基于物聯網的智能家居遠程無線監控系統設計

程啟龍 劉凱笛 高楊

摘 要：現階段，在高速移動網絡技術的影響下，基于物聯網的智能家居系統本身技術升級也較為明顯，在新一代RISC處理器出現之后，無線監控的內容更加豐富，監控范圍得到了擴展，監控質量也得到了增強。基于此，文章對無線監控系統的設計進行了進一步的分析和探索，希望為廣大從業技術人員提供有效的借鑒和參考。

關鍵詞：物聯網;智能家居;遠程控制;無線監控;系統設計

0? ? 引言

物聯網系統的部署不僅需要完整的硬件系統，更需要穩定的軟件系統。從系統控制層面分析，無線監控系統尤為關鍵，在無線技術的支持下，用戶可根據自身需要啟動不同的家居設備，實現對智能家居設備的運程調控。但從技術應用成本的角度分析，無線監控系統并非以設備或者軟件的數量取勝，而是依靠與用戶需求精準對接的無線監控系統。這就要求設計人員在設計無線監控系統時，應具有成本意識，在構建無線監控系統的硬件設備結構時，應合理使用系統協調器，高效處理各類系統級別的命令信息。在5G技術的支持下，技術人員也應積極優化無線通信硬件模塊，適配新技術，提高無線監控的整體質量。

1? ? 無線監控系統的主體構成分析

1.1? 移動通信構架分析

從系統識別以及系統運行的角度分析，現階段，無線監控系統的網絡傳輸主要基于全球性的移動網絡通信技術，此種技術的實現過程需要相應的系統傳輸模塊與系統接收模塊。為了整合系統傳輸流量，提高網絡系統的傳輸效率以及傳輸準確性，設計人員在設計底層系統結構時，應選擇合適的傳輸協議以及無線傳播手段。[1]一般而言，常見的無線傳輸協議為紫峰協議，此種傳輸協議適用于無線WiFi的傳輸，也是無線監控系統網絡傳輸的常用傳輸形式。從用戶的角度分析，用戶主要為系統運行結構的接收者，而系統中的各類智能家具設備為用戶操作的對象。這樣就構建了無線監控系統、用戶以及智能家居設備之間的信息傳輸網絡。此間，用戶可利用手機平板等設備，完成對各類智能家居設備的監控工作。

1.2? 命令信息執行構架分析

設計人員在設計相應的監控系統時，需要選擇合適的網絡控制命令集，此種命令需要在PAN協調器與監控系統之間進行轉換。[2]其中，網絡傳輸層本身也具有層級性特點，下層結構主要為數據收集層，此層級的節點往往較多，設備控制器的種類也較多。常見的控制器包括智能燈具控制器、智能顯示設備控制器（電腦、電視等）以及智能溫控設備控制器（電冰箱、空調等）。在進行遠程操作時，系統會通過無線監控網絡將相應的信號傳輸至電磁繼電器的控制電路，從而引導電磁繼電器完成相應的遠程動作。繼電器在完成相應的動作時，會形成與此類動作相關的執行信息，并通過無線網絡返回到用戶的執行設備，從而為用戶提供清晰的監控反饋信息。

2? ? 無線監控系統的硬件模塊設計分析

2.1? 無線通信硬件模塊設計分析

首先，設計人員應合理選擇無線通信硬件模塊之間的傳輸協議，較為常見的協議為紫峰協議。在此種協議的要求下，設計人員在選擇物聯網中各類智能家居設備的布置形式時，可靈活選擇星形、樹形以及網狀等結構。[3]此間，設計人員也應綜合家用電器之間的實際距離，如果電器之間的距離較短，設計人員應就近安排相應的傳輸節點，以短距離通信的形式設置具體的訪問接入點。此時，為了提高遠程傳輸的質量，減少資源的浪費，設計人員可選擇星形的組網形式;其次，在使用PAN協調器時，設計人員應合理控制系統運行的功耗參數。在將計算機與協調器連接之后，設計人員也應注重提升家用電器管理數據信息的傳輸質量。

2.2? 無線視頻監控模塊設計分析

設計人員在進行無線視頻監控模塊的設計時，應采用合理的辦法將監控數據通過合理的傳輸協議傳播到對應的系統控制單元。首先，設計人員應合理使用數據鏈路層以及物理層結構，并發揮協議簇的安全保障性作用。在選擇無線視頻監控模塊的通信協議時，一般而言，設計人員需要選擇具有多路訪問以及沖突處理能力的信號傳輸協議，此種協議也應支持集中式以及分布式的通信系統結構組成形式。另外，設計人員還需關注監控模塊的可拓展性，為系統后續的養護和升級留存有效接口;其次，從無線視頻監控系統的組成角度分析，一般而言，系統由計算機、無線路由器、無線信號收發模塊以及核心處理器、攝像設備組成，不同設備的功能不同，但內部連接較為緊密，負責視頻信號采集的攝像設備與負責視頻信號處理的中央處理器之間的信息傳輸頻率非常高。為此，設計人員需要選擇處理能力符合智能家居控制要求的處理器，避免出現系統延遲的情況。

3? ? 無線監控系統的軟件模塊設計分析

3.1? 紫峰協議無線組網通信模塊分析

在紫峰協議的約束下，無線組網是否成功需要系統返回固定的反饋信號。一般而言，無線組網通信模塊之間的信息傳輸需要借助PAN協調器進行，網絡信號的協調管理工作也需要借助協調器的信號轉換功能。在系統接收激勵信號后，會自動啟動PAN協調器，完成相應的協議初始化工作。在此基礎上，依據協議內容，系統會自動檢測各信號通道的執行情況，并將執行結果返回系統。系統在接收相應的反饋信息之后，會馬上對反饋信息的內容進行分析，判斷節點入網是否成功，如果節點數值大于1，則表明無線信號組網成功，至此在PAN協調器的參與下，無線網絡通信模塊的組網工作得以完成。在這之后，無線監控系統會依據用戶智能家居的實際數量，不斷反復上述過程，從而依據用戶需要，啟動對應的家用電器，完成電器的入網操作。其中，LIC控制層會依據系統需求，將數據信息進行分解打包，形成比較小的數據單元，而數據接收端會在接收數據包之后對其進行重組，這樣整體傳輸效率就會較高，傳輸穩定性也較好。

3.2? WiFi視頻監控模塊分析

WiFi視頻監控模塊的設計過程主要需要注意數據的存儲空間以及視頻數據的壓縮編碼方式。具體而言，視頻數據占用的空間往往比較大，設計人員在選擇無線監控系統的視頻數據存儲空間時，應盡量選擇容量大的空間，可為容量大一些的硬盤設備。但由于大容量硬盤設備本身成本較高，為此，設計人員應結合系統運行的具體要求，合理選擇硬盤設備的容量大小。為了提升系統整體的速度，強化系統視頻信息的讀取能力，設計人員應盡量選擇固態硬盤，這樣可在一定程度上提升系統讀取效率，并可消除系統垃圾對系統運行速度的影響。此外，在選擇視頻存儲的格式時，設計人員應設置統一的編碼規則，以看得清為基本要求，選擇快速的編碼方式，但應兼顧視頻大小，不能降低視頻質量。

3.3? 紫峰協議無線組網的圖像編碼分析

在選擇無線組網的圖像編碼實現形式時，設計人員應明確紫峰無線租房的圖像編碼原理，并結合用戶智能家居系統的布置要求，合理設置初始編碼參數。在物聯網技術的要求下，存留在協議中的圖像編碼技術需要與物理技術的應用特點相適應。具體而言，基于物聯網技術的智能家居系統需要具有高效的圖形識別功能，這只有在比較完整的圖形識別模塊的參與下，用戶方可對智能家居系統實現自由控制。為了提高物聯網系統的整體性，強化系統運行的整體效率，設計人員應選擇合適的圖像比例，既要保證圖像的存儲不會占用太大的存儲空間，還要保證圖像可保留真實畫面的完整信息。為此，結合上文對圖像文件壓縮編碼的敘述內容，設計人員在選擇無線組網的圖像編碼模式時，可選擇離散型的圖像編碼模式，結合具體的計算公式，設計人員應為物聯網無線監控系統選擇合適的編碼參數。

4? ? 結語

綜上所述，本文在分析了無線監控系統的主體構成要素的基礎上，將系統的設計過程分為硬件設計以及軟件設計兩個方面，并針對不同的設計過程提出了相應的設計方法和設計要求。基于物聯網的智能家居遠程無線監控系統的設計內容比較多，設計人員需要在結合用戶實際要求的基礎上，積極與技術人員進行溝通和交流，盡量控制技術應用成本，做好無線監控技術以及傳輸協議的適應性工作，切實提升系統的整體運行質量。

[參考文獻]

[1]黃利紅.基于物聯網技術的智能家居遠程無線監控系統設計研究[J].數字技術與應用，2019（10）：165-166.

[2]顏珂斐，杜娥.物聯網智能家居的遠程視頻監控系統設計[J].實驗技術與管理，2018（3）：151-153.

[3]張凡榮，楊滿倉.基于物聯網技術的智能家居遠程無線監控系統設計研究[J].信息記錄材料，2017（10）：14-16.

（編輯 王雪芬）