基于物聯網技術的智能家居系統研究

陳奕霖

（福建 福州 350004）

基于物聯網技術的智能家居系統研究

陳奕霖

（福建 福州 350004）

本文研究開發一種智能家居系統，利用計算機技術、自動控制技術、物聯網技術實現智能家居設備的統一管理和優化，充分利用成熟可靠的開源軟件開發，實現家居設備智能監測和控制，帶給廣大人民更好的家居體驗。

物聯網；智能家居；多元控制；優化

引言

在互聯網發展如此迅速的21世紀，基于云端大數據處理和智能化設備的普及，智能家居作為家庭信息化的實現方式，物聯網與智能家居逐漸走入我們的生活視線中，在大城市每天快節奏的生活后，讓電飯鍋煮飯、熱水器燒水、空調調至適宜溫度；回家后，就能吹上涼爽的空調、洗上舒適的熱水澡、享受便捷的家居環境。無論您身在何處，都能實時監控家庭動向、了解安全狀況；動動手指，就能在手機等智能設備中看到家庭中的環境數據、電器狀態以及視頻圖像。這就是基于物聯網的智能家居，這并不是科幻小說中的畫面，現在的智能化家居正一步步地走向你我的身邊。

為了實現智能家居環境，達到節能降耗、提高智能化程度、減輕管理負擔，本文試研究開發基于物聯網技術的智能家居系統。針對市場上各種智能家居、智能電器等設備的上市，各廠家都各自研發了自己的軟件系統，有很多的不人性化和集成度不高的特點，往往使得多個設備獨立使用，集成性不高；本次研發的智能家居系統基于開源技術體系，利用通用的物聯網技術標準，加上家居環境中要求的靈活布置要求，開發一種新型的開源易擴展的用于常用物聯網技術的自動控制系統。開發的系統充分利用家居環境中的家庭計算機、智能網關等設施，開發對應智能家電（煮飯、洗衣、微波爐、電視、空調等）控制、智能燈光控制、電動窗簾控制等功能。利用物聯網技術家居化使網絡家電可以實現互聯組成一個家庭內部網絡，同時這個家庭網絡又可以與外部互聯網相連接。通過集中控制中心管理各智能家居設備，優化設計，采取自動、手動、批處理等相結合的方式實現對家居設備的智能控制。

1 整體設計方案

整個系統包含中心服務器、數字家居智能網關組成，并通過數字網關通過物聯網技術與家庭中各種智能家居設備互聯互動。中心服務器負責存儲數據、提供查詢接口，數字網關提供控制家居設備的接口，通過讀取傳感器數據、發送圖像及開/關控制信號等。系統總體結構如圖1所示。

圖1

2 家庭云服務控制中心的實現

隨著社會有進步以及互聯網技術的普及，家庭云計算技術一定是未來的發展方向，開源技術的發展更是使云計算技術走入千家萬戶。服務器端可采用開源的Tomcat+MariaDB架構，使用目前流行的SSH（Sructs、Spring、Hiberate）框架搭建服務器端的軟件。MariaDB負責存儲整個家居系統產生的數據，包括溫度、濕度等模擬量值和各種家居電器、門禁、窗簾等開/關狀態等。SSH框架負責系統的邏輯處理并提供支持各種風格的接口供客戶端調用。

通過智能網關或手機、iPad等安裝客戶端軟件，使用服務器框架提供的響應機制編寫操作指令操作控制數據庫中對應的家居狀態標識，服務端通過輪詢機制監測家居設備狀態的更改進而做出相應的動作。

圖2

3 物聯網技術應用

物聯網技術的關鍵核心功能是傳感器網絡技術，各種家居智能設備具備物聯技術后即是組成了了一個由大量傳感器節點通過無線通信方式互聯的自組織網絡系統，能夠實現圖2所示的智能家居設備數據采集、操作融合和傳輸應用請求等功能，同時又利用無線通信將數據匯總傳輸給家居控制管理中心。

智能網關是本套系統的關鍵核心，主要由處理器、觸摸顯示屏、無線模塊和數據臨時存儲SD卡等組成，可方便的將網關中各項傳感器數據調用查看；智能網關具備數據分析接口，通過設置各種設備通信參數，通過寫入函數傳送到軟件內的接收函數，解析處理數據；顯示模塊可顯示傳感器傳來各項信息，了解家居中各種設備運行使用現狀，對于異常的數據設置對應處理函數，通過發送相應的控制指令，進行各項控制調節。

針對現今物聯網技術標準不統一問題，本文研究了一種將各種數據進行統一接入和數據訪問接口的設計方案，以XML數據格式進行數據的交互，利用接口函數對數據質量問題進行處理，實現數據獲取的效率，保障數據質量。通過設計統一數據接入和訪問模型，建立家居智能設備信息庫，為服務中心提供統一的功能使用支持。

4 智能家居的優化

在現時代社會中，各家電廠家已經開發了很多家電的自動化功能，這些功能可通過智能家居網關進行監測學習、統一管控，如實現：功能A-熱水器-時間-開等。

在智能家居控制中心系統中可通過對各種功能的優化實現更智能化的家居體驗，例如夏天可定制家中空調在下班前開啟，等你到家時剛好溫度降到涼爽程度等等。

5 結論

本文提出了一種基于家庭云計算平臺和物聯網技術的智能家居系統，利用云平臺技術集中心管理和優化智能化家居使用體驗，有效地實現了各種自動化家居的信息共享和智能應用，更好的服務人民生活水平的提高。

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1004-7344（2016）32-0287-01

2016-11-2