智能家居控制系統(tǒng)的軟件設計

陳德君

摘 要隨著科技水平的不斷提高，智能化運用于家居環(huán)境中已成為一種必然趨勢。智能化家居是利用無線網(wǎng)絡、計算機、信息、通信以及系統(tǒng)化模塊等綜合運用于家居，形成的智能化家居控制系統(tǒng)。本文就分別針對智能化家居的特色，智能化家居的照明控制系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、安保監(jiān)控報警系統(tǒng)等的軟件設計以及軟件程序的調(diào)試應用，展開深入地分析。

【關鍵詞】智能家居 家電控制 系統(tǒng)開發(fā) 軟件設計 研究

隨著科技文化以及經(jīng)濟水平的不斷提升，人們對舒適、快捷、安全的家居環(huán)境追求的渴望日益增加。而計算機軟件設計開發(fā)的飛速發(fā)展為智能化家居理念，注入無窮的力量也帶來了無限的希望。智能化家居也是近年來剛興起的新理念，這一理念充分顯示了人們對智能化居家環(huán)境的追求。智能化家居隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展以及無線網(wǎng)絡的出現(xiàn)，逐步進入無線網(wǎng)絡控制時代。智能家居主要由無線網(wǎng)絡、計算機、網(wǎng)絡信息、網(wǎng)絡通信以及系統(tǒng)化模塊等綜合運用于家居，形成的智能化家居控制系統(tǒng)。智能家居控制系統(tǒng)主要有智能化照明控制系統(tǒng)、智能化安保監(jiān)控報警系統(tǒng)、智能化家電控制系統(tǒng)、智能化編程定時系統(tǒng)、智能化室內(nèi)環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)以及室內(nèi)外遠程操控系統(tǒng)等。下面我們就針對智能家居控制系統(tǒng)軟件設計開發(fā)以及軟件調(diào)試進行研究。

1 智能化家居控制系統(tǒng)的特色

隨著智能化的不斷發(fā)展，智能家居理念應運而生。智能家居這一理念的提出目的就是：利用多功能化的智能服務為家庭帶來環(huán)保、舒適、便捷、安全的居家環(huán)境。這樣的居家環(huán)境不僅能給人們帶來高效舒適的生活，也能幫助家庭成員保持交流的暢通，優(yōu)化家庭的生活方式，幫助我們合理安排時間節(jié)省時間，增強居家環(huán)境的安全性。這些目標、這些優(yōu)點的進一步實現(xiàn)，無一不需要智能化控制系統(tǒng)來進行操控運行。因此智能化家居控制系統(tǒng)作為智能化家居的的核心，其重要性也是不言而喻了。

然而傳統(tǒng)的智能化家居在遠程操控上的具有控制效率低、控制方式單一等缺點。隨著無線網(wǎng)絡以及物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，我們就能將檢測系統(tǒng)控制系統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)有機的結(jié)合在一起進行研究，彌補傳統(tǒng)的智能家居在控制系統(tǒng)上的不足。智能化家居控制系統(tǒng)需要結(jié)合各種模塊進行開發(fā)設計，下面我們就針對智能化家居的核心內(nèi)容，智能化家居控制系統(tǒng)的模塊分類、各大模塊控制系統(tǒng)的軟件設計開發(fā)等方面展開論述研究。

2 智能家居控制系統(tǒng)的分類以及軟件設計研究

智能家居控制系統(tǒng)由軟件和硬件系統(tǒng)結(jié)合構(gòu)成，這里我們可以把硬件比作我們的身體軀干，軟件就是我們的大腦。那么正常運行的基礎是硬件，進行分析操控、發(fā)布命令的主要部分是軟件系統(tǒng)控制。智能化家居控制系統(tǒng)主要分為照明控制系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、安保監(jiān)控報警系統(tǒng)等。下面分別對各類控制系統(tǒng)進行分析以及各類智能家居控制系統(tǒng)的軟件設計研究。

2.1 照明控制系統(tǒng)以及控制軟件設計

一天內(nèi)有一半時間屬于夜晚，因此照明控制系統(tǒng)對于智能化家居控制系統(tǒng)來說是必不可少的。照明控制系統(tǒng)主要包含各類照明燈具、光敏感應器、聲敏感應器、單片機系統(tǒng)、輸入輸出控制器、紅外傳感器以及電線等構(gòu)成。

照明系統(tǒng)的核心就是單片機，在這里單片機是整個系統(tǒng)的終端控制芯片，可以進行數(shù)據(jù)采集分析以及發(fā)布數(shù)據(jù)命令來完成人們的智能化網(wǎng)絡操作等。紅外感應器以及光敏感應器是用來檢測光的強度和是否有人，以此來產(chǎn)生分辨信息輸入到單片機控制系統(tǒng)，來控制照明系統(tǒng)的開關。光敏和聲敏器件可以構(gòu)成一個對光強度和聲控相結(jié)合的智能化照明模塊。首先，要連接好控制線路，以及各個感應器的正確安裝，然后通過串聯(lián)、并聯(lián)或者串并聯(lián)相結(jié)合的方式，就可以令這幾類照明系統(tǒng)的選擇具有可操控性。可以通過控制系統(tǒng)的軟件進行調(diào)控命令的發(fā)布，分別控制或者一起控制都是可供選擇，可供調(diào)控的。

2.2 家電控制系統(tǒng)以及家電控制系統(tǒng)的軟件設計

舒適的居家環(huán)境內(nèi)，各類家電的使用是必不可少的。常用家電主要有空調(diào)、冰箱、電視、洗衣機、熱水器以及各類廚具等等。現(xiàn)如今家電可謂是琳瑯滿目，品類眾多，功能眾多，讓我們無法很好的選擇品類，很好的運用其功能。這時我們就可以設計一款軟件，配合相應的家電控制系統(tǒng)來完成對各類家電的智能化使用。

家電控制系統(tǒng)由各類家電、數(shù)據(jù)采集器、輸入控制器、單片機系統(tǒng)、輸出控制器、智能開關以及線路等相應器件構(gòu)成。現(xiàn)今各類家電中，大多數(shù)家電已具有單獨的智能化操控系統(tǒng)，如空調(diào)、電視、洗衣機、熱水器等都有各自的智能化操控模塊。因此對于家電控制系統(tǒng)我們要做的就是如何把這些單獨的小模塊給并入到一個整體之中。這時，數(shù)據(jù)采集器的作用就凸顯出來了，我們可以通過系統(tǒng)終端發(fā)布命令，數(shù)據(jù)采集器進行分析調(diào)控，然后通過輸入輸出控制器經(jīng)由單片機系統(tǒng)進行智能開關的終端控制。要想多個家電一起精確控制就必須把各個家電的位置進行地址編碼，把位置編碼輸入到控制系統(tǒng)的芯片中，根據(jù)不同地址編碼來精確到對哪個家電進行操控。再把這些小的模塊進行串并聯(lián)整合，通過數(shù)據(jù)命令進行編碼解碼來調(diào)控終端的數(shù)據(jù)，進行我們對家電的需求命令。把單獨的小模塊系統(tǒng)做好后就只需要調(diào)控連接在一起，就可以通過軟件對終端進行控制了。

2.3 室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)以及其軟件設計

一個舒適的室內(nèi)環(huán)境是生活的必要條件，那么如何能夠營造出適合所有人的室內(nèi)環(huán)境呢？這里我們就可以通過智能化室內(nèi)環(huán)境控制系統(tǒng)來實現(xiàn)我們的想法。人對環(huán)境的要求也不盡相同，濕度、溫度、氧含量等都是最重要的指標。因此智能化室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)必須包含智能化空氣濕度調(diào)節(jié)器，空調(diào)，空氣清新器等電器，還要有濕度感應器、溫度感應器、氧含量感應器等各類感應器，以及數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)，單片機控制系統(tǒng)，輸入、輸出系統(tǒng)。

可以通過各個小器件的連接來構(gòu)成智能化控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)在軟件可由不同接口控制，來制定不同按鍵的不同功能。例如室內(nèi)環(huán)境可由加濕、除濕、升溫、降溫、送風、開機、關機七個接口，七個按鍵進行最基本的控制。我們在軟件上的設計只需把不同的器件進行相應的接口連接，然后通過不同的按鍵來產(chǎn)生相應指令數(shù)據(jù)進行傳輸調(diào)節(jié)控制。我們需要注意的就是如何讓它們在一起運行而不會產(chǎn)生不兼容的問題。這些都需要我們在系統(tǒng)模塊設計連接以及相應的軟件開發(fā)過程中解決。

2.4 安保監(jiān)控報警系統(tǒng)以及相應的軟件設計

居家環(huán)境的一個很重要的影響因素就是安全性，這里我們就來說一下安保監(jiān)控報警系統(tǒng)。毫無疑問，居家環(huán)境中安全永遠是第一位的。安全性因素主要分為外來的和內(nèi)在的兩種。外來的安全性影響因素在安保監(jiān)控報警系統(tǒng)中主要體現(xiàn)在防偷防盜功能上，可通過視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)來實現(xiàn)。內(nèi)在的安全性影響因素在安保監(jiān)控報警系統(tǒng)中主要體現(xiàn)在防火防電等功能上，可通過可燃氣體報警器、煙霧感應器等報警裝置來實現(xiàn)。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)模塊由視頻采集與編碼、視頻錄像、遠程傳輸這三部分構(gòu)成。視頻采集與編碼一般采用mp4的壓縮格式，然后對視頻數(shù)據(jù)進行緩存，傳輸至 客戶終端進行識別驗證。這些緩存的視頻也能讓我們做到對自己家居環(huán)境的實時監(jiān)控，如有偷盜發(fā)生，既能提前進行報警，也能留下不法分子的行竊罪證?？梢栽O置軟件程序聯(lián)接至電話上，如遇強行破門破窗而入的情況進行識別，智能打電話到110報警電話以及業(yè)主電話上進行報警。

報警模塊的軟件設計主要是由家居內(nèi)布置的各個探測器發(fā)出警報信息，在報警模塊中報警信號分為開、關兩中情況，系統(tǒng)由探測器的開關狀態(tài)來決定是否需要報警。由于家居內(nèi)報警探測器眾多，需要對每一個報警探測器進行逐一位置編碼，把位置編碼信息輸入到系統(tǒng)控制芯片中，這樣如果系統(tǒng)接到報警信號的輸入，就可以具體定位到哪個報警探測器的位置，也就可以確定需要識別的危險位置在哪兒，然后進一步識別分辨處理。家居內(nèi)一般主要有消防報警裝置，可燃氣體報警裝置等，通過軟件程序的設置，把報警信號在控制系統(tǒng)中進行編寫輸出，智能報警給相關單位和業(yè)主。

3 總結(jié)

隨著智能化的普及，智能家居理念應運而生，本文就智能家居控制系統(tǒng)軟件設計研究展開相關論述分析。通過上文分別對智能化家居控制系統(tǒng)的特色，以及智能化家居控制系統(tǒng)的各大模塊進行介紹分析。主要介紹了照明控制系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、安保監(jiān)控報警系統(tǒng)等模塊，還有對各個控制系統(tǒng)模塊進行分析以及各類智能家居控制系統(tǒng)的軟件設計等方面研究。

參考文獻

[1]張小貝，周鳳星.基于嵌入式控制器和 RS485的智能家居系統(tǒng)[J].電子測量技術(shù)，2012，35（08）：62-65.

[2]周興中，陳萬林，劉林菊等.基于51單片機的智能家居監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計[J].計算機與信息技術(shù)，2012（02）：12-13，17.

[3]陶莉，黃佩偉，溫細金.基于RS-485 總線的智能家居系統(tǒng)[J].自動化儀表，2007（11）：49-51，54.

[4]姜楠.基于STC89C51單片機的紅外遙控智能家居系統(tǒng)設計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2012，35（24）：162-164.

[5]余文俊，凌志浩.一種物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的研究[J].自動化儀表，2015，32（08）：56-59.

[6]滕海坤，陸二慶.給予 RTSJ的智能家居系統(tǒng)網(wǎng)關設計[J].桂林理工大學學報，2011，31（01）：148-151.

[7]袁敏.給予物聯(lián)網(wǎng)的遠程智能家居控制系統(tǒng)的設計[J].制造業(yè)自動化，2012（22）：23-24.

作者單位

杭州向正科技有限公司 浙江省杭州市 310000