物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人們的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用程度不斷加深，應(yīng)用范圍更加廣泛，給人們的生活提供了更大的便利。傳感器技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等結(jié)合，能更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居的監(jiān)控，形成高效、舒適、環(huán)保的家居日常事務(wù)管理系統(tǒng)。文章主要就物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)在智能家居中的具體應(yīng)用展開(kāi)討論。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù);智能家居;應(yīng)用

0 ? 引言

互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，帶動(dòng)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)、傳感器技術(shù)的融合發(fā)展，形成了可以將用戶端擴(kuò)展到物品之間，并實(shí)現(xiàn)彼此信息交換的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、音視頻等技術(shù)，可以將家庭使用的電器設(shè)施集成于同一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，從而形成整體的管理系統(tǒng)，具有廣闊的發(fā)展前景，因此需要加深對(duì)其研究。

1 智能家居和傳感器作用概述

1.1? 智能家居系統(tǒng)

信息技術(shù)的高速發(fā)展，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了智能家居系統(tǒng)，主要是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，將其應(yīng)用到日常生活中，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信等數(shù)字技術(shù)與家居設(shè)備的聯(lián)系，聯(lián)合使用多項(xiàng)新技術(shù)，為居住者創(chuàng)建更加舒適、便捷的居住環(huán)境[1]。智能家居系統(tǒng)是智能化生活的重要組成部分，系統(tǒng)可以借助互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端設(shè)備等拓展原有的控制方式，通過(guò)虛擬網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)和控制，從而形成一體化的智能系統(tǒng)。

1.2? 傳感器在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的作用

傳感器是一種感應(yīng)裝置，主要是通過(guò)物體檢測(cè)過(guò)程中對(duì)外界環(huán)境變化產(chǎn)生感應(yīng)，并借助數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的控制。傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化，將傳感器對(duì)外界變化反應(yīng)的感知并獲取的數(shù)據(jù)傳遞給物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確。物聯(lián)網(wǎng)主要是除了人與人之間信息傳遞之外的一種物體之間的連接方式，要推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，對(duì)傳感器的依賴性較大，這主要是因?yàn)槲矬w之間信息測(cè)量、分析控制都需要借助傳感器才能實(shí)現(xiàn)[2]。物聯(lián)網(wǎng)中感知層是最重要的部分，也是數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)所在，因此傳感器是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵，自動(dòng)化流程發(fā)展中，流程的控制、安全及管理等系統(tǒng)都會(huì)使用到傳感器測(cè)量和分析。將傳感技術(shù)與其他軟件分析技術(shù)結(jié)合，能確保信息傳播更加可靠和準(zhǔn)確。通過(guò)傳感器，物聯(lián)網(wǎng)可獲取環(huán)境動(dòng)態(tài)變化信息，為應(yīng)用系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2 物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

2.1? 微型化

時(shí)代不斷發(fā)展，人們?cè)絹?lái)越追求物體的微型化，這也是時(shí)代發(fā)展的必然之路，如從開(kāi)始的固定電話，到如今的智能手機(jī)，都是微型化方向轉(zhuǎn)變發(fā)展的體現(xiàn)。微型傳感器也逐漸進(jìn)入人們的生活，當(dāng)前很多微型設(shè)備都采用了硅構(gòu)成，其重量相對(duì)較輕，且具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，在節(jié)約資源的同時(shí)也大大降低了傳感器的體積，微型傳感器的應(yīng)用范圍逐漸廣泛，改變了人們的生活方式，也促進(jìn)了我國(guó)電子設(shè)備的自動(dòng)化發(fā)展[3]。

2.2? 智能化

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器技術(shù)的融合發(fā)展，推動(dòng)了傳感器的智能化，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電子設(shè)備更科學(xué)地控制，對(duì)電視、冰箱等家電進(jìn)行智能化和感應(yīng)操作，為人們的生活提供便捷。

2.3? 多功能化

傳感器技術(shù)能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的多功能化，在工業(yè)發(fā)展、智能家居等方面發(fā)揮著重要作用。多功能傳感器優(yōu)點(diǎn)顯著，靈活度較高，這比單個(gè)的傳感系統(tǒng)更加準(zhǔn)確，能實(shí)現(xiàn)傳感器和物聯(lián)網(wǎng)之間更好地連接，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行[4]。

2.4? 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能將不同設(shè)備借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)加以連接，從而更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的交流，更符合傳感器對(duì)外界環(huán)境的感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電器的協(xié)作，從而帶動(dòng)智能家居的發(fā)展，也推動(dòng)傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。

3 智能家居系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)思路

3.1? 總體設(shè)計(jì)

智能家居系統(tǒng)主要是家電之間的連接，確保家居整體統(tǒng)一，并由外部網(wǎng)絡(luò)朝著智能家居實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳遞，最終為外部網(wǎng)絡(luò)提供信號(hào)。智能家居主要是對(duì)家電、燈光系統(tǒng)、防盜安全系統(tǒng)等加以控制。在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要確保網(wǎng)絡(luò)通暢，結(jié)合傳感系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)用，確保整個(gè)系統(tǒng)的完整性。

3.2? 硬件設(shè)計(jì)

智能家居系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)多是借助電腦編輯芯片實(shí)現(xiàn)的，主要是確保智能家居系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還需要對(duì)電路圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不同電器設(shè)備的連接，確保硬件系統(tǒng)的完整性。

其一是濕度傳感器。當(dāng)前人們對(duì)室內(nèi)空氣濕度的要求較高，智能居家系統(tǒng)中，可以借助傳感器系統(tǒng)實(shí)時(shí)感知和測(cè)量室內(nèi)空氣的濕度，并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)計(jì)算機(jī)命令，指揮加濕器對(duì)室內(nèi)進(jìn)行加濕處理，從而確保室內(nèi)濕度正常，給人們創(chuàng)建舒適的室內(nèi)居住環(huán)境[5]。

其二是火警監(jiān)測(cè)。建筑的安全性對(duì)用戶的安全性有重要的意義，火警監(jiān)測(cè)是智能家居的重要部分，能借助熱敏電阻，對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，判斷室內(nèi)是否著火，這就需要傳感器具有較強(qiáng)的靈敏度，一旦出現(xiàn)火情，必須第一時(shí)間通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)向火警報(bào)警，開(kāi)窗通風(fēng)，確?；鹁艿谝粫r(shí)間抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，降低損失，確保人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

其三是煤氣檢測(cè)。煤氣安全事故比較常見(jiàn)，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生了很大威脅，要預(yù)防煤氣泄漏，可以借助傳感器技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)?？稍谑覂?nèi)安裝一氧化碳感應(yīng)器，當(dāng)煤氣濃度過(guò)高時(shí)，傳感器會(huì)將信號(hào)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳輸給電腦系統(tǒng)，報(bào)警裝置發(fā)出警報(bào)，提醒用戶及時(shí)處理，確保家庭安全，減少安全事故的發(fā)生[6]。

其四是末端控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。硬件結(jié)構(gòu)中，末端控制節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，主要是結(jié)合智能網(wǎng)管系統(tǒng)的指令要求，對(duì)智能家電的開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，并利用為控制單元，集中控制繼電器控制智能家電。執(zhí)行模塊電路設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可以直接使用核心芯片繼承的MCU。

3.3? 系統(tǒng)子模塊的設(shè)計(jì)

一是，智能家居照明系統(tǒng)。智能家居照明系統(tǒng)的發(fā)展速度較快，對(duì)傳統(tǒng)的照明方式進(jìn)行不斷優(yōu)化，能實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具多樣化的控制，并根據(jù)室內(nèi)光線變化和需要，調(diào)整燈光的強(qiáng)度，通過(guò)傳感器的感應(yīng)系統(tǒng)對(duì)房屋情況進(jìn)行調(diào)整，在無(wú)人情況下能自動(dòng)關(guān)燈，節(jié)約能源。當(dāng)前，智能燈光系統(tǒng)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合，可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)燈光的有效控制，確保屋內(nèi)燈光系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

二是智能家居安防系統(tǒng)。家居安防系統(tǒng)在當(dāng)前時(shí)代發(fā)展中逐漸興起和發(fā)展，其主要是確保房屋居住者的安全，包括感應(yīng)階段和報(bào)警階段，借助物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)技術(shù)，對(duì)房屋電器進(jìn)行監(jiān)控，并將監(jiān)控信息轉(zhuǎn)換成信號(hào)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)傳輸給電腦，人們可以通過(guò)電腦、移動(dòng)終端設(shè)備等了解室內(nèi)環(huán)境的實(shí)時(shí)變化情況。確保居家安全，也能減少意外事故的發(fā)生。

三是智能家居控制系統(tǒng)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器技術(shù)，對(duì)室內(nèi)電器加以控制，只有建立完整、系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的科學(xué)化管理，并對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，減少住戶的擔(dān)心，能通過(guò)手機(jī)等對(duì)室內(nèi)電器設(shè)備進(jìn)行控制操作，如預(yù)約加熱水、溫度調(diào)節(jié)等，都是智能家居控制系統(tǒng)的重要體現(xiàn)，在推動(dòng)智能家居發(fā)展方面起到了積極作用。

4 傳感器在智能家居中的具體應(yīng)用

智能家居也叫智能住宅，是在居住環(huán)境中安裝的智能家居系統(tǒng)。通過(guò)綜合布線、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等，家居生活中的智能化設(shè)備可加以聯(lián)系。智能家居具有小數(shù)據(jù)量傳輸、實(shí)時(shí)性信息較多、數(shù)據(jù)安全可靠性較強(qiáng)等特點(diǎn)，近年來(lái)，隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、ZigBee技術(shù)的發(fā)展，提升了家庭網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展水平。

ZigBee智能家居系統(tǒng)比較常見(jiàn)，其主要包括了協(xié)調(diào)器、控制器、傳感器等節(jié)點(diǎn)，其核心板是ZLG致遠(yuǎn)電子結(jié)合多年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)發(fā)展和用戶的實(shí)際需求，最終形成的一系列多個(gè)不同層次的處理器，同時(shí)結(jié)合穩(wěn)定、可靠的ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，能支持用戶進(jìn)行相關(guān)系列無(wú)線產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā)[7]。這種產(chǎn)品的最大特點(diǎn)便是用戶可以通過(guò)AMetal軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，將自身的創(chuàng)意和想法快速地轉(zhuǎn)化為具體的產(chǎn)品，在很大程度上簡(jiǎn)化了無(wú)線產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程，確保產(chǎn)品快速投入市場(chǎng)，簡(jiǎn)化其開(kāi)發(fā)過(guò)程，大大提升了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在應(yīng)用中能給人們提供智能化、舒適安全的家庭環(huán)境，也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息監(jiān)控。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)調(diào)器、傳感器及控制節(jié)點(diǎn)的核心部分是板射頻電路，射頻部分中的功能底板是雙層板，為了節(jié)約成本可對(duì)其進(jìn)行分離，將核心板通過(guò)雙排插針的形式插入到功能底板中，而在其天線連接方式上，可以選擇SMA天線，增強(qiáng)信號(hào)。ZigBee設(shè)備根據(jù)其功能可以分為3種，包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)。其中網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和路由節(jié)點(diǎn)都是FFDA，能跟任何節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，而終端節(jié)點(diǎn)是RFD。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)居住環(huán)境的質(zhì)量要求越來(lái)越高，智能化家居系統(tǒng)的應(yīng)用程度不斷加深，融合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭電器設(shè)備更好地控制，要重視對(duì)其應(yīng)用的研究。

[參考文獻(xiàn)]

[1]趙新岳.傳感器加速物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2020（22）：132-134.

[2]肖順華.基于物聯(lián)網(wǎng)的家居安防系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)，2020.

[3]陳偉雄.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下智能家居系統(tǒng)的思考[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2020（12）：27-28.

（編輯 何 琳）

Application of Internet of Things sensor technology in smart home

Zhang Taolin

（Yunnan Energy Vocational and Technical College， Qujing 655000， China）

Abstract：With the continuous development of science and technology and information technology， the application of Internet of Things technology in people’s production and life is deepening， and the application range is wider， which provides greater convenience for people’s life. The combination of sensor technology and Internet of Things technology can better realize the monitoring of smart home and form an efficient， comfortable and environment-friendly furniture daily affairs management system. This paper mainly discusses the specific application of Internet of Things sensing technology in smart home.

Key words：Internet of Things;sensing technology; smart home

作者簡(jiǎn)介：張?zhí)伊郑?982— ），男，云南羅平人，講師，本科;研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。