基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)

王彪

摘要：在現(xiàn)代社會(huì)快速發(fā)展背景下，人們對(duì)智能化產(chǎn)品需求越來(lái)越大，這些智能化產(chǎn)品出現(xiàn)改變了人們生活品質(zhì)。本文先分析了物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，再闡述了智能家居系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)策略，旨在為人們提供一個(gè)舒適的生活空間。

關(guān)鍵詞：智能；家居系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）04-0069-01

所謂智能家居，是指囊括了通訊設(shè)備、安防設(shè)備、家用電器等的住宅自動(dòng)化設(shè)備，它有著低成本、集中管理、易操作等優(yōu)勢(shì)，可為人們營(yíng)造一種舒適、安全、便捷的生活空間，以智能家電控制等方式提高人們生活品質(zhì)。但是，當(dāng)前技術(shù)仍不能滿足智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，存在著系統(tǒng)運(yùn)行效率低下等問(wèn)題，應(yīng)嘗試引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)克服現(xiàn)階段智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，優(yōu)化人們生活方式，滿足人們高品質(zhì)生活需求。

1 物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)有以下幾個(gè)：（1）射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）是一種非接觸式自動(dòng)身份識(shí)別技術(shù)，它在物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)上的應(yīng)用，是利用射頻信號(hào)，自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，獲取與目標(biāo)對(duì)象相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID標(biāo)準(zhǔn)的電路硬件主要由MCU微控制器、ASIC專用集成電路、射頻電路、射頻天線、閱讀器構(gòu)成[1]。（2）無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WSN）。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WSN）屬于一種小型通信網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，它在物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)上的運(yùn)用，主要是利用自身優(yōu)勢(shì)為系統(tǒng)運(yùn)行提供十分靈活、可移動(dòng)的組網(wǎng)方式，WSN集成了信息采集、信息傳輸、信息處理等功能，可滿足智能家居系統(tǒng)信息管理需求。（3）短距無(wú)線通信技術(shù)。它主要包括了Wi-Fi、Bluetooth、NFC、ZigBee等技術(shù)，這些技術(shù)具備高可靠性、高性能、高傳輸速率特點(diǎn)。（4）物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全。物聯(lián)網(wǎng)智能家居除了需要面臨互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中基本安全問(wèn)題，還要解決感知節(jié)點(diǎn)本地安全問(wèn)題、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸安全問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò)核心層信息傳輸安全問(wèn)題等，以防用戶信息泄露[2]。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)需求分析

為了給用戶提供一個(gè)相對(duì)舒適的居住環(huán)境，物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮不同用戶不同家居需求。首先，在智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選用低能耗設(shè)備，且保證電池供電情況下系統(tǒng)運(yùn)行1個(gè)月以上。另外，應(yīng)在智能家居系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)布局中，選擇ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)信息傳輸，ZigBee與其它數(shù)據(jù)傳輸相比有著靈活性強(qiáng)、穿透力強(qiáng)優(yōu)點(diǎn)。再次，在智能家居系統(tǒng)安裝時(shí)，為了給用戶營(yíng)造一個(gè)相對(duì)美觀、便捷的居住環(huán)境，應(yīng)采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)進(jìn)行信息傳輸。同時(shí)，綜合用戶消費(fèi)能力，對(duì)相關(guān)硬件進(jìn)行選型，以期符合消費(fèi)者消費(fèi)需求[3]。除此之外，智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)也要考慮增設(shè)視頻監(jiān)控功能、家居環(huán)境監(jiān)測(cè)功能、燈光控制系統(tǒng)等，以期保持家居環(huán)境處于最佳狀態(tài)。

2.2 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意完善中央控制器、WEB瀏覽器、Internet、GPRS、內(nèi)部無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、PDA、家電控制系統(tǒng)、家居環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等各個(gè)功能結(jié)構(gòu)。其中，中央控制器是家居設(shè)備集中管理核心，主要用于轉(zhuǎn)發(fā)、管理、分析、轉(zhuǎn)換各種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，了解用戶需求，為用戶提供個(gè)性化、智能化服務(wù)。同時(shí)，中央控制器還負(fù)責(zé)利用WiFi網(wǎng)絡(luò)等通信方式對(duì)安防、家居環(huán)境、燈光進(jìn)行控制，用戶在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)進(jìn)行操控時(shí)，可利用中央控制器采集各個(gè)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，了解報(bào)警、家電控制、家居環(huán)境檢測(cè)等部分運(yùn)行情況，及時(shí)解決一些家居問(wèn)題。安防系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)，它可捕捉一些非法入侵信號(hào)，將信號(hào)傳輸至中央控制器，以電話、短信等形式發(fā)送給用戶，保證用戶居住安全[4]。而家居環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)，可幫助用戶檢測(cè)室內(nèi)空氣質(zhì)量、溫度、濕度等等，將各項(xiàng)指標(biāo)控制在最佳狀態(tài)，滿足用戶高品質(zhì)生活需求。

2.3 總體設(shè)計(jì)

本文物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)包括了以下幾個(gè)方面內(nèi)容：（1）中央控制器模塊。本研究主要利用ARM嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中央控制器模塊，并選用了三星SC2410A嵌入式處理器，實(shí)現(xiàn)了借助中央控制器采集、控制家電控制、燈光控制、門(mén)窗控制等部分。但是，在中央處理器內(nèi)部控制時(shí)，需安裝相應(yīng)的傳感器。（2）ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊。在物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)成星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并搭配好終端網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和傳感器的設(shè)置，將這些設(shè)備安裝在指定監(jiān)測(cè)位置，監(jiān)測(cè)家居環(huán)境，并利用串口將監(jiān)測(cè)結(jié)果傳輸至中央控制器，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)家居環(huán)境的自動(dòng)化控制[5]。（3）溫濕度傳感器模塊，主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)家居環(huán)境中濕度、溫度，后將關(guān)于濕度和溫度的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成芯片，借助ZigBee網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)家居環(huán)境中各項(xiàng)指標(biāo)的有效控制。

2.4 軟件設(shè)計(jì)

在物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合用戶的多樣化需求，確保智能家居系統(tǒng)具備多層劃分、實(shí)時(shí)響應(yīng)、可擴(kuò)充性特點(diǎn)，由此達(dá)到較好的家居環(huán)境控制效果。其中，在物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)參照《家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)設(shè)計(jì)行為，遵從條理化、清晰化設(shè)計(jì)原則，把復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成MAC層、物理層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層四個(gè)層次，以多層次設(shè)計(jì)方式增強(qiáng)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層操控簡(jiǎn)便性。物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)軟件部分需配置實(shí)時(shí)響應(yīng)系統(tǒng)，及時(shí)收集一些網(wǎng)絡(luò)信息，執(zhí)行用戶各種控制請(qǐng)求[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上可知，現(xiàn)階段智能家居系統(tǒng)仍然存在著某些缺陷，在這一背景下，為了進(jìn)一步降低智能家居系統(tǒng)安裝成本，提升家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)拓展性，應(yīng)嘗試?yán)梦锫?lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)，從系統(tǒng)需求分析、功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)四個(gè)角度出發(fā)，提升智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果，進(jìn)一步改進(jìn)智能家居系統(tǒng)所帶來(lái)的體驗(yàn)感，以個(gè)性化系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方式增強(qiáng)智能家居系統(tǒng)功能性，科學(xué)控制家居環(huán)境，符合用戶個(gè)人家居需求。

參考文獻(xiàn)

[1]陳云.基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用[J].居舍，2017，30（21）：4.

[2]浦靈敏，周惠英.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居實(shí)訓(xùn)教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)，2016，15（05）：84-86+90.

[3]趙勇.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016，13（04）：162+165.

[4]郭廣明.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016，11（03）：187+227.

[5]張琰.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用，2015，12（02）：43+45.

[6]包依勤.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的研究與探討[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013，3（07）：38-41.