物聯網的智能家居控制系統設計分析

談巍

摘 要 物聯網以其高可靠性和低成本等優勢應用于智能家居領域，可以利用物聯網和云計算研發智能家居控制系統，探索嵌入式家庭網關、GPRS模塊、RFID模塊和ZigBee終端家庭設備模塊的構成及應用原理，較好地實現整個系統的遠程訪問、監控和報警。

關鍵詞 物聯網 智能家居 控制系統 設計

中圖分類號：TP273.5文獻標識碼：A

將物聯網融入到智能家居控制系統領域引發極大關注，在物聯網、云計算、嵌入式技術和無線傳感器網絡技術的支撐下，可以設計功能完善、性能穩定的智能家居控制系統，使之更加便利、自動化、低成本和靈活配置，提升人們的家居生活質量。

1系統相關技術概述

（1）嵌入式技術。智能家居控制系統中的嵌入式系統體現出體積小、成本低、功能齊備等優點，主要由嵌入式處理器、存儲器、時鐘、電源、其他外圍電路所構成，其核心是嵌入式處理器，支持實時多任務處理、中斷響應時間短，通常采用ARM嵌入式微處理器作為核心處理器，由寄存器實現數據操作和指令執行。

（2）無線網絡技術。由于無線網絡具有良好的靈活性和流動性，可以較好地提升家居的智能性和安全性，對于便捷用戶操作、降低功耗有重要的作用，并體現出良好的靈活性和可擴展性。常用的有超寬帶技術、ZigBee技術、Wi-Fi技術、藍牙技術、紅外通信技術等。

（3）云計算技術。這是由虛擬化技術向用戶提供網絡、計算和存儲等服務，由基礎設施即服務、平臺即服務、軟件即服務等架構組成，可以使終端客戶實現隨時隨地的訪問和控制，體現出良好的遠程性、實時性和直觀性。

2基于物聯網的智能家居控制系統硬件設計分析

2.1總體架構

物聯網的智能家居控制系統實現對家庭設備的統一聯網和集中操作管理，體現出可擴展性、靈活性和穩定性，系統將用戶和家庭內部設備相鏈接，實現集中統一通信、管理和控制。家庭網關主要實現家庭內部設備網絡與外部網絡之間的通信和數據交互，內部模塊包括有主處理器、外部SDRAM、Flash存儲器、LCD觸摸屏、復位電路等，GPRS、RFID和ZigBee通過串口通信的方式與家庭網關相鏈接，實現集中統一的數據交換、存儲和處理。

2.2系統模塊硬件設計

（1） GPRS通信模塊。基于物聯網的智能家居控制系統采用M35 GSM/GPRS無線通信模塊，支持GPRS多時隙和GPRS編碼格式，并通過串口RART1控制GPRS模塊，利用AT指令實現嵌入式網關與GPRS模塊的通信，完成指令和數據的雙向傳輸，能夠對家庭發生突發情況下的報警、信息發送，體現出高實時性和高可靠性的遠程報警功能。

（2）ZigBee家庭設備控制網絡。物聯網的智能家居控制系統采用ZigBee通信技術實現室內無線組網，其家庭設備網絡主要由協調器、路由器、終端節點構成，由各個傳感器節點采集室內相關信息并上傳給協調器，由報告節點接收協調器發送的指令并進行動作控制。協調器節點則進行家庭網關的控制指令轉發，并實現各節點之間的信息共享和鏈接，完成數據的上傳與下發。其中包括有以下內容：①ZigBee處理器硬件設計。通常選取CC2530芯片作為家庭設備控制網絡節點的核心處理器，包括有增強型8051微控制器內核、具有捕獲功能的32kHz睡眠定時器、2-3.3V的適用電源、具有SMA接口的陶瓷天線等。②無線通信模塊的硬件設計。該模塊包括有RF射頻電路和CC2530最小系統。③終端節點的硬件設計。由協調器或路由器將終端節點添加到網絡之中，位于網絡的最底端，用于對用戶指令的獲取和控制。內部構成包括有CC2530無線通信模塊、傳感器或執行器模塊、電源管理模塊，內部執行節點有空調控制節點、照明控制節點、窗簾控制節點、門鎖控制節點等，傳感器節點有煙霧報警傳感器節點、人體紅外線傳感器節點、溫濕度傳感器節點等。

2.3系統軟件設計

（1） 云平臺的設計。基于物聯網的智能家居控制系統利用云平臺實現數據存儲、分析和服務，主要包括有云計算服務系統平臺、智能家居家庭內部網絡、用戶移動應用系統，并以云計算平臺服務為核心，通過物聯網接收家庭網絡傳送的環境信息數據、用戶終端控制信息數據，對海量數據進行挖掘、分析和優化控制，較好地為智能家居用戶提供決策依據和智能服務。

（2）智能家居云服務系統結構設計。IaaS利用虛擬化技術進行資源透明化管理，實現對智能家居用戶提供基礎設施即服務，為智能家居用戶按需提供云服務。PaaS則通過資源虛擬化方式為用戶提供資源安全管理，其資源管理功能包括有資源負載平衡、故障檢測、圖像創建等，并通過限制用戶訪問和認證等方式，實現對系統的數據安全管理。SaaS為智能家居用戶提供安全認證的云服務，遠程訪問控制家居系統并獲悉相關數據信息，如：圖片拍照、家居環境等。

3結語

綜上所述，基于物聯網的智能家居控制系統通過系統結構和總體方案設計，實現人性化、智能化、便捷化、安全化的家居服務，能夠使用戶通過終端設備進行遠程訪問，并基于物聯網獲取的各種有用信息為用戶提供更加寬泛的服務體驗。

參考文獻

[1] 曾松偉，章云，邱偉強.基于物聯網的智能家居控制系統設計[J].現代電子技術，2011，34（09）：168-171.

[2] 楊堤.基于物聯網的智能家居控制系統設計與實現[J].電子世界，2012（21）：16-17.

[3] 荀艷麗，焦庫，張秦菲.基于物聯網的智能家居控制系統設計與實現[J]. 現代電子技術，2018（10）：74-76.