基于嵌入式的智能家居系統(tǒng)

林金坤

摘?要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，智能化的基于嵌入式技術(shù)，互動(dòng)、創(chuàng)新的家居設(shè)計(jì)成為未來(lái)家庭的主流趨勢(shì)，智能家居時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。智能家居系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各種家用設(shè)施，通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起，從而為人們提供一個(gè)更方便，更舒適的生活。本文簡(jiǎn)要介紹了智能家居系統(tǒng)的特點(diǎn)、嵌入式系統(tǒng)的特征，并對(duì)嵌入式技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng);智能家居系統(tǒng);設(shè)計(jì);功能

引言：

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)家庭住房需求的概念也發(fā)生了根本性的改變。人們從以往追求豪華裝修和寬闊的居住空間，向著追求品味、舒適、安全、便捷和智能方向改變。以嵌入式技術(shù)為核心的智能家居系統(tǒng)的出現(xiàn)，滿足了人們對(duì)高性能及智能化住宅的需求

1、智能家居系統(tǒng)的特點(diǎn)

智能家居，又稱智慧家居，在國(guó)外常用 SmartHome來(lái)表示，是以住宅為平臺(tái)，采用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、安全防范技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，從而提升家居安全性、舒適性、便利性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型、節(jié)能的生活環(huán)境。

智能家居系統(tǒng)是個(gè)人的范圍內(nèi)的通信系統(tǒng)。主要方式就是在家庭內(nèi)部形成家電的數(shù)據(jù)傳輸和控制網(wǎng)絡(luò)，然后將這個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接到Internet。與一般通信網(wǎng)絡(luò)相比，智能家居系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：（1）靈活且易于擴(kuò)展：可以很方便地在系統(tǒng)中添加或更新設(shè)備，而且更容易連接到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)（2）系統(tǒng)具備標(biāo)準(zhǔn)化：系統(tǒng)內(nèi)部的各種設(shè)備是規(guī)范化的（3）實(shí)時(shí)性高：可以實(shí)時(shí)根據(jù)當(dāng)時(shí)的家庭環(huán)境進(jìn)行調(diào)整（4）具有較高的安全性：與外界進(jìn)行信息交換時(shí)可以保證系統(tǒng)安全，同時(shí)，系統(tǒng)還具有較強(qiáng)的抗干擾能力和穩(wěn)定性（5）該系統(tǒng)是可靠的：易于維護(hù)和拓展升級(jí)。

2、嵌入式系統(tǒng)的特征

嵌入式系統(tǒng)（Embedded System），是一個(gè)“完全嵌入在受控裝置內(nèi)部，并設(shè)計(jì)成用于特定的應(yīng)用程序的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”，它是用于控制或監(jiān)控器的大型設(shè)備，如機(jī)器，設(shè)備和工廠的系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)是嵌入式處理器的控制板，其控制程序被存儲(chǔ)在ROM中。事實(shí)上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、錄像機(jī)、微波爐、汽車等，都在使用嵌入式系統(tǒng)，一些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)由單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制邏輯。“嵌入”、“專用”、“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個(gè)基本要素。

3、基于嵌入式技術(shù)的智能家居系統(tǒng)

嵌入式技術(shù)在家庭智能系統(tǒng)中的應(yīng)用，大大提高了系統(tǒng)的語(yǔ)音和圖像處理能力。根據(jù)系統(tǒng)定制的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，不僅可以最大限度地利用硬件投資，同時(shí)也避免因過(guò)大的系統(tǒng)造成資源的浪費(fèi)。因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)通常僅具有一個(gè)核心處理芯片，系統(tǒng)架構(gòu)非常清晰和簡(jiǎn)單。系統(tǒng)的軟件采用了分層設(shè)計(jì)，不僅有利于維護(hù)和升級(jí)系統(tǒng)，也大大提高了代碼的利用率，縮短了開發(fā)周期。本文引入最新嵌入式Linux技術(shù)并融合Wi-Fi技術(shù)、GPRS技術(shù)、ZigBee技術(shù)以及傳感器技術(shù)等設(shè)計(jì)一款智能家居控制系統(tǒng)，具有低功耗、低成本、高效率并集多種控制方式于一體的特點(diǎn)。該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)圖如圖所示，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）家居安防功能

安全性是用戶的首要要求，是智能家居的重要組成部分，一般包括門窗磁報(bào)警、緊急救助報(bào)警、煤氣泄漏報(bào)警、非法入侵報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警等。在布防狀態(tài)下，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或有害氣體濃度過(guò)高，就會(huì)觸發(fā)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警裝置并發(fā)送報(bào)警信息到小區(qū)物業(yè)管理部門和用戶。

（2）家電遠(yuǎn)程監(jiān)控

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多種遠(yuǎn)程監(jiān)控方法，最大限度地滿足用戶需求。通過(guò)任意連網(wǎng)的智能手機(jī)或PC的瀏覽器遠(yuǎn)程登錄家庭服務(wù)器，不僅可以看到家庭現(xiàn)場(chǎng)視頻信息，還可以發(fā)送控制命令，遠(yuǎn)程遙控家居設(shè)備。此外，當(dāng)用戶外出旅游不方便上網(wǎng)時(shí)，還可以發(fā)送短信查詢家中各家電狀況并能發(fā)送控制消息命令。

（3）智能終端本地控制

當(dāng)用戶在家時(shí)，只需一個(gè)智能終端設(shè)備，即可查詢并遙控家庭各設(shè)施設(shè)備，此集中控制方法，允許用戶告別面對(duì)一堆遙控器的麻煩。

（4）家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制

本系統(tǒng)配備了一個(gè)煙霧傳感器和濕溫度傳感器，定時(shí)采集家庭環(huán)境信息，如果發(fā)生異常，并迅速經(jīng)由ZigBee無(wú)線收發(fā)模塊對(duì)應(yīng)傳送到中央處理單元，采取相應(yīng)措施。

結(jié)論：

在嵌入式技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及Internet 技術(shù)的不斷發(fā)展下，以及主流消費(fèi)者對(duì)智能家居接受程度的提高，智能家居成為了主要的家居發(fā)展趨勢(shì)，嵌入式技術(shù)作為重要的現(xiàn)實(shí)家居智能化的核心技術(shù)之一，其引入也必將加速智能家居的發(fā)展。本文重點(diǎn)的對(duì)基于嵌入式的智能家居系統(tǒng)進(jìn)行了探討，希望能夠?qū)χ悄芗揖拥南到y(tǒng)設(shè)計(jì)有所幫助。

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