基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

◆李金霞

（天津工業(yè)職業(yè)學(xué)院 天津 300400）

1 物聯(lián)網(wǎng)智能家居技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)階段物聯(lián)已經(jīng)成為一種綜合的信息技術(shù)，并且以其優(yōu)勢所在成功激起了信息產(chǎn)業(yè)第三次革命浪潮，世界各國尤其是發(fā)達國家已經(jīng)將發(fā)展重點放在該技術(shù)之上，由此可見該技術(shù)在政治、軍事、社會以及經(jīng)濟等領(lǐng)域都有著非常重要的作用，在現(xiàn)在以及未來都會對人類生活產(chǎn)生翻天覆地的影響。物聯(lián)網(wǎng)，對其名字進行分析，其實就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，而這其中有兩個含義的：首先是對該項技術(shù)基礎(chǔ)的詮釋，即互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，但物聯(lián)網(wǎng)雖然尊重互聯(lián)網(wǎng)的核心地位，但又在互聯(lián)網(wǎng)之上按照我們的實際需要進行適當(dāng)延伸；其次，使得物體與物體之間聯(lián)系更加緊密，通過客戶端實現(xiàn)其之間的信息交流與互動?？偠灾锫?lián)網(wǎng)技術(shù)就是通過全球定位系統(tǒng)、激光掃描信息傳感設(shè)備、光感應(yīng)設(shè)備以及PFID 等技術(shù)按照相關(guān)協(xié)議，將互聯(lián)網(wǎng)加持在想要的物體上，并實現(xiàn)信息互通，從而完成對該物體的監(jiān)控、識別、跟蹤與定位等把控工作的一種網(wǎng)絡(luò)。在物聯(lián)網(wǎng)上其實存在著數(shù)量龐大的并且種類繁多的傳感器，其實這一個傳感器就是一個信息源，而不同傳感器所能夠捕獲的信息格式與內(nèi)容也大不相同。并且傳感器所能夠接受的數(shù)據(jù)具備實時性，能自發(fā)按照設(shè)定好的周期開展信息采集工作，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進行不斷更新，其最終效果就是為了實現(xiàn)物與物、人與物、物與網(wǎng)之間的實時連接，開展更為高效、便利的管理與把控。

“智能家居”通常情況下又被稱之為智能住宅，其利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機技術(shù)以及綜合布線技術(shù)等，建立并不斷健全一個涵蓋了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、家庭安全防護、家庭自動化等系統(tǒng)組成的具有較高集成化的管理系統(tǒng)，從而為人們提供更為安全、便利、舒適的生活環(huán)境，提高生活品質(zhì)。隨著科技與經(jīng)濟的不斷發(fā)展，以及我國人民日益增長的物質(zhì)文化需求，使得人們更加注重生活品質(zhì)，很多人已經(jīng)不在將家居定義為自己日常生活的起居空間，更是交友娛樂、休閑歡愉的私人場所?，F(xiàn)階段隨著更多新技術(shù)被用于建筑領(lǐng)域，智能建筑、綠色建筑等現(xiàn)代化建筑理念的提出，以及相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，使得智能化觀念得以發(fā)展，受眾人群也越來越多，再加上建設(shè)部要求消費者在以自身需要為前提的情況下，有效推動建筑智能化以及家居數(shù)字化的發(fā)展，由此可見未來智能家居市場有著廣闊的發(fā)展前景。

其實智能家居是一個具有強大功能的系統(tǒng)，其中甚至包含遠程醫(yī)療診斷與護理、家庭影像系統(tǒng)、網(wǎng)上教育系統(tǒng)等，由此我們不難看出智能家居的總體目標就是充分利用各種家電設(shè)備、通信設(shè)備以及安防裝置連接到智能化系統(tǒng)中，從而更好對家庭內(nèi)的各個可控元素進行把控，有利于家庭設(shè)施的和諧統(tǒng)一，營建更加良好的居住環(huán)境。并且隨著現(xiàn)階段人們對于住宅智能化的不斷探索，使得家居系統(tǒng)不斷豐富，并且也更為繁雜，功能越來越全。在現(xiàn)階段智能家居技術(shù)所涉及的成本已經(jīng)得到了大幅度降低，再加上人們對于美好生活的向往與追求，該技術(shù)的市場需求量會越來越大。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)集成整體結(jié)構(gòu)與設(shè)計思想

本文主要講物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)分為三個大層次，即控制層、信息層、應(yīng)用層。控制層主要包含門禁系統(tǒng)、對講系統(tǒng)、消防系統(tǒng)以及安防報警系統(tǒng)等，將其控制在綜合系統(tǒng)模塊之中；信息層的主要功能就是將控制層中的主系統(tǒng)進行有效分類，其中主要涵蓋了消防子系統(tǒng)、智能安防子系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)等等；而應(yīng)用層的作用則是將所有系統(tǒng)進行集成化處理。通過這種方式使得每個系統(tǒng)中獨立的設(shè)備、功能與信息集中在一個相互連通、便于管理的統(tǒng)一系統(tǒng)之中，從保障系統(tǒng)內(nèi)子功能模塊的總控主機與現(xiàn)場控制的統(tǒng)一把控。使得各個智能子系統(tǒng)中的模塊設(shè)計更加可靠，并且大大提高其可擴展性與易維護性。

2.2 系統(tǒng)子模塊功能的設(shè)計

2.2.1 可視對講模塊

我們應(yīng)當(dāng)在家居入口處的適當(dāng)位置安裝門口主機，并且還應(yīng)配備送話器、揚聲器以及攝影機等設(shè)備，這樣才能夠確保來客與戶主之間的順暢視頻交流，對于明確訪客身份以及了解來訪目的有著非常重要的效果，如果戶主不再屋內(nèi)，戶主還可通過移動終端設(shè)備如手機等直接與訪客取得聯(lián)系，通過視頻的方式確認訪客身份，從而在本地可視對講功能的基礎(chǔ)上實現(xiàn)遠程可視對講功能。

2.2.2 門禁模塊

門禁模塊中的防盜門控制裝置主要采用非接觸可寫加密讀卡器實現(xiàn)對住宅進入人員的實時身份驗證，并且要在門禁模塊中設(shè)置出口按鈕、無線門磁、攝像頭等等，為戶主提供更加優(yōu)良的安全保障，避免戶主出門后非法人員伺機入內(nèi)，通過顯示裝置與記錄裝置對做好報警信息保存工作。

2.2.3 安防監(jiān)控與報警模塊

通過前端攝像機與嵌入式DVR 組成視頻剪口部分，在這個過程中DVR 發(fā)揮圖像保存與處理功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)對錄像數(shù)據(jù)的快速定位與回放以及網(wǎng)絡(luò)傳輸、聯(lián)動控制與報警輸出等較為先進的功能。在選擇前端攝像機的過程中主要采用無線網(wǎng)攝像機以及隱蔽攝像機等等，無線網(wǎng)攝像機通常情況下要安裝在客廳中較為合適的位置中，通過嵌入式系統(tǒng)，在不需要計算機的輔助下就能獨立完成有關(guān)工作，并且支持IP 通信等多種通信協(xié)議，用戶只需要通過電腦或是手機上網(wǎng)的形式，到相關(guān)IP 地址直接對家內(nèi)的攝像機進行訪問，用戶可隨時隨地對家內(nèi)情況進行觀察，并實現(xiàn)遠程操控的效果；隱蔽攝像機的安裝位置要保障隱蔽，并與門禁模塊、可視對講模塊共同使用。而智能報警部分主要由防區(qū)擴展模塊、報警主機等設(shè)備組成，而通常情況下報警主機要以無線報警為主；防區(qū)擴展要包含門窗無線被動紅外探測器，在室內(nèi)空間內(nèi)還應(yīng)有主動紅外對射探測器，在廚房還應(yīng)具備燃氣、溫感探測器等設(shè)備，這其中所有緊急報警裝置與探測器都需要與傳感模塊進行連接的，通過無線發(fā)射接收模塊將報警主機中應(yīng)處理探測器信息進行把控的，并最終實現(xiàn)無線報警與通信。

2.2.4 消防與聯(lián)動控制模塊

如果房屋建筑出現(xiàn)火災(zāi)，那么火災(zāi)探測器能夠與報警按鈕進行高效聯(lián)動，并將火災(zāi)信息快速傳遞到火災(zāi)報警器之中，從而達到快速激活消防聯(lián)動裝置的效果的，隨后裝置會自動化找尋失火地點，并對其進行相應(yīng)處理，并且還能實現(xiàn)自動撥打火警電話，進一步提高滅火效率與信息傳遞速度，在火災(zāi)發(fā)生后能夠及時處理，切實保障用戶的生命財產(chǎn)安全。

2.2.5 智能照明控制模塊

該模塊主要是通過通信技術(shù)、數(shù)字調(diào)光技術(shù)以及計算機技術(shù)等作為輔助，并以集散控制技術(shù)為核心而形成該系統(tǒng)的主要包含了開關(guān)控制模塊、場景控制與智能控制面板以及傳感器等裝置搭配而成的，這樣能夠提高照明系統(tǒng)的自動化水平，使其向智能化方向不斷發(fā)展。比如說，我們能夠在室內(nèi)布置多條照明回路，在對每條回路的亮度以及呈現(xiàn)顏色的不同對室內(nèi)整體燈光環(huán)境進行把控，從而烘托出不同的室內(nèi)氛圍，并且用戶可根據(jù)自己的喜好，短時間內(nèi)實現(xiàn)對室內(nèi)燈光環(huán)境的變化與把控，并且在場景切換的過程中，還能通過燈光的柔和變化來提高環(huán)境藝術(shù)效果，營造出更加舒適的室內(nèi)環(huán)境，合理運用光元素達到似真似幻、美輪美奐的效果。通過開關(guān)控制模塊，使得移動與人體傳感器在對人體紅外線進行檢測的基礎(chǔ)上，做到人來燈亮、人走燈滅的效果，并且通過亮度傳感器還可實現(xiàn)亮度控制效果，根據(jù)室外光線強度的變化對室內(nèi)光線進行調(diào)整，既能夠保障人眼不被強光傷害，創(chuàng)建讓人感覺更加舒適的光環(huán)境，還能起到節(jié)約能源的效果，除此之外，用戶還能通過紅外遙控器實現(xiàn)對燈光的直接控制。在智能照明模塊中加時間控制器還能使燈光按照我們既定規(guī)律呈現(xiàn)出不同變化，并采用各種方式對燈光進行把控，有效規(guī)避燈具的冷態(tài)沖擊，起到提高燈具壽命的效果，并且通過對燈光強度的有效調(diào)節(jié)以及和移動傳感器的協(xié)同使用，其節(jié)能效果十分明顯。

2.2.6 家電智能控制模塊

新型智能家電系統(tǒng)主要是利用無線傳感技術(shù)、射頻識別技術(shù)以及智能控制技術(shù)將我們?nèi)粘Ｉ钪谐３Ｓ玫降碾娖髟O(shè)備，比如電腦、音響、熱水器、電冰箱、電視機、洗碗機、洗衣機、空調(diào)等設(shè)備進行把控，將需要把控的每種設(shè)備進行編碼并將其統(tǒng)一到一個相應(yīng)訪問地址中，從而保障中央控制器、家電設(shè)備以及萬能遙控器之間的無線通信。通過該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對家電設(shè)備的實時監(jiān)控與調(diào)節(jié)管理，用戶直接通過手機上網(wǎng)或電腦上網(wǎng)的方式對已經(jīng)過處理的家電設(shè)備進行操控。除此之外，通過中央控制器對各種家電進行集中管理，我們可通過中央控制器中的相關(guān)功能界面設(shè)置一些常用的家電工作指令，進一步提高智能化水平。比如用戶能夠通過手機直接對空調(diào)進行控制，讓空調(diào)開啟、關(guān)閉，或者進行模式調(diào)節(jié)與溫度設(shè)定等等；如果冰箱內(nèi)的食物要吃完了，還能通過短信形式及時提醒用戶進行購買；洗衣機能夠直接根據(jù)滾筒內(nèi)的衣服數(shù)量已經(jīng)污濁程度直接對洗衣液的劑量以及洗滌時間進行控制；智能沙發(fā)則能按照用戶身體的疲勞程度進行按摩等等。

3 結(jié)束語

綜上所述，我們不難看出物聯(lián)網(wǎng)對智能化家居系統(tǒng)設(shè)計工作的重要促進作用，本文通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究采用系統(tǒng)集成以及模塊化的設(shè)計思維方式，采用較新的通信技術(shù)對一整套具備家居安防監(jiān)控功能、家居智能等為一體的操作更為便捷、功能更加齊全的智能家居系統(tǒng)。相關(guān)工作者應(yīng)在結(jié)合實際項目情況的前提下，采取合理的方式做好設(shè)計工作，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對智能家居系統(tǒng)的進一步完善，更好發(fā)揮其現(xiàn)實意義，為更多人營建良好的居住環(huán)境而努力。