物聯(lián)網在智能家居中的應用探索

羅萬銀 羅萬金 任杰

摘 要：近年來隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展，在日常家居系統(tǒng)設計過程中互聯(lián)網技術的運用逐漸成熟，本文深入闡述了智能家居系統(tǒng)、微處理器和傳感單元的連接、智能網關架構以及運用音視頻處理的具體情況，闡述了智能網關的安全性，希望可以的相關從業(yè)者提供一定的參考。

關鍵詞：物聯(lián)網;智能;家居;設計;軟件;硬件

1智能家居系統(tǒng)特點與設計

以物聯(lián)網作為基礎設計的智能軟件系統(tǒng)，相比物聯(lián)網現(xiàn)有家具來說采用了ARm9嵌入式系統(tǒng)，并且能夠以計算機信息技術作為基礎，依賴TCP/IP進行數(shù)據(jù)傳輸，應用于系統(tǒng)能夠對其成本、功能、可靠性指標具有較高要求的計算機系統(tǒng)，可利用現(xiàn)有的光照、溫度、有毒氣體檢測數(shù)據(jù)的智能傳感器，同時借助視頻處理、網絡訪問、語音識別等技術，可實現(xiàn)智能家居之間的人機交互能力，利用該系統(tǒng)實現(xiàn)遠程人機交互，不僅局限于短信報警方式等一些短時通信，而且能夠進入互聯(lián)網，實現(xiàn)視聽語音操控為一體的實時性交互。

2系統(tǒng)架構分析

首先從系統(tǒng)的組成上來看，智能家居系統(tǒng)主要包括繼電器、嵌入式微處理器，這兩者相互連接的家用電器部分，能夠將所涉及的數(shù)據(jù)傳輸給MPU和與其相連接的人機交互設備、安全檢測設備、智能感知設備、家庭網關，并能夠充分利用網絡通信技術、IP通信技術，實現(xiàn)自動感知、遠程監(jiān)控操作、智能安防為一體的結構。智能家電部分其任務主要是為人們提供更加舒適便捷的家庭生活環(huán)境，對于一些比較耗時的任務可以借助這些系統(tǒng)完成，比如安全監(jiān)測裝備能夠與智能感知裝備使用處理家庭和室內的安保感知任務;抓取移動圖像，利用紅外線提高安防可靠性，遠程人機交互可接受網關傳輸協(xié)議使用戶可以遠程實時掌控自家狀態(tài)。

從系統(tǒng)的運行方式上來看，主要是為人們提供更加舒適安全高效的家庭生活，利用這種智能家居系統(tǒng)可以通過嵌入式系統(tǒng)、底層檢測設備、無線局域網進行有效連接，并實現(xiàn)遠程監(jiān)控效果，嚴格遵守網絡傳輸協(xié)議的規(guī)則，利用自動組網的方式比較簡便，而且能夠確保數(shù)據(jù)在傳輸中的安全性。在網絡安全方面對家庭網管進行特殊化處理，可滿足人們的訪問需求。在家具中應用了智能化傳感器可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸處理，并將其與家用電器進行連接，同時用戶還可以訪問網關所在服務器，手動控制開關或者也可以通過智能語音的方式進行控制，視頻采集可通過抓取運動中的物體并自動報警，報警信息可通過網絡的方式以圖形文字傳輸給用戶，進而能夠使用戶了解家具的實時狀態(tài)，為人們提供了人機交互平臺，能夠向人們提供目前系統(tǒng)所儲存的數(shù)據(jù)庫中，各用電器的運行狀態(tài)以及其他設備的室內信息等。人機對話網絡平臺，影像平臺，家居反饋平臺，這3種平臺互相融合，能夠完成目前家居狀態(tài)的實時控制檢測。除此之外，網絡檢測控制也是在完成用戶身份驗證之后具備的權限經加密處理之后，可以將用戶的身份證號密碼儲存到相應的數(shù)據(jù)庫中。為能夠提高安全性，一旦出現(xiàn)網絡連接中斷問題，所有處于工作狀態(tài)的用電器都會斷電，可防止由于安全事故出現(xiàn)意外，同時對于一些家居網絡、硬件電路采取了過電流保護功能，可有效防止用電器發(fā)生故障，導致出現(xiàn)安全隱患。

3 硬件設計

從智能感知節(jié)點，在硬件方面的設置上來看，該節(jié)點主要包括智能感知，智能電器，這兩個部分也是系統(tǒng)節(jié)點的設計，由于生產成本較低，而且信息在傳輸過程中具有較高的安全性、可靠性、延時較短，可以進行工作頻道的選擇，因此研究人員開發(fā)了ZigBee網絡通信技術，可以通過利用芯片可實現(xiàn)網絡通信技術模塊組網，并將其作為中心點的拓撲結構，該能夠用于室內短距離傳輸，然而對于一些傳輸量較大的用戶來說可采用簇狀網絡架構信息傳輸，該系統(tǒng)利用星形結構，并且中心節(jié)點為控制器，各感知模塊，家用電器能夠被認為分支其可與中心節(jié)點進行有線連接，這種連接方式消耗能量較低，能夠實現(xiàn)不同感知模塊低延時的通信效果。

4軟件實現(xiàn)

從系統(tǒng)前端設計來看，基于當前現(xiàn)代教學理念的設計也要求遵循低碳、環(huán)保的原則，需要對現(xiàn)代家居進行智能化革命戰(zhàn)爭，系統(tǒng)中所涉及的傳感單元采集，數(shù)據(jù)傳入，設計系統(tǒng)，周期運行工作系統(tǒng)的不同傳感元件狀態(tài)，可分為休眠和工作狀態(tài)，當進入運行工作時間之后，會接收到用戶端的指令信息，傳感終端節(jié)點接收信號之后等待作為協(xié)調器節(jié)點的服務器，能夠用于各節(jié)點數(shù)據(jù)的收集工作。將所收集的數(shù)據(jù)利用網絡傳輸給相應的MPU，各傳感節(jié)點工作周期是由系統(tǒng)時鐘來控制的，網絡拓撲結構包括協(xié)調器、路由器、傳感節(jié)點，基于ZigBee協(xié)議的網絡層源碼，物理層可用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集傳輸。利用ARm902T版本能夠實現(xiàn)多任務操作及多線程的有效控制，可將編號的電路部分程序驅動程序寫入TQ2440中。反饋平臺是利用數(shù)據(jù)庫所記錄的家居運行狀態(tài)，能夠使用戶遠程掌握目前家庭的實際情況。抓取運動物體檢測以及語音交互，針對圖像在處理過程中需要結合所處于運動狀態(tài)的物體特點，將家居飾品監(jiān)控為動靜止狀態(tài)時，此時的圖像中間差較小，采用運動估算法的方式能夠在畫面找到唯一變化，設定閾值之后當運動估值快矢量高于干預值，系統(tǒng)會發(fā)出報警信號，實現(xiàn)圖像處理的非法入侵檢測。該檢測能夠有效彌補傳感元件在檢測上的不足之處，針對這種運動估計方式，目前圖像處理算法能夠將視頻中的幀分成不同值塊。針對目前幀的運動估值塊在給定范圍內，依據(jù)塊匹配準則找到相應塊及匹配塊，匹配塊和目前塊相對移動及運動矢量，如果該矢量較大時則系統(tǒng)可被判定為非法入侵。

5結語

當前在當前智能家居作為物聯(lián)網現(xiàn)代傳感網絡的應用以及多種通信技術的應用，使智能家居系統(tǒng)逐漸融入到人們的現(xiàn)代生活中，作為智能家居的研究，基于互聯(lián)網為基礎的網絡訪問成本，安全以及不同信號傳輸實時性等方面還需要進一步深入探究。

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