智能家居的功能分析和關鍵技術研究

趙景環 魏福從

摘 要：智能家居是一個新興的行業，自其提出就得到了廣泛的關注，本文在前人研究的基礎上對智能家居進行了進一步的研究。在以感應器和網關發展的基礎上對智能家居的功能分析進行了進一步的補充，對其關鍵技術進行了研究。

關鍵詞：智能家居；功能分析；關鍵技術

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.116

0 引言

隨著科技的進步和人們生活水平的提高，智能家居逐漸流行起來。智能家居的概念起源于20紀70年代的美國[1-2]，并于20世紀90年代[3-4]末在我國得到了應用。智能家居是一個新興的行業，但是其功能強大、智能化的特點，非常符合現代人的生活節奏，雖然目前智能家居的發展處在起步階段，但卻有著強大的發展潛力。

早起的智能家居主要實現對家電（門、空調、照明設備等）設備的控制，后來逐漸發展到對家庭一些參數（煤氣泄漏、人員入侵等）的監控[5]，需要人為的對其進行操作控制，從嚴格意義上來說并不符合智能家居的條件，屬于控制，而不能做到智能的要求。近年來隨著傳感技術的發展，給智能家居增加了“感官系統”，其才做到真正意義上的“智能”。但是目前的智能家居各部分之間“各自為政”，并不能完全的融合[6]，本文在總結了前人研究的基礎了，對智能家居進行了功能分析，對其關鍵技術進行了研究。

1 功能分析

智能家居從其實現功能上分析包括：智能門、智能窗、智能家電、智能窗簾等。各部分通過無線網關進行連接，目前無線網關與智能家居多用ZIGBEE技術連接，用戶終端與無線網關可以設計為4G數據或者WiFi連接，其具體框圖如圖1所示。

其中，每一部分具體實現的功能設計如下：

（1）智能門。智能門取代原有的通過鎖和鑰匙的方式，設計通過指紋或者面部識別系統來保護家里財產、人身等安全，這種方式不僅可以更好的對用戶進行保護，同時還解決了用戶忘記帶鑰匙的問題，給用戶帶來很大的方便。

1）房屋戶主以及加入數據庫里的人可以通過面部識別系統實現智能門的打開和關閉。

2）陌生人來訪智能門將信息傳到房屋戶主手機，由戶主確定開門或者報警。

3）智能家居檢測到屋內有害氣體時，智能門將信息傳到房屋戶主手機，由戶主確定事情嚴重性，并做出及時反應。如果戶主沒有及時反應，則智能家居自動報警。

（2）智能窗。窗是整個家居與外界進行交流的核心，窗的智能化程度的高低會直接影響到整個家居的舒適與安全程度，所以建立一套完善的智能窗系統是非常有必要的。從功能上分析，智能窗的主要功能包括以下幾部分：

1）智能窗設計在風力超過3級、下雨、霧霾、濕度超標時自動關機；在天氣晴好的情況下，戶主可以通過可移動設備，或者遙控器打開窗戶通風。

2）智能窗設計在陌生人靠近時，將信息傳給房屋戶主，并提醒戶主做出反映。

3）智能窗在屋內有害氣體超標時，自動開啟，并將信息傳給房屋戶主。

4）在屋內打開空調時，窗戶自動關閉。

設計單片機為控制主體，根據智能窗的功能要求，原理實現的總體設計如圖2所示。

（3）智能家電。智能家電近幾年研究的比較多，根據人們的需要，以后逐步發展的智能家電主要包括智能空調、智能熱水器、智能電腦、智能加濕器、智能電飯煲、智能照明裝置。智能家電設計可以通過語音控制、可移動設備控制和遙控開關控制其打開和閉合。

（4）智能窗簾。智能窗簾的功能要求比較簡單，設計其可以通過語音控制、可移動設備控制和遙控開關控制其打開和閉合，并且可以根據戶主的需求設計其定點打開或者關閉，或者根據天氣情況進行打開或者關閉。

2 關鍵技術

（1）集中組網方式。智能家居的組網方式目前主要分為兩種：集中組網方式和分布組網方式[7]，其中分布組網方式網絡拓撲性好，擴展性好，但是不能對所有家居設備進行統一管理，所以本設計選用集中組網方式。集中組網方式將各家居設備進行關聯，可以集中對所有設備進行統一的管理，節約公網地址，但是其擴展性較差，成本較高。

（2）數據融合。每一個家居設備都同時對控制器進行數據傳遞，如何對數據進行并行處理，對各設備同時工作時發出正確指令是一個需要首要解決的難題。

3 結論

隨著物聯網技術的發展，人們生活水平的提高，人們對智能家居的要求也逐漸的提高，智能家居是人們生活方便、安全、美觀的一個發展途徑。本文在以前研究的基礎上對智能家居進行了總結，提出了目前存在的問題，并且在此對智能家居進行了功能分析，對其各部分進行了詳細的闡述，研究了其關鍵技術，對于以后的研究提供了一定的基礎。

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，2009，23（12）：1-7.

[2]花鐵森.智能家居系統核心技術探討[J].智能建筑電氣技術，2009（01）：92-98.

[3]鄭聰.基于BIM的建筑集成化設計研究[D].中南大學，2012.

[4]宗立成.基于生活方式的工業設計研究[D].青島理工大學，2010.

[5]王洪亮.基于無線傳感器網絡的家居安防系統研究[D].河北科技大學，2012.

[6]馬曉光.我國智能小區發展研究[D].北京交通大學，2006.

[7]張岳軍.智能照明系統的研究與開發[D].杭州：浙江大學，2006.