基于物聯網技術的智能家居系統

王彪

摘要：在現代社會快速發展背景下，人們對智能化產品需求越來越大，這些智能化產品出現改變了人們生活品質。本文先分析了物聯網智能家居系統關鍵技術，再闡述了智能家居系統具體設計策略，旨在為人們提供一個舒適的生活空間。

關鍵詞：智能；家居系統；物聯網技術

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）04-0069-01

所謂智能家居，是指囊括了通訊設備、安防設備、家用電器等的住宅自動化設備，它有著低成本、集中管理、易操作等優勢，可為人們營造一種舒適、安全、便捷的生活空間，以智能家電控制等方式提高人們生活品質。但是，當前技術仍不能滿足智能家居系統設計需求，存在著系統運行效率低下等問題，應嘗試引入物聯網技術克服現階段智能家居系統設計問題，優化人們生活方式，滿足人們高品質生活需求。

1 物聯網智能家居系統關鍵技術

物聯網智能家居系統關鍵技術有以下幾個：（1）射頻識別技術（RFID）。射頻識別技術（RFID）是一種非接觸式自動身份識別技術，它在物聯網智能家居系統上的應用，是利用射頻信號，自動識別目標對象，獲取與目標對象相關數據。RFID標準的電路硬件主要由MCU微控制器、ASIC專用集成電路、射頻電路、射頻天線、閱讀器構成[1]。（2）無線傳感器網絡技術（WSN）。無線傳感器網絡技術（WSN）屬于一種小型通信網絡信息系統，它在物聯網智能家居系統上的運用，主要是利用自身優勢為系統運行提供十分靈活、可移動的組網方式，WSN集成了信息采集、信息傳輸、信息處理等功能，可滿足智能家居系統信息管理需求。（3）短距無線通信技術。它主要包括了Wi-Fi、Bluetooth、NFC、ZigBee等技術，這些技術具備高可靠性、高性能、高傳輸速率特點。（4）物聯網網絡安全。物聯網智能家居除了需要面臨互聯網絡中基本安全問題，還要解決感知節點本地安全問題、無線傳感器網絡傳輸安全問題、網絡核心層信息傳輸安全問題等，以防用戶信息泄露[2]。

2 基于物聯網技術的智能家居系統設計

2.1 系統需求分析

為了給用戶提供一個相對舒適的居住環境，物聯網智能家居系統設計要考慮不同用戶不同家居需求。首先，在智能家居系統設計時，應盡量選用低能耗設備，且保證電池供電情況下系統運行1個月以上。另外，應在智能家居系統網絡布局中，選擇ZigBee無線數據信息傳輸，ZigBee與其它數據傳輸相比有著靈活性強、穿透力強優點。再次，在智能家居系統安裝時，為了給用戶營造一個相對美觀、便捷的居住環境，應采用無線數據傳輸技術進行信息傳輸。同時，綜合用戶消費能力，對相關硬件進行選型，以期符合消費者消費需求[3]。除此之外，智能家居系統設計也要考慮增設視頻監控功能、家居環境監測功能、燈光控制系統等，以期保持家居環境處于最佳狀態。

2.2 功能結構設計

在物聯網智能家居系統設計時應注意完善中央控制器、WEB瀏覽器、Internet、GPRS、內部無線網絡、PDA、家電控制系統、家居環境檢測系統、報警系統、照明系統等各個功能結構。其中，中央控制器是家居設備集中管理核心，主要用于轉發、管理、分析、轉換各種網絡數據，了解用戶需求，為用戶提供個性化、智能化服務。同時，中央控制器還負責利用WiFi網絡等通信方式對安防、家居環境、燈光進行控制，用戶在對物聯網智能家居系統進行操控時，可利用中央控制器采集各個子系統數據，了解報警、家電控制、家居環境檢測等部分運行情況，及時解決一些家居問題。安防系統是物聯網智能家居系統設計的一個重點，它可捕捉一些非法入侵信號，將信號傳輸至中央控制器，以電話、短信等形式發送給用戶，保證用戶居住安全[4]。而家居環境檢測系統，可幫助用戶檢測室內空氣質量、溫度、濕度等等，將各項指標控制在最佳狀態，滿足用戶高品質生活需求。

2.3 總體設計

本文物聯網智能家居系統總體設計包括了以下幾個方面內容：（1）中央控制器模塊。本研究主要利用ARM嵌入式系統開發設計中央控制器模塊，并選用了三星SC2410A嵌入式處理器，實現了借助中央控制器采集、控制家電控制、燈光控制、門窗控制等部分。但是，在中央處理器內部控制時，需安裝相應的傳感器。（2）ZigBee網絡模塊。在物聯網智能家居系統設計時，應將ZigBee網絡模塊設計成星型網絡結構，并搭配好終端網絡節點和傳感器的設置，將這些設備安裝在指定監測位置，監測家居環境，并利用串口將監測結果傳輸至中央控制器，由此實現對家居環境的自動化控制[5]。（3）溫濕度傳感器模塊，主要負責監測家居環境中濕度、溫度，后將關于濕度和溫度的模擬信號轉換成芯片，借助ZigBee網絡將數據傳輸到中央控制系統，以期實現對家居環境中各項指標的有效控制。

2.4 軟件設計

在物聯網智能家居系統軟件部分設計時，應結合用戶的多樣化需求，確保智能家居系統具備多層劃分、實時響應、可擴充性特點，由此達到較好的家居環境控制效果。其中，在物聯網智能家居系統軟件結構設計時，應參照《家庭網絡系統技術規范》中相關標準展開設計行為，遵從條理化、清晰化設計原則，把復雜網絡結構設計成MAC層、物理層、網絡層、應用層四個層次，以多層次設計方式增強各個網絡層操控簡便性。物聯網智能家居系統軟件部分需配置實時響應系統，及時收集一些網絡信息，執行用戶各種控制請求[6]。

3 結語

綜上可知，現階段智能家居系統仍然存在著某些缺陷，在這一背景下，為了進一步降低智能家居系統安裝成本，提升家庭內部網絡拓展性，應嘗試利用物聯網技術優化設計智能家居系統，從系統需求分析、功能結構設計、總體設計、軟件設計四個角度出發，提升智能家居系統設計效果，進一步改進智能家居系統所帶來的體驗感，以個性化系統開發設計方式增強智能家居系統功能性，科學控制家居環境，符合用戶個人家居需求。

參考文獻

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[2]浦靈敏，周惠英.基于物聯網技術的智能家居實訓教學平臺的設計[J].信息技術，2016，15（05）：84-86+90.

[3]趙勇.基于物聯網的智能家居遠程監控子系統軟件設計分析[J].數字技術與應用，2016，13（04）：162+165.

[4]郭廣明.基于物聯網的智能家居系統設計與創新研究[J].數字技術與應用，2016，11（03）：187+227.

[5]張琰.基于物聯網技術的智能家居系統的優化設計[J].網絡安全技術與應用，2015，12（02）：43+45.

[6]包依勤.基于物聯網技術的智能家居系統的研究與探討[J].物聯網技術，2013，3（07）：38-41.