一種可以遠(yuǎn)程控制家電的物聯(lián)網(wǎng)模塊設(shè)計

王瀟翔

（西咸新區(qū)車庫咖啡孵化器運營管理有限公司，陜西 西安 710000）

智能家居系統(tǒng)是一種在融合了個性需求的基礎(chǔ)上，將計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、醫(yī)療電子技術(shù)等先進(jìn)現(xiàn)代化技術(shù)，依據(jù)人體的工程學(xué)原理，融入日常家居生活，并使用網(wǎng)絡(luò)化的綜合智能控制和管理的創(chuàng)新家居生活體驗方式。

一、應(yīng)用原理

在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居遙控技術(shù)當(dāng)中，控制系統(tǒng)是實現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控的關(guān)鍵所在，控制系統(tǒng)主要分為三個不同的組成部分，分別為環(huán)境感知層、信息網(wǎng)絡(luò)層以及信息處理層。環(huán)境感知層的主要作用在于感知家庭環(huán)境中的具體變化因素，主要是由各種傳感器以及檢測元件所組成，例如溫度探測器、火災(zāi)探測器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等都屬于探測元件的構(gòu)成范圍。信息網(wǎng)絡(luò)層分為兩個部分，無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)。在智能家居控制系統(tǒng)中，各類探測器的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到主機(jī)中進(jìn)行處理，然后再通過有線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，將信息傳送給遠(yuǎn)程控制端。除了探測器，家電設(shè)備的控制是通過無線遙控進(jìn)行的，也屬于無線網(wǎng)絡(luò)的范疇。有線網(wǎng)絡(luò)則依賴以太網(wǎng)與應(yīng)用電力載波技術(shù)的X10，智能家居控制系統(tǒng)主機(jī)、電力載波智能開關(guān)以及各個家電設(shè)備由X10 總線串接起來，形成有效的控制網(wǎng)絡(luò)。信息處理器層是實現(xiàn)家具控制的最核心的部分，也是整個系統(tǒng)的主機(jī)，它具備基本的中轉(zhuǎn)功能和處理功能，感知層所搜集的信息最終在信息處理層匯集，信息處理層對相關(guān)信息進(jìn)行判斷與分析，最終將數(shù)據(jù)傳遞給遠(yuǎn)程控制端，實現(xiàn)對相關(guān)信息的處理。

二、一種可以遠(yuǎn)程控制家電的物聯(lián)網(wǎng)模塊設(shè)計

1.物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)硬件技術(shù)。硬件是實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)，最近幾年物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)中的硬件技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展，硬件質(zhì)量得到了顯著地提升，目前在物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)當(dāng)中較為常見的硬件技術(shù)主要包含以下兩個不同的組成部分。

1）在智能家居控制系統(tǒng)當(dāng)中，視頻硬件是實現(xiàn)信息搜集的核心硬件，同時視頻硬件不僅需要具備基本的信息采集功能，同時還要實現(xiàn)對相關(guān)視頻的存儲與傳遞。現(xiàn)階段較為常用的視頻硬件系統(tǒng)都連接了4 路視頻采集卡以及硬盤錄像機(jī)，通過這種硬件設(shè)計可以滿足智能家居對于視頻信息采集的基本需求，同時還能夠確保實現(xiàn)相關(guān)信息的有效存儲與傳遞。在進(jìn)行視頻采集卡以及硬盤錄像機(jī)選擇的過程當(dāng)中要兼顧注重硬件的性能與價格，做到經(jīng)濟(jì)性與實用性同步發(fā)展。報警硬件主要作用是發(fā)生特定危險情況時可以發(fā)出報警信號，目前報警信號的采集主要有有線采集與無線采集兩種方式。有線采集硬件所采用的核心技術(shù)為16 路報警信號輸入，并采用并行串聯(lián)方式接入，通過這種方式能夠有效提升整體的穩(wěn)定性實現(xiàn)輸入控制。無線采集則是在信息搜集器中直接內(nèi)置單片機(jī)，將所搜集的信號直接編碼并進(jìn)行傳遞。

2）家電控制硬件技術(shù)。在智能家居技術(shù)當(dāng)中，家電控制不僅是遠(yuǎn)程控制的主要內(nèi)容，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢所在，甚至可以說遠(yuǎn)程家居控制中大多數(shù)都是針對家電的遠(yuǎn)程控制。紅外遙控技術(shù)是目前最為常見的家電硬件控制技術(shù)，通過紅外遠(yuǎn)程控制技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對家電開關(guān)的控制，從而使得用戶通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對家電的遠(yuǎn)程控制。其中紅外遙控器是最基礎(chǔ)的硬件設(shè)備，在紅外遙控器中內(nèi)置的無線轉(zhuǎn)紅外協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)信號以及紅外信號的綜合轉(zhuǎn)換，這也是實現(xiàn)家電控制的基本方法與途徑。

2.物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)軟件技術(shù)。在該技術(shù)當(dāng)中，視頻監(jiān)控軟件技術(shù)以及家電控制系統(tǒng)軟件技術(shù)是其核心內(nèi)容，下面將從這兩方面入手對物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)中的軟件技術(shù)進(jìn)行研究與分析。

1）視頻監(jiān)控軟件技術(shù)。視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)主要由信息采集與編碼、錄像、信息傳輸三個不同的部分組成。信息采集主要是通過信息采集卡來完成，信息編碼則通過微軟公司在Windows 系統(tǒng)中內(nèi)置的VFW 接口來實現(xiàn)。視頻錄像模塊，經(jīng)過視頻編碼得到的視頻數(shù)據(jù)在硬盤中進(jìn)行保存，即達(dá)到視頻錄像的效果。系統(tǒng)需要首先從MPEG4 的緩存區(qū)獲得數(shù)據(jù)，然后對硬盤空間進(jìn)行檢查，最終將數(shù)據(jù)保存在硬盤中。視頻遠(yuǎn)程傳輸模塊，負(fù)責(zé)通過互聯(lián)網(wǎng)將錄制的視頻信息傳送到客戶端軟件中，需要用到TCP/IP 協(xié)議。

2）家電控制軟件技術(shù)。家電控制系統(tǒng)軟件是實現(xiàn)家電控制的關(guān)鍵系統(tǒng)平臺，在該系統(tǒng)當(dāng)中，遠(yuǎn)程客戶端是實現(xiàn)控制信息功能的核心和匯總中樞，遠(yuǎn)程控制端在接收到互聯(lián)網(wǎng)所傳遞的信息之后，直接將信息傳遞到系統(tǒng)主機(jī)上，并根據(jù)主機(jī)所反饋的信息對相關(guān)信號進(jìn)行處理與轉(zhuǎn)換，最后將信息傳遞到家電的智能開關(guān)上實現(xiàn)對家電的控制。在該系統(tǒng)當(dāng)中，協(xié)議軟件以及控制軟件是軟件系統(tǒng)運行的核心，在協(xié)議軟件以及控制軟件模塊當(dāng)中，相關(guān)信號的控制碼都需要與之對應(yīng)才能實現(xiàn)有效運行。同時遠(yuǎn)程用戶可以通過接入互聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)隨時查看家中的視頻圖像，系統(tǒng)可以實時采集到320 × 240 像素的監(jiān)控圖像，并以250 kb /s 的傳輸速率通過WIFI 無線視頻傳輸?shù)揭曨l信息集成中心，通過變化檢測和圖像編碼裁剪后僅保留運動目標(biāo)向遠(yuǎn)程計算機(jī)傳送，大大提高了圖像的傳輸效率，降低了系統(tǒng)的通信能耗。

三、設(shè)計優(yōu)化和前景展望

目前市場上常見的智能家電物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中存在一些不足，用戶使用時不夠方便。比如配網(wǎng)的方式，每臺手機(jī)都需要先進(jìn)行配網(wǎng)完成APP 與家電設(shè)備配對綁定然后才能通過APP 控制。如果一個家庭中有多人，每個人都需要進(jìn)行一遍配網(wǎng)操作非常不方便?？梢詫⑴渚W(wǎng)和設(shè)備綁定分為兩個步驟。家電產(chǎn)品出廠時，根據(jù)Wi-Fi 模塊的信息生成唯一的二維碼標(biāo)簽貼于產(chǎn)品外殼或說明書中。第一個人對家電完成配網(wǎng)設(shè)置后，其他成員只需掃二維碼即可直接進(jìn)行設(shè)備綁定，方便快速控制家電設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)家居整體感知、信息可靠傳遞和數(shù)據(jù)智能處理。未來將會有越來越多的人工智能傳感器應(yīng)用到家電產(chǎn)品中，來替代人為的判斷和操控，使生活方式變得更加智能化。面對迅速發(fā)展的時代，智能生活不僅是大眾對于精神層次的更高追求，也是未來發(fā)展的必然趨勢。