物聯網技術與智能家居遠程控制系統設計初探

摘 要：隨著數字信息技術和網絡技術的高速發展，以及人們物質生活水平的不斷提高，人們的工作、生活與通訊、信息的關系日益緊密，可以說信息化社會正在逐步改變人們的生活方式與工作習慣，同時也對傳統的住宅提出了挑戰，智能家居便應運而生了。本論文主要探討了智能家居中的智能煲飯設備遠程控制系統的設計。

關鍵詞：物聯網；智能家居；智能煲飯設備

物聯網（IInternetofThings）是\"傳感網\"在國際上的通稱，是傳感網在概念上的一次拓展。通俗地講，物聯網就是萬物都接入到互聯網，物體通過裝入射頻識別設備、紅外感應器、GPS或其他方式進行連接，然后通過移動通信網絡或其他方式接入到互聯網，最終形成智能網絡，通過電腦或手機實現對物體的智能化管理和信息采集分析。

按照ITU的定義，物聯網主要解決物品到物品（Thing to Thing，T2T），人到物品（Human to Thing，H2T），人到人（Human to Human，H2H）之間的關系。作為下一代信息浪潮的新熱點，國內外政府公司和研究機構對物聯網投入了極大的關注，中國針對物聯網到來的信息浪潮，提出了“感知中國”的發展戰略。本文探討了在物聯網技術的基礎上初步探討了其在智能家居方面的應用。

所謂智能家居智能化就是通過家居智能管理系統的設施來實現家庭安全、舒適、信息交互與通信的能力。家居智能化系統由如下三個方面組成：

①家庭安全防范（HS）；②家庭設備自動化（HA）；③家庭通訊（HC）。

控制功能及實現方式主要有以下幾種：

（1）遙控功能

不論在家里的哪個房間，用一個遙控器便可控制家中所有的照明、窗簾、空調、音響等電器。例如，看電視時，不用因開關燈和拉窗簾而錯過關鍵的劇情；衛生間的換氣扇沒關，按一下遙控器就可以了。遙控燈光時可以調亮度，遙控音響時可以調音量，遙控拉簾或卷簾時，可以調行程，遙控百頁簾時可以調角度。

（2）多功能遙控器

六合一多功能遙控器集六種遙控功能于一身，首先它是無線遙控器，可以控制家中的照明，窗簾，空調等系統。同時它也是紅外遙控器，內置了許多品牌的電視、音響、VCD等紅外控制指令集。還可以學習兩種紅外線遙控器的控制功能。放在客廳的茶幾上， 看電視或聽音響時， 一個遙控器就可以非常方便地遙控所有的設備。

（3）電話及短信遠程控制功能

電話應答機或手機將家里和外界連成了網絡，在任何地方，都可以使用電話遠程控制家中的電器產品，例如，開啟空調、關閉熱水器，甚至在度假時，將家中的燈或窗簾打開和關閉，讓外人覺得家中有人。

下面我們以智能家居中的智能煲飯設備為例探討智能家居電話及短信控制系統的設計方案。本文所設計的設備是基于手機網絡遠程控制和手動設置控制，具有通用性和方便性，同時利用機電一體化技術，使電飯煲實現智能化供米、智能化洗米、智能化放水、智能化控制等功能，實現了電飯煲真正意義上的智能，符合物聯網時代的智能家居，不但減輕了人們生活中的壓力，而且增加了生活中的舒適度，具有廣泛的實用性。控制系統的整體設計如下圖所示：

整個控制系統以HT46RU232型單片機為控制核心，對設備中量米、洗米、煲飯、報警、操作等模塊進行信號控制，無論有人環境還是無人環境，設備都可以自動運行，只要設備接收到遠程指令，從量米到煲飯的所有工序都能自動完成。

HT46RU232是8位高性能精簡指令集單片機，專門為需要A/D 轉換產品而設計，例如傳感器信號輸入。低功耗、I/O 使用靈活、可編程分頻器、計數器、振蕩類型選擇、多通道A/D 轉換、脈寬調制功能、I2C接口、UART總線，暫停和喚醒功能，使這款單片機可以廣泛應用于傳感器的A/D 轉換、馬達控制、工業控制、消費類產品，子系統控制器等。

整個設計的控制原理為：采用HT46RU232型單片機作為控制核心，電源模塊通過變壓器將220V交流電轉換為5V直流電為單片機供電，再通過外部晶振起振，從而使單片機正常工作。本設計采用了兩種模式：手機短信遠程控制模式和預置模式。遠程控制模式是通過手機將信號發送給全自動電飯煲，當電飯煲的GSM模塊接收到信號時，啟動定時器，當達到設定時間時，進入全自動煲飯模式。預置模式是可預先設定煲飯時間，當達到設定時間時，進入全自動煲飯模式。定時器利用了單片機的時鐘模塊，實現時間的設定。利用傳感器和時間變量對米量、水量進行控制，同時檢測安全性問題。同時通過軟件實現對智能供米、智能洗米、智能放水、智能控制等功能的控制。進而達到全自動、安全、便捷功能。

根據以上的設計原理，實現智能煲飯的關鍵模塊是接受信號的GSM模塊和自動開關控制模塊。

GSM模塊可以考慮由TC35和GSM天線組成，是一個支持中英文短信息的GSM模塊。當電飯煲處于無人環境下，可以通過GSM模塊發送特定的指令信息（包括人數和延遲時間）給電飯煲，電飯煲會按照人數取米并達到延遲時間后進行淘米、煲飯的環節。

開關控制模塊考慮采用電磁開關，電磁開關由吸合撥片和電磁鐵組成，當米送到電飯煲之后，電磁鐵啟動，吸合上方的金屬撥片，使得與金屬撥片連接的電飯煲開關在吸合的瞬間也被按下，啟動了電飯煲的煲飯功能并自鎖；當煲飯功能啟動后，電磁鐵斷電失效，當煲飯結束后開關自然彈開，電飯煲處于保溫階段。

以上設計初步探討了GSM模塊應用在智能家居遠程控制系統中的應用。本文主要是以家庭電器中智能煲飯設備的遠程控制系統為重點介紹，建立控制服務子系統，并通過通信實現遠距離控制。

智能家居物聯網的目標是建立一個以智能物聯網網絡終端為載體的智能物聯網家庭的系統，通過多種網絡的介入處理系統中多個子系統的數據處理，如音頻、視頻監視、電力、家庭環境等。通過TC35和GSM天線組成的GSM模塊結合家居設備的工作原理和特點就可以實現智能家居的遠程控制，隨著微型設備成本的下降和無線通信技術的成熟，智能家居的生活設想越來越接近現實生活。物聯網技術將眾多家居設施連接在一起，并集成了方便、先進、豐富的控制方式，人們可以遠程控制家電、照明和暖通設施，能夠及時收到小區物業發送過來的公告信息，能夠遠程了解家庭能源消耗。未來更可以將遠程控制智能化深入家庭中，實現真正意義的智能家庭。在網絡上有個家庭管家，只要登陸網上家庭管家，就可以看到家庭里實際情況，只要告訴管家吃什么，什么時候吃，然后管家就會指導家里的電器工作。

參考文獻

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