基于物聯網的智能家居控制系統研究

呼雪琦

【摘要】 基于物聯網來設計智能家居控制系統，提高住宅環境的智能化控制，是提高家居舒適性、便捷性以及安全性的重要措施。本文結合以構建物聯網智能家居控制系統為目的，對其相關技術進行了簡要分析。

【關鍵詞】 物聯網 智能家居 操作系統

基于物聯網技術設計智能家居控制系統，對提高生活質量具有重要意義，尤其是現在生活節奏不斷加快，通過智能化控制，可以達到更有理想的生活狀態。設計時需要結合物聯網的特點，確定智能家居控制系統功能要點，對硬件與軟甲系統進行分析設計，保證可以完全滿足實際應用需求。

一、物聯網特征與組成

1.1物聯網特征

第一，感知性。其可以通過二維碼、射頻技術、傳感器等，對物體信息進行有效感知、捕獲后進行有效采集和獲取。第二，可靠性。能夠根據實際需求選擇有線或無線方式，與互聯網進行聯接，確保物體相關信息可以及時傳遞出去。第三，智能性。通過物聯網可以實現傳感器與智能系統的結合，通過云計算、模式識別等智能計算技術，對大量數據進行分析、加工與處理，達到決策、控制智能化目的。第四，多元性。物聯網內設置了大量的傳感器，且每個傳感器均可以作為一個信息源，并且對于不同類型的傳感器所捕獲、傳遞信息內容和格式間也存在較大的差異。

1.2物聯網組成

物聯網基本上包括RFID系統、中間件Savant系統與Internet系統三部分。其中，RFID包括RFID電子標簽、閱讀器、管理系統和數據交換軟件。中間件系統分為對象名解析服務器、Savant服務器和實體標記語言服務器等組成；Internet系統則包括計算機系統和網絡服務器[1]。基于其構建智能家居控制系統，即通過安裝在居室內的智能控制終端，以無線連接方式對各家電進行聯網，實現網絡內信息的交換。

二、基于物聯網智能家居控制系統設計

2.1智能家居系統架構

1、感知控制層。感知控制層位系統最底層，主要負責對物體信息的感知。利用傳感器節點組成無線傳感器網絡作為感知層，物體上嵌入的傳感器節點可以完成對信息的采集，通過射頻傳送到匯聚端。對于智能家居控制系統來說，在設計時可以將傳感器節點嵌入到物體上，來獲取相應信息，包括電器開關狀態、信息參數等，并通過溫濕度傳感器來得到室內溫濕度信息。對于采集到的數據，可以設定成定時上傳，來對室內家居狀態信息進行監測。

2、接入層。接入層可以將感知層采集到的物體數據進行匯總，并與互聯網連接，繼續上傳到服務管理層。將智能網關作為接入層，集成多種協議，利用ZiBee協議采集傳感器網絡上傳的數據，通過TCP/IP協議與互聯網進行通訊。其中，智能網關也可以對傳感器上傳的近期數據進行存儲，用戶可以直接通過智能網關來對數據進行查詢。

3、互聯網層。互聯網層主要負責物物間的連接，并將物體信息傳輸給外界。智能網關可以通過無線網接口與網線接口與互聯網保持連接，并將數據傳輸給服務管理層。現在無線網技術已經成熟，且在實際應用中具有跟高的靈活性，一般可以選擇用無線連接方式與互聯網保持有效通訊。

4、管理層。服務管理層主要負責海量數據的存儲于處理，現在智能家居感知控制層實時采集具有大數據4V特點，已經超出了單臺服務器存儲能力。并且用戶對歷史數據進行查詢時，傳統服務器檢索能力已經不能滿足快速應用需求，因此在系統設計時，可以通過云計算技術來保證管理層具有大數據存儲和處理功能。

5、應用層。智能家居系統目的即為用戶提供一個舒適便捷的家居環境，通過服務管理層來獲取感知控制層采集的各種實時信息，然后做出相應的控制指令。用戶可以通過訪問手機、平板以及計算機等，將做控制命令傳輸給服務管理層，服務管理層解析后便可以下達給各智能網關。各網關便可以通過ZigBee通訊協議向傳感器節點下達命令，通過傳感器節點控制家居設備。

二、系統軟硬件設計

2.1硬件設計

可以應用ARM920T S3C2400位主控芯片，LCD接口選擇為S3C2400內部集成LCD控制器，可以與大部分TFT液晶顯示屏有效連接，并通過IIC接口利用IIC接線對液晶顯示屏背光、對比度進行控制，建立合理的人機交互界面。同時，Flash存儲芯片可以利用接口總線與S3C2400保持有效連接，用戶可以在其內部存放系統啟動代碼、內核代碼以及根文件，形成隨機存儲器，這樣用戶便可以在Flash上執行啟動代碼，通過SDRAM來完成主程序執行。

2.2軟件設計

系統設計應用C語言編寫，并通過與相關主要函數來完成各模塊功能的設計，包括系統主程序初始化、系統設置等。其中，主程序包括多個子程序，如GPRS無線通信程序、ZigBee無線通信程序、各終端模塊控制程序等。

三、結束語

基于物聯網來構建智能家居控制系統，需要確定系統架構后對其軟硬件系統進行設計，保證各模塊功能可以順利實現。

參 考 文 獻

[1] 吳文鋒.基于物聯網技術的智能家居控制系統研究與設計[D].廣東工業大學，2015.