移動(dòng)互聯(lián)為控制中心的智能家居系統(tǒng)

石秦峰

摘要 與傳統(tǒng)家居相比較，智能家居在有效具備傳統(tǒng)家居實(shí)用功能的同時(shí)還具有智能化與自動(dòng)化特征，可同時(shí)為人們提供與創(chuàng)造較好的家庭生活空間，并實(shí)現(xiàn)全方位的信息交換，使人們能夠更為合理的對(duì)生活與時(shí)間進(jìn)行安排，還能令其以自身實(shí)際意愿為依據(jù)對(duì)各種家居予以合理控制。本文將對(duì)智能家居系統(tǒng)予以詳細(xì)分析，并在其中加入對(duì)移動(dòng)互聯(lián)智能與無(wú)線傳感的應(yīng)用，以藍(lán)牙、ZigBee、射頻等技術(shù)為基礎(chǔ)，使智能家居可實(shí)現(xiàn)通過智能手機(jī)的遠(yuǎn)程控制，并在此同時(shí)令智能家居使用者可通過公共網(wǎng)絡(luò)與局域網(wǎng)利用智能手機(jī)、計(jì)算機(jī)與平板電腦等數(shù)碼設(shè)備對(duì)家庭中的智能家居、設(shè)備及傳感器予以遠(yuǎn)程監(jiān)控和信息互動(dòng)。本次研究中所介紹的智能家居系統(tǒng)基于移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在家庭智能用戶與小型物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的拓展方面具有十分重要的意義。

【關(guān)鍵詞】智能家居系統(tǒng) 移動(dòng)互聯(lián) 控制中心遠(yuǎn)程控制

當(dāng)今時(shí)代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)與嵌入式技術(shù)得到了極為高速的發(fā)展，智能化應(yīng)用技術(shù)在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用十分廣泛，服務(wù)于諸多領(lǐng)域。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)日漸成熟的背景下，智能家居己然成為一個(gè)有效囊括了傳感監(jiān)測(cè)、智能安防控制、自動(dòng)化安防控制、智能控制與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的整體集成系統(tǒng)。現(xiàn)如今，家居智能概念在我國(guó)廣大消費(fèi)者心目當(dāng)中的地位越來(lái)越高，智能化家居在市場(chǎng)當(dāng)中的所占份額也越來(lái)越多，其逐漸替代了傳統(tǒng)家居，一躍成為家居市場(chǎng)的新寵。

1 智能家居系統(tǒng)的具體功能

1.1 家電整合、集中控制與遠(yuǎn)程控制功能

智能家居可有效整合家庭中燈光照明設(shè)備、安防設(shè)備、音視頻設(shè)備、電動(dòng)窗簾、數(shù)字家庭影院及各類網(wǎng)絡(luò)家電，并對(duì)其實(shí)行有效的遠(yuǎn)程控制和集中控制，使應(yīng)用者的家居生活更具安全性、舒適性與便利性。

1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)視功能

智能家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視功能可令用戶時(shí)時(shí)刻刻掌握家中的安全狀況，并允許智能家居系統(tǒng)使用者以其自身實(shí)際需要為依據(jù)連接緊急按鈕、門窗報(bào)警、煙感與紅外等設(shè)備。

1.3 語(yǔ)音控制功能

智能家居系統(tǒng)的語(yǔ)音控制功能從根本上來(lái)說是一種移動(dòng)客戶端功能擴(kuò)展，在當(dāng)前智能機(jī)器人等人機(jī)交互技術(shù)高速發(fā)展背景下，許多智能家居系統(tǒng)均己具備復(fù)雜性較高的人機(jī)交互功能。

1.4 智能控制功能

定時(shí)控制、聯(lián)動(dòng)控制等一系列不需要直接對(duì)其予以人為干預(yù)即可完成控制過程的控制方式均屬于智能控制，智能家居系統(tǒng)的智能控制功能僅需使用者在移動(dòng)客戶端對(duì)具體動(dòng)作予以提前設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)。例如可利用智能算法對(duì)起床時(shí)間、睡覺時(shí)間與適宜溫度進(jìn)行分析，并于智能家居系統(tǒng)中對(duì)窗簾開閉時(shí)間、關(guān)燈時(shí)間與空調(diào)溫度進(jìn)行設(shè)置，使其符合智能家居系統(tǒng)使用者的具體要求，如圖1。

1.5 安全防范功能

智能家居系統(tǒng)在充分滿足人們?cè)诩揖邮孢m性與方便性方面要求的同時(shí)還具有一定安全防范功能，如防止盜竊、爆炸、破壞、入侵等等，將“以防為主、防打并舉”作為其根本原則，有效結(jié)合了人防、物防與技防。

2 智能家居家庭控制網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與具體標(biāo)準(zhǔn)

智能家庭控制系統(tǒng)是智能家居得以應(yīng)用實(shí)施的基礎(chǔ)，而只能家庭控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用則需依賴于家庭網(wǎng)絡(luò)。智能家居設(shè)備制造廠商與相關(guān)研究者在眾多應(yīng)用于智能家居控制領(lǐng)域的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于家庭控制網(wǎng)絡(luò)極為適用的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)一一家庭現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與短距離低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)十分關(guān)注。X-10、CEBus. EIB. INSTEON. HBS. PLC-BUS等是最為主要的集中家庭現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù);藍(lán)牙、紅外、無(wú)線射頻、Z-Wave與802.15.4/ZigBee等是最為主要的短距離低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。迄今為止，于智能家居控制領(lǐng)域中應(yīng)用的各種家庭現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與短距離低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均具有其各自的優(yōu)勢(shì)與弊端，各技術(shù)之間未能夠具備和制定統(tǒng)一的通信接口與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，且無(wú)法兼容，導(dǎo)致任何一種技術(shù)均無(wú)法將較為完整的解決方案提供給家庭控制網(wǎng)絡(luò)。若想在實(shí)際應(yīng)用過程中使家庭控制網(wǎng)路獲得更為理想的解決方案就需利用多種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)單一技術(shù)予以代替，應(yīng)使智能家居控制系統(tǒng)對(duì)多種底層通信平臺(tái)予以有效融合，制定出一種靈活性更好的控制機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)中的簡(jiǎn)易應(yīng)用開發(fā)與硬件協(xié)議集成。

3 多平臺(tái)智能家居系統(tǒng)的多種協(xié)議適配

當(dāng)前我國(guó)市場(chǎng)上對(duì)于智能家居多種底層平臺(tái)技術(shù)的研究均是以SDF、UPnP、LonWorks與OSGi等單一技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)的，其需要智能家居生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的智能家居設(shè)備及控制系統(tǒng)均對(duì)該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)予以遵從，以充分整合該系統(tǒng)。然而，上述技術(shù)仍舊無(wú)法使智能家居領(lǐng)域當(dāng)中多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在市場(chǎng)中所占據(jù)的比重問題以及其各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間統(tǒng)一通信接口缺失問題得到有效解決。所以，需對(duì)智能家居系統(tǒng)極其標(biāo)準(zhǔn)通信平臺(tái)的統(tǒng)一性及分布式控制能力予以深入研究，以有效構(gòu)建出利用多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的多平臺(tái)智能家居控制系統(tǒng)。

4 多平臺(tái)智能家居系統(tǒng)的具體架構(gòu)

在智能家居系統(tǒng)核心控制單元中應(yīng)用家庭控制軟總線時(shí)可對(duì)軟總線當(dāng)中所提供的家庭現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、短距離低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)集成平臺(tái)及具有相當(dāng)統(tǒng)一性的通信平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的集成系統(tǒng)架構(gòu)。此種多平臺(tái)智能家居系統(tǒng)架構(gòu)可使用戶于高層應(yīng)用中對(duì)各種用戶接口、應(yīng)用服務(wù)接口與設(shè)備操作接口進(jìn)行更為靈活的定義，并將以固定計(jì)算機(jī)或其他移動(dòng)終端為基礎(chǔ)的相關(guān)控制、服務(wù)程序制定出來(lái)，使各種家庭現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與短距離低速率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，于底層使多種通信平臺(tái)達(dá)到理想的融合狀態(tài)，并令智能家居系統(tǒng)的核心控制單元可與家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)直接連接，使對(duì)智能家居的遠(yuǎn)程監(jiān)控直面互聯(lián)網(wǎng)。

5 基于移動(dòng)互聯(lián)的智能家居組網(wǎng)

5.1 具體紐網(wǎng)方案

應(yīng)以家庭控制總軟線所提供的通信平臺(tái)為基礎(chǔ)，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的輔佐之下，將高速的遠(yuǎn)程智能家居系統(tǒng)訪問通道建立起來(lái)，以令智能家居系統(tǒng)擁有如多媒體應(yīng)用、視頻監(jiān)控與信息共享等更為豐富的遠(yuǎn)程智能控制服務(wù)與遠(yuǎn)程智能控制應(yīng)用。此種智能家居組網(wǎng)方案在對(duì)家庭控制網(wǎng)絡(luò)予以組建的時(shí)候是以主控單元作為核心控制單元的，該家庭控制網(wǎng)絡(luò)可在標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口的輔助下直接與家庭寬帶網(wǎng)絡(luò)連接，且其監(jiān)控終端廣泛包含了各種移動(dòng)終端與個(gè)人電腦，在家庭控制軟總線的標(biāo)準(zhǔn)接口幫助下實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控終端與主控單元之間的通信，令網(wǎng)絡(luò)傳輸更加透明化。

5.2 主要模塊的實(shí)現(xiàn)

5.2.1 主控單元

智能家居系統(tǒng)的核心控制器即為主控單元，其在軟總線平臺(tái)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了各種類型硬件協(xié)議驅(qū)動(dòng)與各種硬件通信接口模塊的集成，并令其可以與各種從控單元模塊之間進(jìn)行通信，確保了其控制與監(jiān)測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)，如圖2 中的管理終端即為該智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主控單元。

5.2.2 從控單元

在紅外、無(wú)線射頻、ZigBee、X-10等多種硬件網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上所實(shí)現(xiàn)的多種方面應(yīng)用場(chǎng)景均為智能家居系統(tǒng)的從控單元，主要包括空調(diào)智能控制、自動(dòng)窗簾、自動(dòng)關(guān)閉煤氣閥等等。

5.2.3 遠(yuǎn)端監(jiān)控應(yīng)用的開發(fā)

智能家居系統(tǒng)遠(yuǎn)端監(jiān)控應(yīng)用的開發(fā)應(yīng)以用戶的實(shí)際應(yīng)用需求、智能家居系統(tǒng)從控單元的布設(shè)以及家庭控制軟總線中的上層應(yīng)用接口為基礎(chǔ)。將事件與狀態(tài)觸發(fā)機(jī)制作為該應(yīng)用程序的核心，對(duì)各個(gè)房間中傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)狀態(tài)予以主動(dòng)采集或被動(dòng)接收，使相應(yīng)情況一旦發(fā)生即觸發(fā)智能家居系統(tǒng)做出一系列遵循一定程序的動(dòng)作與反應(yīng)。

5.2.4 數(shù)據(jù)庫(kù)與AI接口

ADO或ODBC是智能家居系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)接口虛擬硬件接口封裝的基礎(chǔ)。于數(shù)據(jù)傳輸方面實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的分布式采集與存儲(chǔ)，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)訪問性能提供給智能家居用戶是其主要功能。

6 結(jié)語(yǔ)

智能家居的出現(xiàn)有效滿足了人們對(duì)家居的實(shí)際需求，是生活家居的重要未來(lái)發(fā)展方向。在國(guó)家宏觀政策的大力扶持下，物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)得到了有效推進(jìn)，使智能家居在此優(yōu)越條件下得到了極為高速的發(fā)展?，F(xiàn)如今，可在智能家居領(lǐng)域得到運(yùn)用的各種技術(shù)己十分成熟，令智能家居用戶可沖破地理空間的束縛，利用移動(dòng)客戶端對(duì)家居環(huán)境予以有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控。在移動(dòng)客戶端的日后發(fā)展過程中，智能家居一定會(huì)在以往基礎(chǔ)上獲得更加廣闊的延伸與擴(kuò)展，最終得到突破，成為能夠時(shí)時(shí)刻刻、隨時(shí)隨地服務(wù)于人類的高科技系統(tǒng)。

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