智能家居系統(tǒng)中情景感知技術(shù)的研究與應(yīng)用

楊少歌

河南正陽建設(shè)工程有限公司

智能家居系統(tǒng)中情景感知技術(shù)的研究與應(yīng)用

楊少歌

河南正陽建設(shè)工程有限公司

近年來，智能家居已經(jīng)受到人們的關(guān)注，而大量的智能家居產(chǎn)品也隨之產(chǎn)生，逐漸滲入人們的生活。例如，智能空調(diào)系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動的選擇其工作模式，使得室內(nèi)溫度能夠保持在讓人感覺到舒適的恒溫狀態(tài)；智能燈光控制可以根據(jù)人的行為習(xí)慣自動的進行調(diào)控，當(dāng)有人出現(xiàn)時自動變亮，而沒有人時則始終保持在關(guān)閉的狀態(tài)，從而在滿足人生活需求的前提下達到節(jié)省電量的目的；智能安防系統(tǒng)能夠根據(jù)指紋或者人臉識別自動判斷來人是否為非法闖入，當(dāng)有人入侵房屋時進行報警。

智能家居系統(tǒng)；情景感知技術(shù)；研究與應(yīng)用

1 引言

按GB50314—2015《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》，智能家居是以住宅家居為平臺，基于對各類智能化信息的綜合應(yīng)用，集架構(gòu)、系統(tǒng)、應(yīng)用、管理及優(yōu)化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成人、建筑、環(huán)境互為協(xié)調(diào)的整合體，提供安全、高效、便利及可持續(xù)發(fā)展的家居產(chǎn)品。

2 整體設(shè)計方案

智能家居安全防護系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的三層體系結(jié)構(gòu)為依據(jù)，感知層通過人體探測器、煙霧探測器、可燃氣體探測器、門磁探測器、溫度傳感器等傳感器實現(xiàn)安全防護信息的實時采集，采取ZigBee技術(shù)構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)層通過嵌入式網(wǎng)關(guān)與感知層相連，通信網(wǎng)絡(luò)包括寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)，本層實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與通信，將大量感知信息傳輸給應(yīng)用層；應(yīng)用層提供家居安全防護管理平臺和運行平臺，用戶可以在PC機或手機端實時查看家居安全狀況，在出現(xiàn)安全問題時，安防系統(tǒng)會及時報警，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)通知用戶，用戶可以通過PC機或手機端對傳感設(shè)備進行開關(guān)控制。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)布設(shè)在家居環(huán)境中，實現(xiàn)無需人為干預(yù)、自動檢測數(shù)據(jù)并根據(jù)信息處理情況進行預(yù)/報警的智能家居安防系統(tǒng)。

3 傳感器技術(shù)

3.1 溫度傳感器

溫度傳感器技術(shù)目前已經(jīng)相當(dāng)成熟，在人們的生活中得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)溫度變化時，傳感器中的敏感元件感受到這一變化，并產(chǎn)生相應(yīng)的信號進行輸出，隨著溫度的不同，輸出的信號大小也互不相同，從而可以得到溫度的測量值。根據(jù)它對溫度測量方式的不同，溫度傳感器包括接觸式和非接觸式兩種，在使用過程中按照具體的使用場景進行合理的選擇。雖然絕大多數(shù)空調(diào)都有測溫功能，但是由于其體積的限制，一般測得的只是排風(fēng)口近距離的溫度，所以需要另外安裝溫度傳感器。傳感器將室內(nèi)溫度上傳到家庭網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以實時監(jiān)測家庭溫度狀況。開啟溫度自動控制的時候，只需要將空調(diào)設(shè)定的溫度值上傳到家庭網(wǎng)關(guān)中與傳感器測得的實際溫度相比較，從而進一步控制空調(diào)的制冷制熱，保證家居環(huán)境保持在適宜溫度，達到家居溫度的智能化控制。其中，數(shù)字溫度傳感器能夠?qū)囟绒D(zhuǎn)化為方便計算機處理的數(shù)字量，處理速率快且接線簡單方便，因此適合用于智能家居中。

3.2 氣敏傳感器

氣敏傳感器能夠利用相應(yīng)的敏感元件檢測特定的氣體，并輸出相應(yīng)的電信號，該電信號的強弱由氣體含量的不同來決定。因此，氣敏傳感器能夠測得氣體在空氣中所占的比例大小，達到檢測某種氣體、監(jiān)控其濃度的目的。

家居作為人們最多接觸、也是最信賴的生活方面，更加要求安全化，這也是對于智能家居的一個要求。氣敏傳感器可以對環(huán)境中的有害氣體含量進行檢測，當(dāng)濃度高于一定值的時候，迅速的進行報警并且及時的做出相應(yīng)的應(yīng)急措施，盡量的使危害降到最低。氣敏傳感器包括多種類型。其中，固體電解質(zhì)傳感器可檢測氣體太少，常見的二氧化碳氣體和甲烷都不能檢測，而電化學(xué)傳感器不能檢測一氧化碳和甲烷，因此兩者均不適合用在智能家居中。經(jīng)過對比，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體氣敏傳感器檢測范圍廣，優(yōu)點更加突出。它利用的是當(dāng)待測的氣體與半導(dǎo)體表面發(fā)生接觸時，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率會發(fā)生相應(yīng)的變化，通過檢測這一變化就可以測得氣體的濃度。因此，在智能家居設(shè)計中可采用半導(dǎo)體氣敏傳感器作為氣體信息采集部分的核心。

3.3 紅外傳感器

紅外傳感器主要運用于家居安防系統(tǒng)，防止非法入侵，可以在家庭的窗戶、陽臺等地設(shè)置多個紅外傳感器，當(dāng)客戶外出設(shè)防后，有人非法入侵就會發(fā)出報警信號并燈光照明、視頻監(jiān)控系統(tǒng)拍攝等。同時還可以通過無線網(wǎng)絡(luò)向手機、物業(yè)公司發(fā)出報警指令等。

3.4 光照傳感器

光照傳感器主要用來監(jiān)測室內(nèi)的光照強度，當(dāng)光照強度大的時候，能根據(jù)設(shè)定值或者客戶根據(jù)自己的需求通過手機APP自動關(guān)閉百葉窗或者是窗簾，達到人體最舒適的狀態(tài)。客戶還可以通過手機APP設(shè)置各種燈光模式，符合人體的需求。

3.5 安全系統(tǒng)

安全系統(tǒng)包括火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對講系統(tǒng)。智能安防報警系統(tǒng)協(xié)同各種安防傳感器、探測器、視頻攝像機、防區(qū)設(shè)置鍵盤及執(zhí)行器共同組成家庭的安防體系，是家居安防的核心。安全報警功能包括防火、防盜、煤氣泄露報警及緊急求助等功能，報警系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備，實現(xiàn)對上述意外事故的自動報警。

戶內(nèi)每個門窗都應(yīng)安裝感應(yīng)性門窗磁和紅外幕簾，聲光報警系統(tǒng)安裝在戶內(nèi)和戶外。設(shè)置安防日程管理模式，布防后若以上任意防區(qū)出現(xiàn)情況都會立即報警，觸動所有聲光報警裝置，阻止非法入侵，讓保安迅速找到闖入者。

智能煙感和煤氣感應(yīng)探測器反應(yīng)靈敏，在發(fā)生火災(zāi)和煤氣泄漏時會立即報警，自動關(guān)閉燃氣閥。防漏水報警裝置在水管破裂等情況時，就會立即報警，并自動關(guān)閉水閥。

4 結(jié)束語

隨著傳感器技術(shù)的成熟發(fā)展，它在智能家居中占據(jù)著越來越重要的地位，利用各種類型的傳感器進行智能家居系統(tǒng)的設(shè)計能夠提高系統(tǒng)的安全性、舒適性，為智能家居的應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

[1]蘇娜.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J].科技尚品,2016(7):129～130.

[2]阮禮鵬.傳感器技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J].科學(xué)與財富,2015(8):144～145.

[3]王園,劉寶霞.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居安防系統(tǒng)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(20):46.