智能家居監(jiān)控平臺的設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)

寧可 孟培媛

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能家居已經(jīng)成為了未來發(fā)展的趨勢，具有極強(qiáng)的應(yīng)用前景。本文從智能家居監(jiān)控平臺的研究和設(shè)計(jì)出發(fā)，利用無線技術(shù)構(gòu)建的家庭局域網(wǎng)方案，通過internet技術(shù)，利用無線ZigBee模塊，擴(kuò)展64m flash存儲器，實(shí)現(xiàn)對家居系統(tǒng)的智能監(jiān)控。通過建構(gòu)智能家居控制平臺，表明智能家居監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)χ悄芗揖舆M(jìn)行良好的監(jiān)控，為家庭帶來更多的便利。

關(guān)鍵詞：智能家居；監(jiān)控平臺；設(shè)計(jì)方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.137

1 引言

近年以來，由于我國綜合國力的不斷上升，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能控制技術(shù)和電子技術(shù)的全面發(fā)展之下，我國的信息化程度發(fā)展程度非常之高，這也給我國居民帶來了極大的便利，讓人們開始不斷的享用高科技帶來的成果。這時(shí)，傳統(tǒng)住宅的功能已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)代人們對生活的需求，智能化住宅成為了人們普遍追求的生活方式之一，它能夠帶來更為安全可靠的生活環(huán)境，居住的舒適度更高，信息化程度更高，給人們帶來了極大的便利，因此智能家居應(yīng)運(yùn)而生。

智能家居將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子技術(shù)、控制技術(shù)融為一體，在最先進(jìn)的技術(shù)利用下，通過家庭網(wǎng)絡(luò)的形式連接家中各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，特別是電器，如電冰箱、電腦、掃地機(jī)器人、溫控器、電飯煲等。在這種情況下。主人可以將各種電器進(jìn)行良好的管理，讓他們互相通信。智能家居只需要在手機(jī)上、電腦上就可以實(shí)現(xiàn)家中智能系統(tǒng)的互相協(xié)調(diào)，保證電器的正常運(yùn)行，即使在外面也可以實(shí)時(shí)觀察到家中的情況，實(shí)現(xiàn)真正的無線管理。智能家居給人們提供更好的生活環(huán)境，安全且便利，對提高我國人們的生活質(zhì)量有著重大的影響。

2 智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 智能家居的內(nèi)網(wǎng)組建

智能家居可以由內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)組成，內(nèi)網(wǎng)是智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺的內(nèi)部組建網(wǎng)絡(luò)，通過連接家庭網(wǎng)關(guān)和家用電器設(shè)備來實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。外網(wǎng)是通過網(wǎng)絡(luò)將智能家居內(nèi)網(wǎng)可以通過有線和無線兩種形式來實(shí)現(xiàn)，有線是利用電力線載波和總線相連來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，無線則是通過射頻識別和紅外的形式，一般會用到藍(lán)牙技術(shù)和Zig Bee技術(shù)。在通常情況下，由于家中的基于Zig Bee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)成本較低，功耗不高且距離較近，操作較為簡單，能夠連接落地扇、電飯煲、掃地機(jī)器人等并不固定的電器，更加適合在家庭網(wǎng)絡(luò)中使用，不僅能夠全方位的覆蓋家庭的每一個(gè)角落，使用起來也會更加便捷。

2.2 智能家居的監(jiān)控平臺

為了保證智能家居的安全和穩(wěn)定，有必要建立智能家居監(jiān)控平臺來對家庭現(xiàn)場進(jìn)行控制。智能家居監(jiān)控平臺通過網(wǎng)絡(luò)、通信、圖像等技術(shù)，并通過通入控制技術(shù)來達(dá)到目標(biāo)。本文所探討的智能家居監(jiān)控平臺是基于Internet網(wǎng)絡(luò)的，通過瀏覽器/服務(wù)器的模式，在具有網(wǎng)絡(luò)的地方就可以隨時(shí)隨地的通過輸入網(wǎng)關(guān)地址來查看到家中的情況，對家庭智能環(huán)境進(jìn)行控制。

2.2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能家居監(jiān)控平臺總體設(shè)計(jì)分為三個(gè)層面，第一層是通過裝有無線ZigBee模塊的家用電器來實(shí)現(xiàn)和嵌入式Web服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換；第二層是實(shí)現(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò)和家庭內(nèi)網(wǎng)的連接的嵌入式-Web服務(wù)器，它能夠保障二者之間數(shù)據(jù)的順利交換。第三層是客戶端電腦。在建立好完善的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)后，戶主可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)時(shí)觀察到家中的智能設(shè)備狀況，有效的對其進(jìn)行監(jiān)控。

2.2.2 硬件設(shè)計(jì)

智能家居監(jiān)控平臺在硬件設(shè)計(jì)上，采用的是是三星公司生產(chǎn)的S3C2410處理器，32 位運(yùn)行數(shù)位，018um 制造工藝，能夠支持 TFT 的 LCD 控制器，最高可運(yùn)行在203MHz。這款嵌入式處理器運(yùn)行效率高，性能好，特別是對Linux操作系統(tǒng)具有很高的匹配度。整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要由：S3C2410處理器，64M NAND Flash存儲器芯片K9F1208 作為存儲介質(zhì)，SDRAM 接口電路設(shè)計(jì)，CS8900A 芯片建立網(wǎng)絡(luò)接口，UART0 接口的串口電路設(shè)計(jì)，通過芯片為 CC2430的 ZigBee模塊把家庭內(nèi)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)連接起來。除此之外，戶主如果想要運(yùn)行智能家居監(jiān)控平臺，只要在Internet的瀏覽器中登陸家庭網(wǎng)關(guān)，輸入IP地址，就能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程訪問。當(dāng)然，系統(tǒng)必須建立好WEB服務(wù)器，以便于監(jiān)控平臺能夠順利進(jìn)行。

2.2.3 軟件設(shè)計(jì)

智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，是利用客戶端通過連接WEB服務(wù)器和互聯(lián)網(wǎng)，用WEB服務(wù)器和Internet與用戶智能家電連接，在WEB服務(wù)器的主導(dǎo)之下形成三個(gè)部分的有機(jī)組成。

軟件設(shè)計(jì)包括Web服務(wù)器網(wǎng)頁設(shè)計(jì)，Linux驅(qū)動程序設(shè)計(jì)，ZigBee協(xié)調(diào)器及終端的軟件設(shè)計(jì)三個(gè)部分。Web服務(wù)器網(wǎng)頁設(shè)計(jì)是通過HTML來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)頁面和CGI 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)動態(tài)頁面兩個(gè)部分。Linux驅(qū)動程序是軟硬件連接的橋梁，將所有硬件設(shè)備都納入文件的范疇，把設(shè)備當(dāng)做文件對待，以操作文件的形式實(shí)現(xiàn)對硬件設(shè)備的控制。ZigBee協(xié)調(diào)器及終端的軟件設(shè)計(jì)使用的是瑞典 IAR systems 公司的集成開發(fā)環(huán)境IAR Embedded WorkbenchV4.30A 版，IAR EmbeddedWorkbench是一個(gè)用于編譯和調(diào)試嵌入式應(yīng)用程序的集成開發(fā)環(huán)境，支持 C/ C++語言。系統(tǒng)中ZigBee 終端設(shè)備主要是接收協(xié)調(diào)器發(fā)來的控制命令。例如，系統(tǒng)軟件可以通過操作來控制掃地機(jī)器人何時(shí)清掃，何時(shí)充電，控制冰箱的開關(guān)，控制空調(diào)的運(yùn)行等等。同時(shí)，戶主可以通過協(xié)調(diào)器來觀測到家中智能設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在智能設(shè)備需要啟用時(shí)只需要通過網(wǎng)絡(luò)，利用電腦或手機(jī)便可以輕松操作，隨時(shí)啟用智能設(shè)備，再無需運(yùn)行時(shí)又可以隨時(shí)將其調(diào)整為休眠狀態(tài)。

3 結(jié)束語

在新世紀(jì)到來后，智能家居為我們提供了更為便捷和舒適的生活狀態(tài)，成為了未來發(fā)展的重要潮流。智能家居監(jiān)控體系是為了保障智能家居系統(tǒng)能夠更為方便的使用，保障系統(tǒng)的使用效果，從而達(dá)到最佳的使用狀態(tài)。本文通過嵌入式WEB服務(wù)器作為家庭網(wǎng)關(guān)，利用無線ZigBee模塊來組件家庭局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了智能家居智能系統(tǒng)的最佳監(jiān)控，為今后的研究提供了更為廣闊的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳志輝.智能家居監(jiān)控平臺的研究與實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（11）：80-83+86.

作者簡介：寧可（1995-），男，陜西禮泉人，本科，研究方向：智能家居監(jiān)控。