物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

賈春霞

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)+等技術(shù)的快速發(fā)展及應(yīng)用，時(shí)尚、便捷與智能的家居生活體驗(yàn)已不再是幻想。智能家居是指利用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，為普通家庭住房為操作平臺(tái)，通過綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自控技術(shù)、音頻技術(shù)、視頻技術(shù)以及安防技術(shù)等技術(shù)手段，把家庭里所有的電器設(shè)施等全部集成在同一網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，建構(gòu)成一個(gè)高效、舒適、快捷、便利、環(huán)保、安防以及具有藝術(shù)性的家居日常事務(wù)的管理系統(tǒng)。智能家居的技術(shù)支持主要是依靠物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能家居;應(yīng)用;原理

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是信息化時(shí)代和數(shù)字化時(shí)代的重要發(fā)展階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的核心是用戶體驗(yàn)的創(chuàng)新，隨著物聯(lián)各種關(guān)鍵技術(shù)的不斷進(jìn)步，在各種各類生活場(chǎng)景下的應(yīng)用也越來越豐富。在“云、大、物、智”各種新型技術(shù)互相促進(jìn)下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了在智能家居行業(yè)應(yīng)用的豐富化，進(jìn)一步帶動(dòng)了居民住宅電子集成行業(yè)與智能家居行業(yè)的快速增長，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為智能家居的核心技術(shù)支持，發(fā)揮著舉足輕重的作用。

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的智能家居靈活性非常差，在兼容方面的性能也較差，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)憑著其完整的系統(tǒng)，把各種家電等通過無線的方式有機(jī)地結(jié)合起來，在智能家居方面發(fā)揮著無比的優(yōu)勢(shì)。以ZigBee為例。ZigBee在智能家居具有“四低”和“兩高”的特點(diǎn)，安全可靠，成本低，能夠在數(shù)千個(gè)自由微小的傳感單元之間進(jìn)行協(xié)調(diào)通信等，通信效率非常高。從技術(shù)層面看，ZigBee智能家居方面具有很大的融合性，能夠與云端無縫鏈接，方便管理、溯源和及時(shí)感知并控制，必將在物聯(lián)網(wǎng)型智能家居領(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用。

2.智能家居控制系統(tǒng)的硬件組成部分

2.1傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

傳感器節(jié)點(diǎn)包括溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器、光傳感器、氣敏傳感器，通過Zigbee采集節(jié)點(diǎn)對(duì)用戶住所環(huán)境的檢測(cè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，做到對(duì)異常情況的探測(cè)及傳送。

2.2智能網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)作為系統(tǒng)監(jiān)視與人工控制的基礎(chǔ)，是智能家居智能化系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)。智能家居系統(tǒng)的的正常工作、網(wǎng)絡(luò)通信和用戶的遠(yuǎn)程操作、控制都需要一個(gè)穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。ZigBee，也稱紫蜂，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議，底層是采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的媒體訪問層與物理層。且功耗低、低成本、支持大量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，在部分設(shè)備節(jié)點(diǎn)故障的情況下，ZigBee技術(shù)支持自組網(wǎng)，是智能家居控制系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)的理想選擇。目前，該種技術(shù)是各類房屋、酒店、公寓等各類全屋場(chǎng)景下的最核心的通信方式，是系統(tǒng)集成的首選解決方案。

2.3智能控制軟件設(shè)計(jì)

通過智能移動(dòng)終端與智能家居控制系統(tǒng)相結(jié)合，用戶在戶外也可以了解到住所環(huán)境的實(shí)時(shí)信息，通過智能家居控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾、綠植灌溉系統(tǒng)、空調(diào)、冰箱等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程查看與操控，提高用戶使用舒適度。

3.智能家居控制系統(tǒng)的軟件組成部分

3.1終端模塊的軟件設(shè)計(jì)

安全控制、消防控制、智能家居三種模塊共同組成終端模塊的軟件設(shè)計(jì)。各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)流程都是大同小異，只是在軟件輸入輸出和運(yùn)行的流程上略有不同。如安全模塊的設(shè)計(jì)流程：接通電源后，系統(tǒng)進(jìn)入初始化階段再到CAN控制初始化，然后復(fù)位輸入通過上位機(jī)指令進(jìn)行各個(gè)開關(guān)的控制，模塊會(huì)根據(jù)室內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行控制及報(bào)警提示，如果出現(xiàn)死機(jī)或者故障重啟后可通過上位機(jī)數(shù)據(jù)傳達(dá)到直接進(jìn)行CAN控制初始化。

3.2 PC機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

PC機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)是根據(jù)電腦常用的Windows操作系統(tǒng)進(jìn)行的升級(jí)化操作軟件，是通信程序設(shè)計(jì)和智能家居控制系統(tǒng)軟件的有效結(jié)合。由于充分考慮到傳統(tǒng)的PC機(jī)沒有裝備CAN通信接口，本軟件設(shè)計(jì)將CAN總信號(hào)通過CAN卡轉(zhuǎn)換成無線PC連接USB控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)與終端模塊組成的CAN網(wǎng)絡(luò)。通過數(shù)據(jù)通信可以實(shí)時(shí)監(jiān)控控制，方便快捷。

4.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的運(yùn)用

4.1無線溫濕度傳感器：主要用于探測(cè)室內(nèi)、室外溫濕度。雖然絕大多數(shù)空調(diào)都有溫度探測(cè)功能，但由于空調(diào)的體積限制，它只能探測(cè)到出風(fēng)口空調(diào)附近的溫度，這也正是很多消費(fèi)者感覺其溫度不準(zhǔn)的重要原因。有了無線溫濕度探測(cè)器，你就可以確切地知道室內(nèi)準(zhǔn)確的溫濕度。其現(xiàn)實(shí)意義在于當(dāng)室內(nèi)溫度過高或過低時(shí)，能夠提前啟動(dòng)空調(diào)調(diào)節(jié)溫度。無線溫濕度傳感器對(duì)于你早晨出門也有著特別意義，當(dāng)你呆在空調(diào)房間時(shí)，你對(duì)戶外的溫度是沒有感覺的，這時(shí)候裝在墻壁外的溫濕度傳感器就可以發(fā)揮作用，它可以告訴你現(xiàn)在戶外的實(shí)時(shí)溫度，根據(jù)這個(gè)準(zhǔn)確溫度你就可以決定自己的穿著，而不會(huì)出現(xiàn)出門后才知道穿多或者穿少的尷尬。

4.2無線紅外防闖入探測(cè)器：這個(gè)功能主要是用于防非法入侵，比如當(dāng)你按下床頭的無線睡眠按鈕后，關(guān)閉的不僅是燈光，同時(shí)它也會(huì)啟動(dòng)無線紅外防闖入探測(cè)器自動(dòng)設(shè)防，此時(shí)一旦有人入侵就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并可按設(shè)定的自動(dòng)開啟入侵區(qū)域的燈光嚇退入侵者。或者當(dāng)你離家后它會(huì)自動(dòng)設(shè)防，一旦有人闖入，會(huì)通過無線網(wǎng)關(guān)自動(dòng)提醒你的手機(jī)并接受你手機(jī)發(fā)出的警情處理指令。

4.3無線空氣質(zhì)量傳感器：這主要是探測(cè)臥室內(nèi)的空氣是否混濁，這對(duì)于要回家休息的你很有意義，特別是對(duì)有嬰幼兒的家庭尤其重要。它通過探測(cè)空氣質(zhì)量告訴你目前室內(nèi)空氣是否影響健康，并可通過無線網(wǎng)關(guān)啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備優(yōu)化調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量。

4.4無線門鈴：這種門鈴對(duì)于大戶型或別墅很有價(jià)值。出于安全考慮，大多數(shù)人睡覺時(shí)會(huì)關(guān)閉房門，此時(shí)有人來訪按下門鈴，在房間內(nèi)很難聽到鈴聲。這種無線門鈴能夠?qū)粹徯盘?hào)傳遞給床頭開光提示你有人造訪。另外在家中無人時(shí)，按門鈴的動(dòng)作會(huì)通過網(wǎng)關(guān)傳遞給你的手機(jī)，而這對(duì)你了解家庭的安全現(xiàn)狀和來訪信息非常重要。

4.5無線門磁、窗磁：主要用于防入侵。當(dāng)你在家時(shí)，門、窗磁會(huì)自動(dòng)處于撤防狀態(tài)，不會(huì)觸發(fā)報(bào)警，當(dāng)你離家后，門、窗磁會(huì)自動(dòng)進(jìn)入布防狀態(tài)，一旦有人開門或開窗就會(huì)通知你的手機(jī)并發(fā)出報(bào)警信息。與傳統(tǒng)的門、窗磁相比，無線門、窗磁無需布線，裝上電池即可工作，安裝非常方便，安裝過程一般不超過2分鐘。另外對(duì)于有保險(xiǎn)柜的家庭來說，這種傳感器還能夠偵測(cè)并記錄下保險(xiǎn)柜每次被打開或者關(guān)閉的時(shí)間并及時(shí)通知授權(quán)手機(jī)。

4.6無線燃?xì)庑孤﹤鞲衅鳎涸搨鞲衅髦饕翘綔y(cè)家中的燃?xì)庑孤┣闆r，它無需布線，一旦有燃?xì)庑孤?huì)通過網(wǎng)關(guān)發(fā)出報(bào)警并通知授權(quán)手機(jī)。

4.7無線輻射傳感器、無線空氣污染傳感器：對(duì)于一些對(duì)太陽輻射敏感的人來說，這種傳感器具有特別的意義，通過它你可以準(zhǔn)確知道出門前是否需要采取防太陽輻射或者防污染防塵措施。

結(jié)語：物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，給智能家居走進(jìn)千家萬戶帶來了希望。國內(nèi)已有一些小區(qū)建立了“云社區(qū)”，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居進(jìn)行了初步嘗試。然而這只是初步的應(yīng)用，未來物聯(lián)網(wǎng)會(huì)在智能家居中發(fā)揮越來越重要的作用，其強(qiáng)大的感知技術(shù)，使智能家居更加“智能”，甚至具備人的某些思維功能，會(huì)給人們提供實(shí)用、具有粘性的服務(wù)，從而使智能家居行業(yè)更快的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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