基于物聯網的智能家居設計與實現

摘 要：隨著科技的飛速發展，信息時代已經到來，對人們的生產和生活產生深刻的影響，智能家居系統應運而生。傳統的智能家居控制網絡多采用嵌入式的家庭網關，但隨著時代的發展，逐漸演變出一些缺陷，無法滿足智能家居系統的需求。本文將對物聯網基礎上的智能家居系統進行簡要分析，對物聯網的智能家居系統設計與實現方式進行探討。

關鍵詞：物聯網；智能家居；設計；實現

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01

物聯網是信息時代發展下的新興產物，物聯網技術的應用和發展對現代人的生活產生了深遠的影響，使傳統的家居生活發生了徹底的轉變。智能家居系統中應用萬聯網技術，可以彌補傳統嵌入式網關中存在的不足，提高智能家居系統改善生活環境的效果。

一、基于物聯網的智能家居系統

（一）物聯網。物聯網的定義根據研究者的不同也存在一定差異，目前為止還沒有一個統一認可的定義出現，它涉及各種不同的領域，是各種技術集成的結果。一般認為物聯網是由互聯網物體在規范的通信協議基礎上所形成的網絡，能夠推動社會的發展，并對真實生活中的事件產生一定的影響[1]。物聯網的技術范圍十分廣泛，比較核心的高端技術有無線傳感器的網絡技術、互聯網技術、射頻識別技術、信息安全技術以及納米技術等，組成較為復雜。

（二）智能家居。智能家居是通過高新科技的綜合運用，將住宅之中的各項家居設施進行有效的相互連接，使家居設施形成一個有效的整體，并對其進行智能的控制，為人們提供舒適、安全的宜居環境。智能家居的提出對家居環境的改善具有重大作用，隨著科技的發展，智能家居系統也在不斷的升級，網絡化的智能家居系統得到了全面系統的發展。

（三）基于物聯網的智能家居系統。智能家居隨著無線網絡的發展得到了不斷的升級，傳統的智能家居網絡是采用嵌入式的家庭網關將家居系統與互聯網進行有效的連接，可以對家居設備進行遠程的控制，但成本較高，信息資源共享率低，性價比不高[2]。物聯網的出現為智能家居系統的發展提供了新的契機，基于物聯網的智能家居系統可以在住宅內設置適當的傳感器，對住宅環境中的各類信息進行采集，包括人員、設施和環境，再通過Zigbee無線網絡將這些信息與物聯網網關進行有效連接。用戶可以通過智能設備，如手機或者電腦等，對住宅信息進行查詢，對住宅設施進行智能控制，將家居環境變成一個有機的網絡整體。

二、基于物聯網的智能家居系統的構成

基于物聯網的智能家居系統由多部分構成，其中主要的構成要件是家庭智能模塊、Zigbee無線傳輸、信息處理單元、ARM中央控制平臺、無線通信和網絡通信等。基于物聯網的家庭智能控制可以通過遠程控制端對住宅中的設備進行有效控制，當住宅發生失竊、闖入等安全威脅時，智能系統能夠進行自動的報警處理，并且對住宅中的照明和空調進行遠程智能控制[3]。通過Zigbee無線網絡對住宅與控制端進行有效連接，中央控制臺可以對住宅中的情況進行實時的監控，用戶即使不在家中，也能夠對家庭中的情況進行全面的掌握和控制。

三、基于物聯網的智能家居系統的設計與實現

（一）物聯網智能網關的設計與實現。物聯網智能家庭網關在智能家居系統中占有重要地位，是服務器與終端設備進行有效連接的關鍵，Zigbee無線網絡技術是其進行連接的核心技術，網關將通過Zigbee無線網絡從感知器中獲得家庭中的各項數據，并通過各種網絡接口轉化發送到服務器中。物聯網網關的系統可以分為三種產品，分別是以太網、GPRS接口和WiFi接口，用戶可以根據自己上網方式等情況的不同需求對產品類型進行選擇。

（二）感知控制層的設計與實現。感知控制層的設計是通過在家庭中的各種電器設備的工作狀態和參數進行感知，并根據實際的需要對電器設備的工作狀態進行適當的智能調整。感知控制層的主要設備包括智能開關、智能插座、環境感知器、紅外智能遙控器等，同時也包括智能水、電、熱表和室內的各種閥門裝置。所有智能家居所需要的這些設備中都具有Zigbee無線接口，可以與物聯網進行有效的通信連接。

（三）接入層與網絡層的設計與實現。接入層的主要功能是將信息接入到互聯網絡之中，最主要的設備是物聯網網關，這一層是感知層與互聯網層之間的連接橋梁。接入層可以通過Zigbee無線接口與感知控制層進行信息通信，對服務器發出遠程的控制指令，也可以通過以太網等接口與局域網進行連接，實現遠程通信的功能[4]。這些通訊接口的設置就是為了滿足用戶的多樣化智能網絡需求。網絡層主要是指互聯網絡的設計，這一層的主要設備包括路由器、交換機、調制解調器等各種網絡設備。

（四）管理與應用層的設計與實現。物聯網的智能家居系統通過應用服務器和數據服務器等對智能系統的服務進行智能的管理，將感知控制層的各項數據進行收集、整理，并且發布在互聯網絡中，可以通過遠程設備對信息資源進行瀏覽查看。所謂應用層面的設計主要是指一些電子設備終端，比如臺式電腦、筆記本電腦、智能手機等，用戶可以通過這些設備與瀏覽器上的網絡接口進行有效的連接，并且利用這些終端設備對智能家居系統進行有效的利用。在應用過程中，用戶僅僅需要計算設備上的瀏覽器軟件，不再需要其他軟件的安裝和參與，就能完成對家庭內部的監控與指令發出，為用戶提供方便快捷的體驗。

四、結束語

基于物聯網的智能家居系統與傳統的智能家居系統相比具有明顯的優勢，在物聯網的基礎上，智能家居系統更加方便快捷，能夠實現計算機網絡上的信息資源共享。物聯網基礎上的智能家居系統通過各種網絡端口的有效連接，實現對家庭環境和設備的遠程監視和控制，為人們提供了更加舒適、安全、優美的生活居住環境。

參考文獻：

[1]臧大進，劉增良，高干.基于物聯網的智能家居系統設計與實現[J].襄樊學院學報，2010（11）：37-39+49.

[2]張秀國.基于物聯網的智能家居控制系統的設計研究[J].數字技術與應用，2012（12）：105-106.

[3]李佳燃.基于物聯網的智能家居系統及其關鍵技術[J].廣東石油化工學院學報，2012（03）：45-48.

[4]呂顯朋，劉彥隆，王相國.基于物聯網的智能家居系統設計[J].電視技術，2013（24）：43-48.

[作者簡介]王勇（1992.09-），男，重慶江津人，學生，本科在讀，研究方向：物聯網。