物聯網智能家居系統設計

趙鑫洋 周紹華 陳飛躍

【摘 要】 智能家居作為家庭信息化的實現方式，已成為社會信息化發展的重要組成部分，物聯網因其巨大的應用前景，將是智能家居產業發展過程中一個比較現實的突破口，對智能家居產業的發展具有重大意義。文章分析了目前智能家居發展現狀，并根據目前國內存在功能實用性不強的問題提出了一種以物聯網為基礎的智能家居系統的設計。

【關鍵詞】 智能家居 ?系統 ?物聯網

1 智能家居現狀分析

目前因為總部布線繁瑣復雜，安裝施工問題較多，系統功能封閉，擴展性能差，國內智能家居開始在無線領域尋找突破。一些簡單電器件如照明系統，空調系統等不需要人為實時控制，所以可以不用通過聯網手機控制，而是可以通過自主控制終端來進行自我調節。真正便用的智能家居應該是對家庭設備的集中統一控制，核心應該是有一個統一的通訊協議、系統平臺和解決方案，相當于電腦的操作系統。

2 系統完成的功能

該智能家居系統專門為普通小區住戶設計，對家庭內部情況有信息感知，信息傳輸，信息處理功能。可以根據溫度，室內亮度等環境自我調節，并且有人為控制終端。對于電視，電腦，家庭監控系統采用網絡控制模式。具體完成以下功能：

（1）家庭遠程監控，安全防范：本系統采用嵌入式系統為核心，以專門設計的嵌入式主控制器作為控制平臺。實現家居內部，外部網絡的連接以及內部網絡中的信息家電和設備的連接與處理。當業主通過網絡互聯網訪問站點監控系統時，就能容易了解到家居現時情況，從而實現對家居狀況的實時監控。（2）大型家電無線網絡控制：對于電視，家庭影院等設備目前多采用紅外線控制，這便有需找遙控設備，電量不足等等不便。采用物聯網控制技術，將電腦電視等設備接入家庭主控制器，通過Internet訪問系統中的電視電腦等設備就可以對其無線控制，可以在的屋中控制屋外的電器，既方便又省力。（3）自主控制：照明系統，溫控系統采用自主控制，避免了人為控制的繁瑣。其中智能照明系統具有聲控及紅外線感應功能，避免了用電的浪費[1]。

3 系統原理設計

系統的架構為嵌入式，并且適合比較復雜的應用，擴展能力較強，功耗低，采用數字電路設計，結構簡單，穩定性強。嵌入式控制器也成為家居控制器的首選，隨著嵌入式技術更加廣泛的應用及成本的降低，基于嵌入式系統的智能家居網控系統將會有更加廣闊的發展空間。 在網絡拓補方面，采用星型結構，該結構是指將家中電器和傳感器以星型方式連接成網。主控制起是網絡的節點，其他節點傳感器，家用電器與主控制器直接相連，這種結構以主控制器為中心，特點是結構簡單，便于建網，管理和控制方便，網絡延遲時間較小，傳輸誤差較低，可靠性較強[2]。

智能家居所需的傳感器必須能夠檢測到系統所需的所有信息，這樣才能保證系統的正常運作。傳感器采集的信息需要經過篩選和綜合處理方能有使用的價值，所以需要設計傳感器信息采集和處理模塊。如圖1所示是信息采集過程的簡化示意圖，實際上，各個運作過程之間會相輔相成，這就需要其他輔助模塊和CPU共同配合以保障傳感器模塊工作的穩定性和高效性。

（1）根據目前技術的成熟度，節能仍然主要限于使用可替代能源和從技術上實現對電能的節省。同樣，以上示意圖僅表示主要措施。隨著技術的更新和成熟，不排除使用其它方式（諸如風能和人體能）來巧妙實現更高層次的節能。（2）使用低功耗產品往往意味著放棄一部分對產品性能的追求。因此在設計時，需要做到在功耗和性能兩方面的折中。此外，還需要遵循客戶的意愿。同其他系統一樣，智能家居系統也是一個復雜的控制系統。其中包括了各種各樣的被控設備，如家用電器，照明，報警器等設備。同時還要考慮到如何連接這些設備以及如何做到環保與節能。

4 結語

智能家居作為信息時代的產物以被越來越多的人接受，并成為物聯網發展的重要組成部分。但物聯網和智能家居面臨的問題同樣嚴峻不容忽視。本文通過對現在智能家居存在的弊端，提出了改進意見，并分析了智能家居的發展方向，建立了一種新型的智能家居系統。該系統主要通過中央處理系統對智能家居感知的外部信息進行自動調節，另外通過網絡利用手機電腦等終端對一些必要電器進行控制，使智能家居系統更加穩定實用。

參考文獻：

[1]劉和平，黃開長，嚴利平，潘偉峰.PIC16F87X數據手冊[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.

[2]寧煥生，徐群玉.全球物聯網發展及中國物聯網建設若干思考[J].電子學報，2010（11）：2591-2599.