基于物聯網的智能家居系統設計分析

摘 要：近年來，物聯網快速發展，人們的生活水平明顯提高，對于自身的家居環境也提出了更高的要求，而智能家居逐漸成為一種流行趨勢，智能家居系統的應用，給人們的日常生活帶來了極大便利，也改變了傳統的家居模式，因此應加大對智能家居系統的分析和研究，充分發揮物聯網的應用優勢，積極改善人們的家居環境。文章分析了智能家居系統設計要求，闡述了基于物聯網的智能家居系統設計。

關鍵詞：物聯網；智能家居系統；設計

進入二十一世紀，人們逐漸邁入網絡化、數字化和智能化社會，無論是工作、學習還是生活方式都悄然發生著變化，基于物聯網的智能家居系統主要是根據人體工程學原理和人性化需求，在家居生活各個子系統中嵌入感應器，通過物聯網的管理、控制和鏈接，實現舒適、健康、快捷的家居生活體驗。而受到多方面因素的影響，我國智能家居發展比較緩慢，在未來發展過程中，應進一步完善和優化智能家居系統設計，改進系統設計模式，不斷提高智能家居系統設計水平。

1 智能家居系統設計要求

智能家居概念最早出現于美國聯合科技公司，其結合了建筑設備整合化、信息化等概念，提出了智能型建筑的概念，從此世界各國開始發展智能家居。近年來，互聯網快速發展，特別是無線網絡的應用和普及，智能家居也取得了顯著成就。智能家居系統可以提供定時控制、自動窗簾、室內外遙控、安防報警、遠程家電控制、照明控制等功能，為人們提供一個便捷、舒適、安全的生活環境。基于物聯網的智能家居系統主要是利用多種信息傳感設備來接收、傳遞、判斷和識別信息，將各種安全設備、家用電器通過物聯網技術有效連接起來，從而構成集設備控制、安全防護、家庭通信等功能為一體的智能化系統。在具體設計中，智能家居系統應滿足以下要求：其一，及時性，當發生突發事件時，智能家居系統能夠及時發現，立即進行解決處理，有效控制事故范圍，最大程度地減少經濟損失；其二，實時性，智能家居系統應對家居中各種家用電器和設備進行實時控制；其三，無地域性，根據智能家居系統管理設置權限，隨地、隨時都能夠利用物聯網來管理智能家居系統運行使用；其四，靈敏性，人體的觸覺、聽覺、視覺會隨著身體或者環境的變化而發生變化，在一定程度上靈敏度也受到影響，傳感器由集成化、高精密的電路加工制作而成，智能家居系統中應用的傳感器靈敏度必須經過嚴格檢測，所以必須確保傳感器的靈敏性和準確性。

2 基于物聯網的智能家居系統設計

2.1 系統結構設計

基于物聯網的智能家居系統設計，以家庭網關為接口，在家庭網關上轉發、存儲、處理各種設備信息，然而若家庭網上集中所有功能，若需要增加系統功能，不得不更改系統設計，智能家居系統擴展難度較大，所以基于智能家居系統，將中間件技術、物聯網技術、無線網絡、3G網絡等有效結合起來，使智能家居系統有利于系統擴展、信息整合和管理控制。根據智能家居系統應用功能，設計四層體系結構：

2.1.1 中間件層。中間件層是智能家居系統設計的關鍵，其包括數據庫、服務器等設備，通過使用大型數據庫和服務器在這層匯總各個家庭信息，為每個家庭分配合理存儲空間，數據庫存儲各種信息，使不同家用電器設備保持獨立性，實現動態添加，設計個性化的智能家居系統。

2.1.2 感知層。利用攝像頭、化學傳感器、聲敏傳感器、氣敏傳感器、光敏傳感器等傳感設備感受外界的濕度、熱和光，通過監控設備探測外界信號，在智能家居系統中心控制平臺集中控制和管理探知的信息。

2.1.3 中心控制平臺。中心控制平臺對于實現智能家居系統應用功能有著直接影響，其包括模擬啟動器和中央控制器，為每戶用戶提供一個獨立中心控制平臺，對各種設備異構性進行有效屏蔽，能夠更容易地實現應用程序功能。中央控制器接收感知層信息，結合智能家居系統具體情況，中央控制器向模擬啟動器發送相關控制信息命令，接著使和模擬器相互連接的設備執行動作。智能家居系統對于緊急事件，可以實現自動報警，通過wifi或者3G中央控制器接收傳感器信息，根據判斷模塊，分析突發事件的嚴重程度，若比較嚴重，立即發送通知、警報用戶，利用模擬啟動器快速啟動智能家居系統應急方案。

2.1.4 應用層。應用層是用戶和智能家居系統直接交互的界面接口，提供個性化、簡便的服務，用戶可利用Web或者軟件登錄，刪除或者添加某種服務，操作各種設備，實現良好的人機交互，并且屏蔽下層通信。智能家居系統應用程序包括自動報警模塊、家居設備管理模塊、防盜安全管理模塊等基礎構件，并且預留接口，可實現智能家居系統功能模塊的刪除、更新和添加，和數據庫、服務器相互連接，對智能家居系統進行個性化設置和選擇，提高智能家居系統的整體性和安全性。

2.2 智能照明控制模塊

智能家居系統的照明控制模塊，選擇AT89C51單片機，采用串口異步通信方式，傳遞家居設備信息。智能照明控制模塊包括輸出控制電路、單片機系統、處理電路、熱釋電傳感器、光照檢測電路、延時選擇電路等部分，運行過程中，由熱釋電紅外線傳感器和光照檢測電路采集室內是否有人、光照強度等信息，利用輸出控制電路通過單片機實現照明設備的開關操作，智能化控制照明設備，實現良好節能效果。結合空調控制器的運行特性，利用收發模塊和通信模塊，將照明系統控制器和串口通信模塊連接起來，用戶利用手機就可實時控制照明系統，完成各種控制命令。同時，以AT89C51單片機作為智能家居系統照明控制模塊的終端，當外界環境中光照條件較好時，光敏電阻阻值降低，系統電路電平降低，該電平信息輸送到單片機中，通過應用程序進行有效控制。

2.3 智能安防報警模塊

智能安防報警模塊主要是利用煙霧傳感器實時監測室內氣體，一旦發現異常情況，向中央控制器發送相關信息，并且警報信號，發揮安防的作用。煙霧傳感器可有效檢測室內環境的有毒氣體或者可燃氣體濃度，準確檢測家居安全隱患，避免發生火災事故。

2.4 空調遠程控制模塊

空調遠程控制模塊設計通過串口通信方式利用Zigbee通信模塊連接空調控制器，用戶通過手機就能夠控制空調主機，例如，夏季天氣炎熱，用戶回家之前可用手機對空調系統進行遙控，提前開啟空調系統，使室內溫度涼爽。當前，大多數空調設備主要選擇HBS總線，然而HBS總線和智能家居系統不兼容，因此可利用MM1192芯片和單片機在智能家居系統中加入空調控制器，實現對空調系統的智能化控制。

3 結束語

近年來，人們對于生活質量要求不斷提高，特別是人們生活節奏不斷加快，人們需要更加合理地利用時間。基于物聯網的智能家居系統設計應結合相關應用要求，集安全監控和生活享受于一體，對智能家居系統實現擴展，實現良好的人機交互，充分發揮智能家居系統應用優勢，推動其快速發展。

參考文獻

[1]楊堤.基于物聯網的智能家居控制系統設計與實現[J].電子世界，2012，21：16-17.

[2]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.

[3]臧大進，劉增良，高干，等.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.

[4]曾松偉，章云，邱偉強.基于物聯網的智能家居控制系統設計[J].現代電子技術，2011，9：168-171.

[5]吳晶晶，胡艷蓉.基于物聯網的智能家居系統設計[J].軟件導刊，2011，8：69-70.

[6]袁雅迪.基于物聯網的智能家居系統的設計與實現[J].企業技術開發，2015，32：8+10.