基于嵌入式的智能家居系統(tǒng)

林金坤

摘?要：隨著社會的進步，科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，智能化的基于嵌入式技術(shù)，互動、創(chuàng)新的家居設計成為未來家庭的主流趨勢，智能家居時代已經(jīng)來臨。智能家居系統(tǒng)是利用計算機、嵌入式系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡技術(shù)將各種家用設施，通過家庭網(wǎng)絡連接到一起，從而為人們提供一個更方便，更舒適的生活。本文簡要介紹了智能家居系統(tǒng)的特點、嵌入式系統(tǒng)的特征，并對嵌入式技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應用進行了闡述。

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng);智能家居系統(tǒng);設計;功能

引言：

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對家庭住房需求的概念也發(fā)生了根本性的改變。人們從以往追求豪華裝修和寬闊的居住空間，向著追求品味、舒適、安全、便捷和智能方向改變。以嵌入式技術(shù)為核心的智能家居系統(tǒng)的出現(xiàn)，滿足了人們對高性能及智能化住宅的需求

1、智能家居系統(tǒng)的特點

智能家居，又稱智慧家居，在國外常用 SmartHome來表示，是以住宅為平臺，采用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、安全防范技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關的設施集成，構(gòu)建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統(tǒng)，從而提升家居安全性、舒適性、便利性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)境友好型、節(jié)能的生活環(huán)境。

智能家居系統(tǒng)是個人的范圍內(nèi)的通信系統(tǒng)。主要方式就是在家庭內(nèi)部形成家電的數(shù)據(jù)傳輸和控制網(wǎng)絡，然后將這個網(wǎng)絡連接到Internet。與一般通信網(wǎng)絡相比，智能家居系統(tǒng)具有以下特點：（1）靈活且易于擴展：可以很方便地在系統(tǒng)中添加或更新設備，而且更容易連接到現(xiàn)有網(wǎng)絡（2）系統(tǒng)具備標準化：系統(tǒng)內(nèi)部的各種設備是規(guī)范化的（3）實時性高：可以實時根據(jù)當時的家庭環(huán)境進行調(diào)整（4）具有較高的安全性：與外界進行信息交換時可以保證系統(tǒng)安全，同時，系統(tǒng)還具有較強的抗干擾能力和穩(wěn)定性（5）該系統(tǒng)是可靠的：易于維護和拓展升級。

2、嵌入式系統(tǒng)的特征

嵌入式系統(tǒng)（Embedded System），是一個“完全嵌入在受控裝置內(nèi)部，并設計成用于特定的應用程序的專用計算機系統(tǒng)”，它是用于控制或監(jiān)控器的大型設備，如機器，設備和工廠的系統(tǒng)。一般來說，嵌入式系統(tǒng)是嵌入式處理器的控制板，其控制程序被存儲在ROM中。事實上，所有帶有數(shù)字接口的設備，如手表、錄像機、微波爐、汽車等，都在使用嵌入式系統(tǒng)，一些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)由單個程序?qū)崿F(xiàn)整個控制邏輯。“嵌入”、“專用”、“計算機系統(tǒng)”是嵌入式系統(tǒng)的三個基本要素。

3、基于嵌入式技術(shù)的智能家居系統(tǒng)

嵌入式技術(shù)在家庭智能系統(tǒng)中的應用，大大提高了系統(tǒng)的語音和圖像處理能力。根據(jù)系統(tǒng)定制的實時操作系統(tǒng)，不僅可以最大限度地利用硬件投資，同時也避免因過大的系統(tǒng)造成資源的浪費。因為嵌入式系統(tǒng)通常僅具有一個核心處理芯片，系統(tǒng)架構(gòu)非常清晰和簡單。系統(tǒng)的軟件采用了分層設計，不僅有利于維護和升級系統(tǒng)，也大大提高了代碼的利用率，縮短了開發(fā)周期。本文引入最新嵌入式Linux技術(shù)并融合Wi-Fi技術(shù)、GPRS技術(shù)、ZigBee技術(shù)以及傳感器技術(shù)等設計一款智能家居控制系統(tǒng)，具有低功耗、低成本、高效率并集多種控制方式于一體的特點。該系統(tǒng)的總體設計方案結(jié)構(gòu)圖如圖所示，主要實現(xiàn)以下功能：

（1）家居安防功能

安全性是用戶的首要要求，是智能家居的重要組成部分，一般包括門窗磁報警、緊急救助報警、煤氣泄漏報警、非法入侵報警、火災報警等。在布防狀態(tài)下，當發(fā)生火災或有害氣體濃度過高，就會觸發(fā)現(xiàn)場報警裝置并發(fā)送報警信息到小區(qū)物業(yè)管理部門和用戶。

（2）家電遠程監(jiān)控

該系統(tǒng)可實現(xiàn)多種遠程監(jiān)控方法，最大限度地滿足用戶需求。通過任意連網(wǎng)的智能手機或PC的瀏覽器遠程登錄家庭服務器，不僅可以看到家庭現(xiàn)場視頻信息，還可以發(fā)送控制命令，遠程遙控家居設備。此外，當用戶外出旅游不方便上網(wǎng)時，還可以發(fā)送短信查詢家中各家電狀況并能發(fā)送控制消息命令。

（3）智能終端本地控制

當用戶在家時，只需一個智能終端設備，即可查詢并遙控家庭各設施設備，此集中控制方法，允許用戶告別面對一堆遙控器的麻煩。

（4）家庭環(huán)境監(jiān)測與控制

本系統(tǒng)配備了一個煙霧傳感器和濕溫度傳感器，定時采集家庭環(huán)境信息，如果發(fā)生異常，并迅速經(jīng)由ZigBee無線收發(fā)模塊對應傳送到中央處理單元，采取相應措施。

結(jié)論：

在嵌入式技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及Internet 技術(shù)的不斷發(fā)展下，以及主流消費者對智能家居接受程度的提高，智能家居成為了主要的家居發(fā)展趨勢，嵌入式技術(shù)作為重要的現(xiàn)實家居智能化的核心技術(shù)之一，其引入也必將加速智能家居的發(fā)展。本文重點的對基于嵌入式的智能家居系統(tǒng)進行了探討，希望能夠?qū)χ悄芗揖拥南到y(tǒng)設計有所幫助。

參考文獻

[1]?高屹揚.嵌入式技術(shù)在智能家居系統(tǒng)設計中的應用[J].科技風，2018（28）：1.

[2]?葉園.淺析嵌入式技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應用[J].今日湖北（下旬刊），2015，（1）：87-88.

[3]?高小平.中國智能家居的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].低壓電器，2005（04）：18-21.

[4]?原林，于伸.嵌入式技術(shù)在智能家居控制系統(tǒng)中的應用[J].自動化技術(shù)與應用，2006（01）：72-74.

[5]?陳良銀，李志蜀，劉軼，汪潔.智能家居系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).新疆大學學報：自然科學版，2005，22（1）：108-111.