；將其作為家庭中的物理設(shè)備和家庭外物理設(shè)備進(jìn)行溝通的一個(gè)中間媒介，為此，作為硬件設(shè)計(jì)的核心部分，網(wǎng)關(guān)板塊必須能夠符合TCP/IP協(xié)議的要求，并且能夠很好的連接網(wǎng)絡(luò)，只有這樣，才能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程連接；另一方面，網(wǎng)關(guān)板塊還必須能夠?qū)λ@得的信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且有效的傳遞，這樣才能夠更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭中智能服務(wù)系統(tǒng)的監(jiān)督和控制，更好的服務(wù)于人們的生活。

我們還將ZigBee模塊引入到家庭內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)控制體系中，其原因主要是該板塊的成本較低，性能比較高，總體來(lái)說(shuō)就是性價(jià)比比較高，

在硬件系統(tǒng)設(shè)置的過程中，以太網(wǎng)也是一個(gè)不可忽視的板塊，通過對(duì)以太網(wǎng)的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)外的較遠(yuǎn)距離的控制，和管理及系統(tǒng)的更新。在智能家居的設(shè)計(jì)過程中，以太網(wǎng)主要利用芯片DM9000進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接口連接。該芯片符合支持8位、16位、32位的內(nèi)部存儲(chǔ)器，使用范圍比較廣。

3 智能家居系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

對(duì)于智能家居軟件部分的設(shè)計(jì)，我們主要采用這樣的工作流程，最初，各個(gè)板塊都處于其初始化水平，當(dāng)信息傳達(dá)出來(lái)后，傳感器會(huì)對(duì)傳達(dá)出來(lái)的信息進(jìn)行篩選和處理，并傳送到數(shù)據(jù)處理中心，由數(shù)據(jù)處理中心按照之前進(jìn)行的設(shè)置進(jìn)行智能化的比對(duì)，判斷當(dāng)前信息是否符合既定的設(shè)置，如果不符合便將該信號(hào)通過控制蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警短信的發(fā)放，房子的主人會(huì)在第一時(shí)間接受到短信的額消息，然后再通過手機(jī)將該消息傳遞給GSM模塊，并進(jìn)行判斷，最終將短信創(chuàng)送給ZigBee模塊，讓他對(duì)當(dāng)前的狀況進(jìn)行控制[6]。

本文通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)背景下智能家居的功能，軟件系統(tǒng)的設(shè)置，硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的研究，使人們更加詳細(xì)的了解了智能家居存在的必要性，同時(shí)也明白了智能家居的設(shè)計(jì)原理，對(duì)于人們更好的操作和使用智能家居提供了一定的啟示，同時(shí)也很好的延長(zhǎng)了智能家居的使用壽命，避免由于人們的錯(cuò)誤操作造成智能家居自然壽命的折損。智能家居的存在，符合當(dāng)前人們追求高品質(zhì)生活的需要，伴隨著人們收入的不斷提高，智能家居將會(huì)普遍的出現(xiàn)在人們的生活中，并將會(huì)滲透人們生活的方方面面，伴隨著人們整個(gè)生存空間。同時(shí)智能家居作為社會(huì)發(fā)展過程中一種新生事物，勢(shì)必會(huì)改變?nèi)藗円延械纳罘绞剑瑯O大的解放人的雙手，促進(jìn)人們生活水平和生活質(zhì)量的提高。為此，智能家居具有很大的發(fā)展空間，伴隨著科技的發(fā)展，勢(shì)必會(huì)突破家庭的小范圍，走向企業(yè)，走向生產(chǎn)，甚至連接國(guó)內(nèi)外，成為一個(gè)遍布全球的物聯(lián)網(wǎng)，人們只要通過手中的智能家居便可以享受來(lái)自家庭內(nèi)外，甚至是國(guó)內(nèi)外的便利優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，極大的促進(jìn)勞動(dòng)效率的提升，創(chuàng)造更多的社會(huì)財(cái)富。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖亮. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流園區(qū)供應(yīng)鏈集成管理平臺(tái)構(gòu)建[J]. 電信科學(xué),2011,27(04):54-60.

[2]萬(wàn)劍橋. 基于物聯(lián)網(wǎng)的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 軟件,2013,34(06):13-16.

[3]巴音查汗,安鵬. 基于嵌入式及RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧校園系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù),2017,40(16):63-65+68.

[4]左延紅,張克仁. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的離散型制造系統(tǒng)研究[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床,2014,(06):38-42.

[5]李真,宋朝陽(yáng). 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用研究[J]. 軟件,2012,33(06):125-127.

[6]宋威,李文鋒,葛艷紅,王曉明,張劍. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的模具管理系統(tǒng)研究[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2012,34(11):139-143.