淺析智能家居環境監測系統的研究

王娜

摘? ?要：隨著人們生活水平的逐年提高，人們對室內環境的要求也越來越高。近年來，智能家居的出現給人們帶來了巨大的影響，讓人們對室內環境的主觀關注提到了實際應用的層面。本文主要通過對現有環境監測系統的分析來討論將來室內智能家居環境監測系統的開發思想和系統設計。

關鍵詞：智能家居;環境監測;研發技術

近年來，環境污染的問題盡管得到了相關部門的重視，但是依然非常嚴峻，大氣中的污染氣體，對于我們個人來講是無法改變的。盡管相關部門已經采取了有史以來最嚴格的環境保護措施，但是我們生活中的大氣污染依然非常嚴重。各個家庭室內的空氣污染狀況怎么樣呢？現實也不容樂觀。室內裝修帶來的甲醛、苯的污染以及天然氣中的一氧化碳污染時刻威脅著我們的身體健康，但是和室外的空氣相比，室內的空氣可以通過我們的監測了解其污染的程度，從而我們可以采取相應的措施來進行改善。隨著科學技術的飛速發展，我們可以通過相關的監測系統來實現對空氣污染的指數進行測定。目前，很多智能家居的設備就可以幫助我們實現這種監測。

1? ? 智能家居概述

早在1997年，我國的家用電器就被提出了要求實現智能化系統的設計思想，但是很多的家用電器在當時的科技水平下根本達不到相關的要求。到1999年，相關的智能小區技術標準開始逐步出臺，但是一直到2000年的時候，智能家居行業才開始在我國生根發芽，人們才開始接觸到智能家居的相關概念。進入21世紀后，我國的智能家居行業才全面爆發，從規劃開始到投入研究，我國僅僅用了一年的時間。到2004年，已經開始出現了一些比較成熟的智能家居系統，因此，這一年被稱為我國的“智能家居推廣應用年”。自此，智能家居正式進入了市場銷售。到2013年，物聯網相關的文件開始被工信部發布，隨之大批的家電企業紛紛加入了智能家居行業的制造領域。到2014年，我國的各大電信部門開始了移動終端設備配件設施及軟件的研究。到現在，盡管智能家居的發展已經比較成熟了，但是依然存在著很多的問題。

1.1? 行業標準

近年來，智能家居方面的行業標準一直達不到統一，原因是智能家居的廠商眾多，相互之間主是要競爭關系，沒有合作共同研發統一標準的愿望。另外在系統的信息安全方面，安全系數非常低、系統的成本也非常高。這些其實都是一個原因，這些問題一直困擾著整個智能家居行業。其中標準未統一主要是因為不同廠家在研發智能家居系統時采用了廢氣的通信協議，導致不同廠家的產品不能實現互聯與互通。

1.2? 信息安全

由于智能家居的系統里保存著大量的家庭用戶信息，這些都屬于個人的隱私部分。但是由于智能家居的廠商由于自身的技術原因對系統保存信息的安全防范方面做得不是很到位，甚至有些還有技術上的漏洞。這個問題將會直接導致黑客可輕易入侵，從而造成個人信息的泄露。這些都是人們目前非常關注的問題，所以，智能家居的生產廠商在此方面需要大力加強研發的投入力度。

1.3? 智能家居開發技術還不成熟

盡管我國的智能家居研發也有些年頭了，但是由于大部分是閉門造車，發展的速度遠不及國外的發展速度，其各項研發技術還有很大的提升空間。正是這個原因，造成了智能家居行業的系統和產品的開發成本一直居高不下，這方面還需要國家相關政府部門給予大力的支持和幫助。特別是在室內環境監測方面更是需要研發方面的支持。在國外，室內環境監測的技術已經非常成熟了，特別是設備方面更是成熟，技術方面就不用說了，而在國內室內，環境監測的研究起步較晚，盡管關注度非常高，卻不能給技術發展帶來什么優勢。

2? ? 智能家居的環境監測系統

2.1? 智能家居環境監測技術

2.1.1? 傳感器技術

自20世紀中期開始，傳感器已經開始大面積研究并投入了使用。隨著科學技術的迅速發展，各種各類的傳感器紛紛面市，其中氣體傳感器、液體傳感器及固體傳感器都屬于按功能類別進行劃分的傳感器，而半導體式傳感器、電化學式傳感器和光學式傳感器則屬于按工作原理進行劃分的傳感器。而本文要使用的甲醛傳感器則屬于半導體式傳感器，此種傳感器主要采用SnO2這種材料。

2.1.2? 計算機相關技術

計算機作為一種工具，在各行各業的應用都是非常廣泛的，不管是軟件方面還是硬件方面，都離不開計算機相關的技術，在本文中軟件方面主要使用相關的程序語言來實現對數據庫的功能訪問，并且保證能夠安全訪問該數據庫，在硬件方面，要借助于計算機的相關硬件來實現對各項數據的存放，特別是大量數據的安全存放問題，是我們非常關注的問題，要求能夠按要求來實現。

2.1.3? 通信技術

近年來，數據通信實現的技術是越來越多，比如，有線的通信技術和無線的通信技術，而無線的通信技術又包括很多，比如WiFi 技術、ZigBee技術、藍牙技術等。這些通信技術各有各的優勢，有線的通信技術傳輸率高，穩定性強，可靠性好，但布線比較麻煩，而無線通信技術在這方面比較簡單，但是傳輸率和穩定性方面不是特別出色。盡管現在的無線傳輸技術已經非常成熟了，但是和有線的通信技術相比，依然無法比擬。

2.2? 智能家居環境監測系統的設計方案

2.2.1? 智能家居環境監測系統的實現

智能家居環境監測系統主要是通過相關的傳感器來實現對監測點環境的各項參數實時傳輸，由計算機來實現對這些數據的分析比對，最終通過相關的智能監控系統來實現對危險數據的實時智能警報或提醒。

2.2.2? 智能家居環境監測系統的結構設計

根據上述功能需要，本文提出了如下的智能家居環境監測系統包括N個能通過自行設計前端傳感器的單元和涉及傳感器接口電路、信號放大電路、A/D轉換電路、單片機控制的顯示部分和報警電路的硬件電路。實現實時監測并顯示監測點的甲醛質量分數、CO質量分數、溫濕度等相應參數，當某個單元監測到的相應參數濃度值超過設定的標準值時，報警電路中的蜂鳴器會發出報警信號。每個單元會將監測到的數據信息通過WiFi經過服務器實時傳送到遠程PC機Web界面中進行顯示。

環境監測系統總共有兩層：PC上位機監控Web界面和下位機監測單元電路模塊。其中上層采用成熟的SpringMVC3+Hibernate3進行開發，數據庫采用了高性能、穩定的Oracle數據庫;下層各個監測單元構成監測節點，每個單元獨立運行，并通過WiFi模塊經數據傳輸到上層服務器，每個節點自由安放在室內的每個位置，由上位機統一監測。系統結構設計方案如圖1所示。

3? ? 結語

智能家居環境監測系統通過使用專業的傳感器和部分成品原件搭建了可以實現對室內某點氣體環境的實時監測前端監測單元，然后通過主控芯片搭載各個可獨立運行的監測模塊，對監測模塊傳輸到主控芯片的數據信息進行統一整合和處理，并將處理后的數據通過WiFi技術傳輸到服務器中。同時，設計了上位機觀測界面，通過聯網的方式實現觀測各個監測單元的數據變化。智能家居環境監測系統的室內環境監測系統實現了室內氣體環境的遠程實時監測。但限于客觀條件的制約，此系統還存在著很多問題，后續仍需要繼續完善。

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Research on smart home environment monitoring system

Wang Na

（Xinxiang Environmental Protection Scientific Design and Research Institute， Xinxiang 453000， China）

Abstract：With the improvement of peoples living standard year by year， peoples demand for indoor environment is higher and higher. In recent years， the appearance of smart home has brought great influence to people， and the subjective concern of indoor environment has been raised to the level of practical application. Based on the analysis of the existing environment monitoring system， this paper discusses the development idea and system design of the indoor intelligent home environment monitoring system in the future.

Key words：smart home; environment monitoring;? research and development technology