朱書儀 劉慶全
摘要:智能家居產(chǎn)品已經(jīng)快速融入到我們生活中。智能家居綜合利用先進(jìn)的各項(xiàng)混合智能技術(shù),將與家居生活領(lǐng)域相關(guān)的家庭電器設(shè)備有機(jī)結(jié)合,將每一個(gè)電氣設(shè)備當(dāng)做一個(gè)子系統(tǒng)。該文選取開(kāi)源硬件平臺(tái)進(jìn)行智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì),通過(guò)遠(yuǎn)距離通信與近距離通信相結(jié)合,有線通信與無(wú)線通信相結(jié)合,使得手機(jī)隨時(shí)隨地能夠控制家電。該套智能家居控制管理系統(tǒng),具有價(jià)格便宜、性能優(yōu)越等特點(diǎn),具有非常大的市場(chǎng)規(guī)模與潛力。
關(guān)鍵詞: 智能家居;開(kāi)源硬件平臺(tái);計(jì)算機(jī)技術(shù);家居電器
中圖分類號(hào):TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2018)09-0303-02
1引言
智能家居產(chǎn)品已經(jīng)快速融入到我們生活中,比如早上可以被舒緩的音樂(lè)叫醒起床,比如可以隨心控制的智能燈光,中央控制,人到燈亮,人走燈滅的系統(tǒng),智能門鎖、可視對(duì)講等,這些都在我們的生活發(fā)揮著重要的作用(如圖1所示)。智能家居通常可以設(shè)定為一個(gè)綜合性的管理系統(tǒng)(如圖2所示),具有智能化、信息化、節(jié)能化以及人性化等特點(diǎn)。
當(dāng)下比較有名的智能家居系統(tǒng)有小米推出的米家系統(tǒng)(以小米制造的智能硬件與手機(jī)APP為中心),蘋果公司的HOMEKIT(授權(quán)第三方廠家生產(chǎn)兼容的智能硬件)等等。小米,蘋果等大型公司有著強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì),并且推出的智能家居產(chǎn)品已經(jīng)初步形成了一定的市場(chǎng)規(guī)模。近年來(lái),網(wǎng)絡(luò)開(kāi)源硬件領(lǐng)域也出現(xiàn)了大量針對(duì)控制家電的開(kāi)源程序,利用自帶的類庫(kù)就可以開(kāi)發(fā)出一個(gè)簡(jiǎn)單的手機(jī)控制LED燈或是實(shí)現(xiàn)手機(jī)遙控空調(diào);在智能家居社區(qū)論壇上有很多智能家居參考案例。但是其所采取的實(shí)現(xiàn)手段千差萬(wàn)別,又比較零散。僅僅就通信方式來(lái)說(shuō),就有藍(lán)牙通信、WiFi通信、zigbee通信、串口通信等等。本文選取網(wǎng)絡(luò)硬件開(kāi)源平臺(tái),進(jìn)而降低程序編寫的難度,快速實(shí)現(xiàn)了智能化的智能家居系統(tǒng)。
本文將專注于構(gòu)建一個(gè)家電控制平臺(tái),采用開(kāi)源的硬件平臺(tái)通過(guò)手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)燈光,溫度,濕度等參數(shù)的控制。智能家居目前是一個(gè)具有發(fā)展?jié)摿Φ男律a(chǎn)業(yè),今后隨著智能家居產(chǎn)品的推廣普及的進(jìn)一步落實(shí),消費(fèi)需求愈發(fā)多樣化,智能化。因此,智能家居市場(chǎng)的消費(fèi)潛力必然是巨大的,產(chǎn)業(yè)前景光明。
2 基于硬件開(kāi)源平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)
智能家居系統(tǒng)綜合各項(xiàng)常規(guī)技術(shù)(比如智能控制技術(shù)、線性系統(tǒng)技術(shù)、布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、音頻智能技術(shù)等)實(shí)施有機(jī)集成,不斷提高智能家居系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔方便。本文設(shè)計(jì)的基于硬件開(kāi)源平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)主要技術(shù)方案是首先完成網(wǎng)絡(luò)開(kāi)源硬件平臺(tái)搭建,同時(shí)編寫開(kāi)源控制程序與手機(jī)端的操控軟件。該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成為:控制主板,傳感器模塊,家用電器,繼電器/無(wú)線開(kāi)關(guān)/智能插座模塊(用于控制非紅外遙控家電),紅外信號(hào)發(fā)射模塊(用于控制紅外遙控家電),藍(lán)牙模塊(用于構(gòu)建藍(lán)牙內(nèi)網(wǎng)),傳感器模塊(收集室內(nèi)信息),WiFi模塊(連接外網(wǎng))。硬件整體框架如圖3所示,整個(gè)產(chǎn)品的工作原理是:傳感器收集室內(nèi)信息傳給主板,通過(guò)外網(wǎng)與手機(jī)交互,返回指令信息,通過(guò)藍(lán)牙內(nèi)網(wǎng)傳遞信息給紅外信息發(fā)射模塊和繼電器/無(wú)線開(kāi)關(guān)/智能插座模塊,從而控制家電。藍(lán)牙內(nèi)網(wǎng)由主板(上位機(jī))、下位機(jī)、HC-05藍(lán)牙模塊組成。開(kāi)源硬件平臺(tái)與藍(lán)牙模塊通過(guò)串口連接,藍(lán)牙模塊間進(jìn)行無(wú)線通訊。軟件功能設(shè)計(jì)框架見(jiàn)圖4。程序發(fā)出的箭頭指向其要實(shí)現(xiàn)的功能。針對(duì)不同的功能,合理運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)上的開(kāi)源類庫(kù),開(kāi)發(fā)手機(jī)端時(shí)將仔細(xì)研討人性化操作界面設(shè)計(jì)方案,盡可能讓軟件容易上手,較好的控制了軟硬件成本,易實(shí)現(xiàn)價(jià)格低廉、性能較為優(yōu)越的智能家居系統(tǒng)。
本文設(shè)計(jì)的基于開(kāi)源硬件平臺(tái)的智能家居系統(tǒng)具有較多優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn),具體如下:1)利用網(wǎng)絡(luò)開(kāi)源硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái),成本更低,研發(fā)周期更短,程序修改調(diào)試更容易,新功能開(kāi)發(fā)也比較便利,后期軟件維護(hù)難度較低。舉個(gè)例子,如果產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)硬件開(kāi)源板出了故障,用戶甚至不需要電子技術(shù)基礎(chǔ),按提示購(gòu)入一塊新板并按指示燒寫程序到板上即可。2)遠(yuǎn)距離通信與近距離通信相結(jié)合,有線通信與無(wú)線通信相結(jié)合,可以靈活調(diào)整下位機(jī),上位機(jī)數(shù)量,改進(jìn)室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。避免單一通信方式帶來(lái)的安全性問(wèn)題。3)不需要購(gòu)買昂貴的配套的智能家電,適應(yīng)性較強(qiáng),大大降低了消費(fèi)者的支出,尤其是住宅里電器較多的情況。不僅可以在手機(jī)端控制,也可以通過(guò)電腦訪問(wèn)網(wǎng)站控制,比起米家系統(tǒng)還有HOMEKIT系統(tǒng)更加靈活方便。
3結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了一套基于開(kāi)源硬件平臺(tái)的智能家居系統(tǒng),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理,實(shí)現(xiàn)全新家居生活體驗(yàn)。根據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)布的新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃,到2020年底,中國(guó)在人工智能(AI,Artificial Intelligence)相關(guān)核心領(lǐng)域的主要產(chǎn)業(yè)值達(dá)到1萬(wàn)億元,帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)10萬(wàn)億元。在這其中,家居作為與大眾日常生活聯(lián)系最緊密的產(chǎn)業(yè)之一,無(wú)疑是人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。智能家居產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)成為了家居行業(yè)的發(fā)展的重要趨勢(shì),智能家居產(chǎn)品技術(shù)的水平的不斷提高,以及安裝工藝的不斷累積,可以讓更多的用戶看到智能產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)性能。
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