以物聯(lián)網(wǎng)為核心的智能家居控制系統(tǒng)研制

錢百靜

摘? 要：在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展的背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用隨處可見，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用使得人們?nèi)粘Ｉ畹谋憬菪缘玫酱蠓忍嵘?。如今，人們?duì)于生活質(zhì)量的要求不斷提高，以物聯(lián)網(wǎng)為核心的智能家居控制系統(tǒng)的開發(fā)與研制成為了當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究的主要方向，基于此，該文以智能馬桶的物聯(lián)網(wǎng)化為例，分析探討了利用智能手環(huán)對(duì)智能馬桶進(jìn)行控制的有效性，以供參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能家居;控制系統(tǒng);手環(huán)

中圖分類號(hào)：TP29? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指將網(wǎng)絡(luò)與具備獨(dú)立功能的物體相連接，使該獨(dú)立物體能夠被網(wǎng)絡(luò)所控制的一種技術(shù)，如今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到智能家居之中，并極大地推動(dòng)著家居控制技術(shù)的智能化發(fā)展。在各類智能化家居之中，智能馬桶較具代表性，在對(duì)智能馬桶進(jìn)行研制時(shí)，如何更好地對(duì)智能馬桶進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)智能馬桶的物聯(lián)網(wǎng)化，使其自動(dòng)保健、節(jié)水、除臭等功能得到最大程度的發(fā)揮，以滿足人們對(duì)于智能家居生活的要求是重點(diǎn)所在。下面，該文將基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)智能馬桶的控制系統(tǒng)研究展開了分析和論述。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

為了保證智能馬桶控制系統(tǒng)得到準(zhǔn)確測(cè)試，該次研究選擇了手機(jī)與智能手環(huán)這一最常用的智能控制終端，通過將智能馬桶與家庭網(wǎng)絡(luò)相連接的方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換、傳輸?shù)哪康?，主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。在終端設(shè)備與智能馬桶之間利用了GPRS、高性能處理器、網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器以及ZigBee SoC模塊，實(shí)現(xiàn)了多芯片器件的有效集成，這一方面能夠保證二者之間緊密結(jié)合;另一方面，也可以有效提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。

此外，該系統(tǒng)同時(shí)具有較完善的反饋系統(tǒng)，簡(jiǎn)言之，一旦智能馬桶出現(xiàn)問題，就可以通過反饋系統(tǒng)將問題反饋至手機(jī)終端，此時(shí)，家庭成員可根據(jù)反饋信息對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和維修。另一方面，該系統(tǒng)除了能夠與手機(jī)相連以外，同時(shí)也可以利用手機(jī)App連接至配套的智能手環(huán)（如圖2所示），在使用智能馬桶的過程中，智能馬桶可自動(dòng)開啟各個(gè)傳感器和檢測(cè)裝置讀取手環(huán)內(nèi)的家庭成員信息，并根據(jù)識(shí)別到的成員馬桶使用習(xí)慣對(duì)水溫、座溫、檔位等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。與此同時(shí)，還可對(duì)家庭成員的體脂等健康參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，通過手環(huán)和手機(jī)上報(bào)到服務(wù)器后臺(tái)或者醫(yī)療單位后，家庭成員可通過手機(jī)App對(duì)自身的健康情況進(jìn)行查看或者醫(yī)療單位可在第一時(shí)間為使用者提供相關(guān)的幫助。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 中央控制器

為了確保系統(tǒng)擁有更加良好的穩(wěn)定性，選擇了STM32F103作為主控芯片。另外，智能馬桶的中央控制器主要通過FreeRTOS系統(tǒng)運(yùn)行，F(xiàn)reeRTOS系統(tǒng)具有兼容性高、功耗低等優(yōu)勢(shì)，可根據(jù)不同任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)定進(jìn)行快速切換，及時(shí)響應(yīng)用戶操作，同時(shí)在發(fā)生故障時(shí)起到保護(hù)作用。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸與通信

在選擇數(shù)據(jù)傳輸與通信時(shí)，為了進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋憬菪?，選擇了基于紫蜂無線上網(wǎng)協(xié)議的無線傳感技術(shù)（如圖3所示），相較于其他無線技術(shù)，雖然該技術(shù)僅能進(jìn)行短距離的傳輸，但其優(yōu)勢(shì)在于功耗極低，因此用于智能馬桶的設(shè)計(jì)之中，能夠在確保滿足數(shù)據(jù)傳輸需求的基礎(chǔ)上，有效降低能耗。與此同時(shí)，該技術(shù)的延時(shí)相對(duì)較短，能夠較好地滿足即時(shí)通信和瞬間反應(yīng)的需求，有利于提升客戶使用體驗(yàn)。另外，該技術(shù)有著較強(qiáng)的靈活性且容量極大，不僅能夠輕松地對(duì)200個(gè)以上的設(shè)備進(jìn)行控制，避免多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)混亂情形的發(fā)生;且能夠根據(jù)具體需要對(duì)設(shè)備數(shù)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)增減。最后，該技術(shù)符合國家多重監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足，智能馬桶安全性的需求。在通信模塊的選擇上，為了豐富通信方式選擇了ZXGM18G技術(shù)，同時(shí)使用了AT技術(shù)進(jìn)一步強(qiáng)化了對(duì)于設(shè)備的控制力度，有效滿足了多方式遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)通信的要求。

2.3 電源

為進(jìn)一步降低智能馬桶的能耗，開關(guān)電源、電池等多種電源供電是該次電源模塊設(shè)計(jì)的主要標(biāo)準(zhǔn)，在具體設(shè)計(jì)的過程中，為了實(shí)現(xiàn)智能馬桶的完整功能，除了選擇傳統(tǒng)開關(guān)供電的模式以外，同時(shí)在智能馬桶的內(nèi)部安裝了電池組，當(dāng)停電時(shí)，智能馬桶可自動(dòng)切換到電池組實(shí)現(xiàn)無電沖水，以此確保智能馬桶能夠始終正常使用。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在對(duì)智能馬桶的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，基本原則在于滿足客戶的使用便利性需求，對(duì)此，除了應(yīng)當(dāng)根據(jù)客戶的使用習(xí)慣對(duì)每個(gè)程序進(jìn)行優(yōu)化以外，還應(yīng)當(dāng)保留一定的調(diào)整空間，確?？蛻裟軌蚋鶕?jù)使用過程中的實(shí)際體驗(yàn)，對(duì)智能馬桶的相關(guān)參數(shù)、模式等進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整?；谏鲜龇治觯敬沃悄荞R桶的設(shè)計(jì)選擇了FreeRTOS系統(tǒng)開發(fā)軟件，一方面能夠有效降低開發(fā)使用成本、降低使用功耗;另一方面，能夠提升系統(tǒng)軟件的穩(wěn)定性和靈活性，保證整個(gè)設(shè)備良好的性能。在網(wǎng)絡(luò)通信方面，選擇了GPRS技術(shù)，這有利于提升設(shè)備信息反饋及時(shí)性，避免延遲等問題的發(fā)生。另外，在上述軟件技術(shù)的支持下，用戶可通過手機(jī)APP和智能手環(huán)及時(shí)了解智能馬桶的使用情況和自身的健康狀況;最后，智能馬桶也可自動(dòng)識(shí)別智能手環(huán)內(nèi)成員的各項(xiàng)信息并自動(dòng)根據(jù)成員習(xí)慣對(duì)相關(guān)馬桶參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化，確保用戶得到良好的使用體驗(yàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，家居物聯(lián)網(wǎng)化是未來家居發(fā)展的重要方向，相較于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，該文所論述的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能馬桶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有更簡(jiǎn)化、更精密的優(yōu)勢(shì);與此同時(shí)，遠(yuǎn)程控制技術(shù)的加入，能夠更加有效地滿足家庭成員對(duì)智能馬桶進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制的要求。在未來的發(fā)展中，可將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步應(yīng)用到其他智能家居的設(shè)計(jì)與研發(fā)之中。

參考文獻(xiàn)

[1]周風(fēng)龍.以物聯(lián)網(wǎng)為核心的智能家居控制系統(tǒng)研制[J].建材與裝飾，2019（17）：291-292.

[2]畢贛斌，何勇，趙詩辭.基于ZigBee技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].計(jì)算技術(shù)與自動(dòng)化，2017，36（1）：74-77.

[3]無錫韓非裝飾工程有限公司.裝修智能化物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)：中國，CN201610795678.2[P].2017-02-15.

[4]魔水科技（北京）有限公司.一種基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析智能馬桶蓋：中國，CN201810231745.7[P].2018-08-21.

[5]閆一航.物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的智能家居發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J].通訊世界，2019，26（2）：216-217.