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      基于物聯(lián)網的智能家居系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

      2015-05-30 10:48:04袁雅迪
      企業(yè)技術開發(fā)·中旬刊 2015年11期
      關鍵詞:智能家居物聯(lián)網設計

      袁雅迪

      摘 要:隨著科技和經濟的發(fā)展,智能家居逐漸走入人們的生活,它的出現(xiàn)不僅變革了傳統(tǒng)的居家生活方式,還為人們日常生活提供了更多的安全保障和便利。然而與發(fā)達國家相比我國的智能家居還處于發(fā)展初期,在設計和實現(xiàn)上還都存在較多問題,為了有效促進我國智能家居的發(fā)展,文章對基于物聯(lián)網的智能家居設計和實現(xiàn)進行分析,通過研究物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的定義和特點分析,探索物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的構建和工作原理。

      關鍵詞:物聯(lián)網;智能家居;設計

      中圖分類號:TP311.52 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2015)32-0008-01

      本文將對物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)進行設計分析,在構建感應層、中心控制平臺、中間件層、應用層等四層模型的基礎上,利用WIFI、3G技術連接各層進行實現(xiàn)信息的傳遞,并通過對各層應具備功能和系統(tǒng)整體工作原理的介紹,展現(xiàn)物與人、物與物的交互性控制功能和安全方案功能的實現(xiàn)過程。

      1 物聯(lián)網概述

      物聯(lián)網的本質是“物物相連的互聯(lián)網”,它在具備互聯(lián)網各項功能并實現(xiàn)物體之間通信的基礎上,將虛擬網絡和物理實體有效的連接了起來,讓用戶能夠不受時間和空間的限制對家中的物理實體進行控制。因此,物聯(lián)網在綜合運用激光掃描、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、射頻識別等信息傳感設備的基礎上,依照約定協(xié)議連接互聯(lián)網和任何物體、通訊和交換信息,進而實現(xiàn)智能化管理、監(jiān)控、跟蹤、定位、識別等功能。物聯(lián)網中的物應當滿足一定的要求:其標志應當具有唯一性;能夠實現(xiàn)CPU存儲;由通信模塊構成;滿足物聯(lián)網相關協(xié)議要求;完成控制功能。

      2 物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的定義和特點

      物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)在利用各種信息傳感設備進行信息的接收控制、傳遞、判斷、識別基礎上,將家庭中的安全設備、家用電器通過互聯(lián)網技術連接在一起,進行形成有機統(tǒng)一設備控制、安全防護、家庭通信功能的控制系統(tǒng)。物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)具有以下特點:

      ①實施性。通過該系統(tǒng)能夠對家中各種設備的運行進行實施控制。

      ②及時性。當家中出現(xiàn)突發(fā)事件時,居民可通過該系統(tǒng)第一時間發(fā)現(xiàn)并采取相應的處理措施,使損失降至最低。

      ③無地域限制。具有智能家居體系管理者權限者無論身處何地都能夠利用互聯(lián)網進行系統(tǒng)管理。

      ④靈敏性。隨著身體和環(huán)境的變化,人的觸覺、聽覺、視覺都會發(fā)生變化,進而影響其靈敏度。而構成傳感器的電路具有高精密、集成的特點,進而保證能夠獲得靈敏和準確的檢測結果[1]。

      3 物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的構建和工作原理

      3.1 四層體系結構的構建

      嵌入式智能家居系統(tǒng)通過家庭網關(唯一接口)轉發(fā)、存儲、處理各種家庭設備信息,這就要求每個家庭都應當設置一個集中所有功能家庭的網關,當增加系統(tǒng)功能時需要更改每個家庭設置,這大大增加了系統(tǒng)拓展的難度。本系統(tǒng)以嵌入式智能家居系統(tǒng)為基礎,有效結合中間件技術、物聯(lián)網技術、Wifi、3G網絡、無線傳感網,使得智能家居系統(tǒng)的系統(tǒng)拓展、信息整合、控制功能都得到顯著提升,通過改變傳統(tǒng)信息孤島的局面有效融合功能信息,進而推動智能小區(qū)的構建。站在系統(tǒng)功能角度,智能家居系統(tǒng)包括四層體系結構。

      3.1.1 系統(tǒng)監(jiān)控設備和傳感設備

      該系統(tǒng)監(jiān)控設備和傳感設備包括攝像頭、化學傳感器、聲敏傳感器、氣敏傳感器、光敏傳感器,對外部環(huán)境、化學組成、物理條件、外界信號進行探測,進而向中心控制平臺傳遞探得信息已達到控制和管理設備的目的[2]。

      3.1.2 中心控制平臺

      系統(tǒng)功能最重要的層次就是中心控制平臺,主要作用是控制和管理設備,構成部分包括模擬啟動器和中央控制器,與此同時用戶中的控制平臺是專屬的,各種器件的異構性能夠得到有效屏蔽,并更加容易的實現(xiàn)應用程序功能。首先,中央控制器接受從感知層傳遞過來的信息,然后根據(jù)分析結果發(fā)出命令某模擬啟動器執(zhí)行方式的控制信息,進而使連接模擬器的物體執(zhí)行具體操作。同時,該系統(tǒng)在發(fā)生緊急事件時能夠進行自動報警,此時傳感器通過Wifi或3G向中央控制器傳遞信息,判斷模塊判斷突發(fā)情況,對于較為嚴重的情況則開啟自動報警功能,并通過模擬啟動器啟動應急措施;對于較輕的情況模擬啟動器會自行解決。同時,用戶數(shù)據(jù)庫會儲存中央控制器傳輸?shù)母鞣N信息,便于用戶后期查看。

      3.1.3 中間件層

      中間件層作為智能小區(qū)的關鍵,包含的設備有大型數(shù)據(jù)庫、服務器等。將獨立的存儲空間分配到每個家庭,所有家庭的信息在龐大的數(shù)據(jù)庫和服務器匯總,管理前需要登錄系統(tǒng)。其中,用戶和該用戶的詳細信息在數(shù)據(jù)庫中都進行了相應記錄,并且一個用戶的電氣設備不會干擾另一用戶的電氣設備,能夠通過動態(tài)化添加滿足用戶的不同需求[3]。

      3.1.4 應用層

      應用層指的是圖形用戶界面接口,它與用戶直接交互,用戶可以據(jù)此獲得個性化、簡便的服務,通過Web登錄或軟件進行各種設備的操作、刪除、添加,達到人機交互的目的。而構成應用程序的基礎構建包括自動報警模塊、家居物品管理模塊、防盜安全管理模塊,它們能夠保證各種功能的實現(xiàn)。同時為了達到刪除、更新、添加未來模塊,連接數(shù)據(jù)庫和服務器的目的,應當將特定的分配空間分配給每個用戶,實現(xiàn)個性化的設置和選擇,進而達到了系統(tǒng)的統(tǒng)一和用戶的獨立[4]。

      3.2 環(huán)境安全級別的構建

      構建的安全控制信息包括兩個級別:安全和危險。在中央控制器中存儲用戶認為屬于危險級別的事件,表示為二進制數(shù)1,用0表示列為安全級別,安全級別判斷模塊在中央控制器的作用下對是否需要執(zhí)行報警操作進行判斷。

      例如,當房內出現(xiàn)大火時為危險狀態(tài),中央控制器通過傳感器接受房內溫度,判斷模塊將是否需要啟動報警裝置的信息傳遞給中央控制器,并啟動應急方案開啟水龍頭[5]。

      3.3 智能家居系統(tǒng)的工作原理

      在設計并構建好應用程序和物理設置后,通過Web或應用程序授權用戶進入到智能家居系統(tǒng),將需要執(zhí)行的命令通過圖形化的界面發(fā)出,中央控制器發(fā)出要求模擬啟動器控制家居設備的停止或運行的控制指令。

      在用戶不提供操作指令的情況下,中央控制器會通過無線傳感網、Wifi、3G接收到傳感器發(fā)出的外界環(huán)境信息,進而進行環(huán)境安全級別的判斷,當為危險級別時中央控制器會啟動應急預案、報警、通知用戶;當位安全級別,中央控制器在其超出設定范圍時發(fā)出啟動模擬啟動器的控制信息。

      4 結 語

      在科技和經濟不斷發(fā)展的過程中,人們對生活的要求和追求都在不斷的提升。這一形勢下智能家居應運而生,它在極大方便人們生活的同時悄然的改變著人們的生活方式。本文對物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的定義和特點進行了分析,并探索了物聯(lián)網智能家居的構建和原理。但本文仍存在一定局限,希望行業(yè)人員能夠加強重視,不斷提升物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的水平。

      參考文獻:

      [1] 楊堤.基于物聯(lián)網的智能家居控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電子世界,

      2012,(21).

      [2] 袁敏.基于物聯(lián)網的遠程智能家居控制系統(tǒng)的設計[J].制造業(yè)自動 化,2012,(8).

      [3] 臧大進,劉增良,高干,等.基于物聯(lián)網的智能家居系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].

      襄樊學院學報,2010,(11).

      [4] 沈彤,朱昊,胡靜,等.物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)演示平臺的設計與實現(xiàn)[J].

      南京師范大學學報(工程技術版),2013,(1).

      [5] 包依勤.基于物聯(lián)網技術的智能家居系統(tǒng)的研究與探討[J].物聯(lián)網 技術,2013,(8).

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