基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智能家居遠(yuǎn)程控制研究

◆余國偉

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基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智能家居遠(yuǎn)程控制研究

◆余國偉

(福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院 福建 350000)

“互聯(lián)網(wǎng)+”是互聯(lián)網(wǎng)思維進(jìn)一步深化的表現(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)+通俗來說就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個行業(yè)”，但它并非二者的簡單相加，它更多的是指利用先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺，有機地將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行整合，使傳統(tǒng)行業(yè)開辟出一條新的發(fā)展路徑。家居行業(yè)就是一個十分典型的傳統(tǒng)行業(yè)，將“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用其中，將會進(jìn)一步滿足用戶的多樣化需求。主要就“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的智能家居遠(yuǎn)程控制進(jìn)行研究。

“互聯(lián)網(wǎng)+”；智能家居；遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

0 前言

隨著生活水平的提高以及科技的發(fā)展，人們對于家居品質(zhì)有了更高的要求。在此背景下，智能家居出現(xiàn)在人們的視線中，它具有安全、便利、舒適以及智能的優(yōu)勢。此外，中國家庭小型化和核心化的趨勢加重，與此同時，光纖寬帶也進(jìn)一步發(fā)展，普及的范圍更大，因此進(jìn)行智能家居遠(yuǎn)程控制具備一定的條件。另外我國極強的制造業(yè)，使得升級家庭消費和居住環(huán)境成為智能家居未來發(fā)展的重要項目，而且這個項目具有非常好的發(fā)展前景。在本文中，主要以“互聯(lián)網(wǎng)+”為背景，研究以單片機為核心，以各傳感器為輔助，可以進(jìn)行人體感知變換燈光、行遠(yuǎn)程監(jiān)測、調(diào)整室內(nèi)溫濕度等的現(xiàn)代智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，智能家居的開發(fā)與實現(xiàn)，主要包括以下幾個方面。

1 總體方案設(shè)計

1.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的核心是單機片，單機片主要通過云服務(wù)器來將家居和智能終端連接在一起，通過云服務(wù)器進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸和處理。在智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，配置了功能模塊，這樣就可以使用戶利用有關(guān)的功能模塊，十分便捷的監(jiān)控和調(diào)整家中的溫度、濕度等數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)將會在云服務(wù)器匯集，形成大數(shù)據(jù)。用戶可以通過實時的檢測追蹤對象在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分析，探索其中規(guī)律性的問題，并提出相應(yīng)的解決方案[1]。除此之外，在主人同意的情況下，在主人允許時，可以根據(jù)數(shù)據(jù)對不同人群的家居設(shè)置特征進(jìn)行分析。在本文的研究中，智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)如下圖1所示。

圖1 智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)

MCU是智能家居的核心，智能家居實現(xiàn)控制功能主要依靠MCU。當(dāng)前，隨著互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”獲得了快速的發(fā)展，在此背景下，智能家居的設(shè)計總共包括三個重要的步驟：

第一，傳感器在家庭內(nèi)部的安裝，可以對有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，使得能實時獲取室內(nèi)空氣質(zhì)量、溫度以及濕度等情況成為可能，傳感器利用無線技術(shù)實現(xiàn)與云端的連接，進(jìn)而將收集的數(shù)據(jù)輸送至云端服務(wù)器。

第二，家用電器設(shè)備可以分項傳輸?shù)皆贫酥?，云端然后將這些家電設(shè)備的有關(guān)數(shù)據(jù)推送到用戶的智能終端，用戶使用智能終端就可以很好的對自己家中的電器運行情況進(jìn)行監(jiān)控。上述過程實際上就是以各傳感器收集的數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)而觸發(fā)預(yù)設(shè)控制命令，除此之外，用戶也可以通過手動操作自行觸發(fā)預(yù)設(shè)控制命令，或者收回命令[2]。

第三，針對家中的紅外線家電，在進(jìn)行有關(guān)的控制操作時，首先需要將控制信號傳輸至紅外線輸入模塊，然后再將控制信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為與此相對應(yīng)的紅外指令。

1.2系統(tǒng)功能模塊

智能家居遠(yuǎn)程控制體系的構(gòu)成模塊有很多，具體來說主要包括以下幾個：EMW3162 wifi無線通信模塊、DHT11溫濕度檢測模塊、可變色led、單片機STM32 F103、智能空氣質(zhì)量檢測模塊TPM-300E。這些系統(tǒng)模塊的主要功能是：

第一，無線通信模塊?？梢詫崿F(xiàn)近距離通信，實現(xiàn)主模塊和分模塊之間的互動聯(lián)系。

第二，遠(yuǎn)程手機控制。用戶可以利用智能終端進(jìn)行一些具體控制命令的發(fā)布或者收回。

第三，無線紅外。利用它可以對家居系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行控制和調(diào)整，同時也可以進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置[3]。

第四，單片機STM32 F103。單片機STM32 F103是智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的主控芯片，其特征包括高性能、低成本、低功耗，在編程導(dǎo)入后，就可以控制設(shè)計所需要的功能。

第五，溫濕度模塊、空氣檢測模塊。這個模塊可以使用戶實時的對家中的情況進(jìn)行了解，以此為基礎(chǔ)，決定是否進(jìn)行命令決策的修改。

第六，可變色led。家中的每盞燈均與智能系統(tǒng)密切的聯(lián)系在一起，利用針對性的動態(tài)光，形成最佳的照明。

2 智能家居系統(tǒng)遠(yuǎn)程系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計

2.1數(shù)據(jù)信息傳輸

互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)各種功能的重要支撐，傳感器將其收集到的有關(guān)信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)平臺，網(wǎng)絡(luò)平臺在對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析和處理，轉(zhuǎn)換重要制定的信號，將其轉(zhuǎn)換為電信號，然后利用A/D單元，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，將轉(zhuǎn)化的數(shù)字量輸送至MCU采集分析，分析的結(jié)果與Product key一起進(jìn)行打包，傳輸至云端，云端在接受成功以后，將會對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲和處理[4]。云端將會根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)及時的調(diào)整室內(nèi)的溫濕度，對光照的強弱程度進(jìn)行調(diào)整，使其能夠更為符合用戶的光線需求。另外，房中的空調(diào)如果長時間使用，不可避免的導(dǎo)致空氣的干燥，這時如果設(shè)置一鍵智能，就可以自動的進(jìn)行濕度的調(diào)整，用戶使用智能終端調(diào)節(jié)溫濕度的數(shù)據(jù)也將一并傳輸至云端，以便在以后進(jìn)行智能化調(diào)節(jié)時作為參考。

2.2遠(yuǎn)程控制設(shè)計

遠(yuǎn)程控制功能，通俗上來說，指的就是在用戶認(rèn)同的情況下，向主模塊發(fā)送指令，然后進(jìn)行各種操作，實現(xiàn)相應(yīng)的各種功能。遠(yuǎn)程控制在設(shè)計的過程中，其設(shè)計的重點就是命令執(zhí)行系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)。首先，就命令發(fā)射系統(tǒng)來說，其主要的技術(shù)是傳感器，在有關(guān)數(shù)據(jù)的收集過程中，傳感器的作用十分重大，傳感器將會把收集來的有關(guān)數(shù)據(jù)傳送到云平臺，平臺以這些數(shù)據(jù)為支撐，結(jié)合用戶的設(shè)置條件進(jìn)行自動化觸發(fā)。單機片是一個十分核心的構(gòu)件，它可以對有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控，并且在監(jiān)控的過程中，可以對有關(guān)的操作進(jìn)行判斷。為了進(jìn)一步實現(xiàn)智能化的要求，遠(yuǎn)程控制在進(jìn)行設(shè)計時，選擇的中央處理器是STM32F1，與此同時，主控系統(tǒng)和智能控制端的連接是由EMW3162wifi無線通信模塊在wifi環(huán)境下實現(xiàn)的，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞、互動控制等。在家居的內(nèi)部，家居和單機片之間的聯(lián)系可以通過繼電器實現(xiàn)，進(jìn)而可以使用戶更為方便的進(jìn)行電氣設(shè)備的控制[5]。

2.3系統(tǒng)實現(xiàn)

在Andriod studio集成開發(fā)環(huán)境下使用Java語言來編寫制作APP軟件，在這個APP軟件中，用戶可以十分簡單的進(jìn)行賬號的注冊，在注冊成功之后，就可以添加有關(guān)設(shè)備[6]。值得注意的是，QLite在嵌入式設(shè)備中需要占用資源很少，這就使家居系統(tǒng)使用記錄、所有的用戶賬號信息都可以存放在SQLite中。就硬件方面的研究來說，最先是對家居系統(tǒng)的遙控器進(jìn)行規(guī)劃改進(jìn)，在進(jìn)行這項工作時，我們經(jīng)常采用的核心控制器是帶有以太網(wǎng)模塊的STM32單片機，用它來進(jìn)行移動終端發(fā)送的一所有請求。STM32單片機是安裝在wifi無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的，它在接收到有關(guān)的控制命令之后，就會通過芯片輸出1（高電平）、0（低電平）來對引腳進(jìn)行控制，引腳不同，連接到的家電遙控器的按鍵也是不同的，進(jìn)而可以實現(xiàn)一對一的控制。遙控器對家居開關(guān)進(jìn)行控制時，采用的是物理方法，選擇模式，進(jìn)行溫濕度升降的調(diào)整等。不可否認(rèn)的是，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，直接將STM32嵌入到家居系統(tǒng)是十分有可能實現(xiàn)的，此時我們就可以通過遠(yuǎn)程移動通信終端直接對家電本身進(jìn)行遠(yuǎn)程命令的發(fā)布，此時，遙控器就沒有任何的實效作用了，其所用的功能移動通信終端將可以完全的代替，遠(yuǎn)程控制將更為便利。

3 結(jié)束語

綜上所述，在信息時代中，家居行業(yè)一定能發(fā)生巨大的變革和創(chuàng)新。智能家居的發(fā)展可以促使家庭生活邁入智能化水平，用戶不管何時何地，都可以對自己家中的情況進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)自己的需求進(jìn)行一定的調(diào)整，這將極大程度的方便人們的生活，提升人們的生活品質(zhì)。當(dāng)前，“互聯(lián)網(wǎng)+”已經(jīng)成為傳統(tǒng)行業(yè)變革自身發(fā)展模式的重要推力，家居行業(yè)也要能認(rèn)清這種情勢，抓住重要的發(fā)展機遇。本文由整體到局部對智能家居遠(yuǎn)程控制進(jìn)行了全面的分析，以期為智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展帶來啟發(fā)。

[1]許冰昕，蔣馨荷，韓克軍等.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智能家居的遠(yuǎn)程控制實現(xiàn)[J].智能計算機與應(yīng)用，2016.

[2]劉遠(yuǎn)聰.物聯(lián)網(wǎng)智能家居遠(yuǎn)程控制技術(shù)的研究[D].甘肅:蘭州交通大學(xué), 2015.

[3]梅樹奎.遠(yuǎn)程智能家居管理系統(tǒng)研究及實現(xiàn)[D].中國科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院), 2013.

[4]王正豐.智能家居遠(yuǎn)程控制安全通信研究[D].廣東:華南理工大學(xué)，2013.

[5]焦雙偉.基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的智能家居控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].江西:南昌航空大學(xué)，2012.

[6]邵鵬飛，王喆，張寶儒.面向移動互聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)研究[J].計算機測量與控制，2012.

2017年福建省中青年教師教育科研項目，項目編號：JAT170904。