一種物聯網式智能家居設計

一種物聯網式智能家居設計

（廣東技術師范學院天河學院）

摘 要：隨著物聯網技術的發展，無線智能家居系統將成為智能家居系統發展的主流之一。智能家居系統使用無線傳感器網絡技術不但克服了有線系統的高成本、不方便等缺點，而且使用方便，能夠快捷地管理家務、監測家居環境、遙控家用電器等。

關鍵詞：物聯網；智能家居；傳感技術

物聯網家電為代表的家電智能化發展將給我國家電產業帶來前所未有的發展機遇。物聯網家電已經一步步走進消費者的家庭，并在逐步被消費者接受。從家電企業來看，物聯網已經成為家電企業搶占未來戰略制高點的焦點所在，如果企業不進行前瞻性研發，等到物聯網產品時代真正來臨時，必將處于落后地位甚至被淘汰。整個中國的家電制造業，應該消除浮躁并不斷創新，扎扎實實給消費者提供質優、價廉、性能好的物聯網家電產品，滿足消費需求，引領市場的發展。

一、總體方案設計

本系統主要包括：主控模塊、人機界面模塊、GPRS通信模塊、感知終端模塊，整體方案設計如下圖1.1所示：

圖2.1 整體方案設計

在遠端的移動智能終端或電腦通過Internet 訪問到無線傳感器網絡，而嵌入式WEB 服務器提供了交互式的頁面訪問。在物聯網框架下的智能家居是一個復雜的系統，需要多方合作完成，如Internet 數據庫服務器的設計、建立感知層網絡。

二、 硬件設計

1.控制主機采用 ARM 32位的Cortex?-M3內核STM32F103VB作為主控芯片，配有7寸顯示屏，用戶可以在主控機上設置或查詢各個家電的工作狀態。電路設計如圖3.1所示。

圖3.1 控制主機 圖3.2 控制主機 圖3.3 控制主機

2.GSM模塊選用Siemens公司推出的新一代無線通信GPRS模塊MC35i，該模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊供電模塊（ASIC）、 FLASH、ZIF連接器天線接口六部分組成，通過獨特的40引腳的ZIF連接器實現電源、連接指令、數據、語音信號及控制信號的雙向傳輸。其實物如圖3.2所示。

3.物聯網智能家居感知終端RF無線的設計采用UHF_4432_MDL100模塊，此模塊是一款組網型無線串口， 模塊采用穩定的四層板半孔表貼工藝，生產時只需采用表面貼片安裝到PCB板上就行了，這樣可以節省空間，減少接插件，增加了板與板連接的可靠性和穩定性。其PCB圖如3.3所示。

4.人機界面部分設計，為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成，觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，然后將相關信息傳送至觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再傳送給CPU。它同時能接收CPU發來的命令并加以執行。

三、軟件設計

1.感知終端無線網絡通信軟件設計

無線網絡采用一主多從的方式進行組網，由主機輪詢從機收集信息的形式，從機處于被動方式，由主機分配網絡主權。當獲得網絡主權的從機在發送完一包數據后必須釋放網絡主權，從機之間不能相互傳遞數據。在軟件上，通過自主定義通信協議，有效提高通信的穩定性、安全性。

2.GSM模塊通訊軟件設計

控制主機通過GPRS短信形式發信息給用戶的手機，可以綁定多個號碼，信息的內容包括家里的電器有多少正在使用，門窗是否關閉，是否有人拜訪，是否有險情發生（如火災發生，煤氣泄漏，有人非法闖入）等；用戶可以編輯簡單命令來控制電器的使用，打開或關閉門窗等。通信流程如4.1所示：

圖4.1 GSM模塊通信流程圖

四、結論

本文介紹物聯網智能家居關鍵性技術，結合家庭自動化進行應用設計。在硬件方面，按照嵌入式板級硬件設計流程，設計并實現了一種基于ARM 處理器的低成本網關硬件。軟件設計上采用自頂向下和分層的設計方法，結合網關硬件，利用嵌入式操作系統uCOS-II 和協議棧LwIP，搭建了一個物聯網智能家居平臺。家居智能化管理是信息社會發展的必然趨勢，而物聯網則是實現家居智能化管理的必要載體，因此，降低產品的成本，提高產品的穩定性，物聯網智能家居管理系統才能更好的發展。

參考文獻：

[1]王保云.物聯網技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報，2009

[2]智能家居技術趨勢掃描[J].數字社區智能家居，200800）

[3]呂莉.智能家居及其發展趨勢[J].計算機及現代化，2007（11）

作者簡介：林顯其，男（1988.11-），漢族，廣東廉江人，工業中心研發員，研究方向：自動化控制、物聯網控制

林用滿，男（1975.3-），漢族，廣東雷州人，博士，副研究員，研究方向：智能控制、神經網絡控制。

李國慶，男（1954.1-），漢族，廣東英德人，工業中心主任，研究方向：電氣自動化、數控。