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智能家居生活服務系統(tǒng)設計

南陽醫(yī)學高等專科學校張琪

【摘要】本文著眼于當前比較熱鬧的智能家居系統(tǒng)，介紹了智能家居設計的整體規(guī)劃，詳細說明了各分系統(tǒng)的功能及設計要點，最后就當前智能家居面對的問題作了簡單討論。

【關鍵詞】智能家居；訪問控制；數(shù)據(jù)采集；安防監(jiān)控

1　引言

人們對生活質(zhì)量的要求伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在提升，在享受信息化便捷時，也希望在家也能享受到智慧生活。所以如何讓家居智能化是一個現(xiàn)實的問題，比如使用智能手機或平板電腦來管理家中的電器，就能隨時掌控家中環(huán)境，為不想動或不在家的你營造個性化的生活。

2　智能家居簡介

智能家居源于美國，先后經(jīng)歷了家居電子化、家居自動化和智能家居三個階段。智能家居是以家庭住房為載體，利用了綜合布線技術、電子通信技術、網(wǎng)絡技術設計出的具有家居環(huán)境控制、安全監(jiān)控、娛樂享受等功能的家庭管理系統(tǒng)。它不僅有普通家居的居住功能，還兼?zhèn)淞司W(wǎng)絡通信、智能家電、自動控制系統(tǒng)，是管理、服務為一體，具備高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的優(yōu)點，并且提供實時全面的信息交互功能。協(xié)助家庭與主人保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，節(jié)能提效，讓更好的時間留給人們安排，增強家居生活的安全性。

3　智能家居系統(tǒng)設計

3.1控制方式選擇

1)從傳輸媒介上來看可采用有線布線方式，無線短距離傳輸方式。由于智能化的電器設備研發(fā)較少，比如智能空調(diào)，智能電飯煲等，大部分家庭的電器比較傳統(tǒng)，采用有線布線方式較好，適用于新裝修的房屋。對于現(xiàn)有的房屋，如果采用有線的方式會有布線繁瑣、影響美觀、成本較高的問題；故采用無線方式更為普遍，因為WLAN、ZigBee、藍牙技術的發(fā)展使得無線方式更穩(wěn)定、便捷、節(jié)能以及便于擴展。

2)從控制終端上可紅外線遙控、有線鍵盤的方式，但需要有相關的控制器系統(tǒng)與之匹配使用，造成成本較高、操控麻煩、控制距離有限，不建議選擇此法。當前智能手機，平板電腦的普及以及處理能力的增強，使得用此類產(chǎn)品控制成了不錯的選擇，在手機上安裝相應的app，利用藍牙和WiFi進行控制更方便靈活。

3.2系統(tǒng)總體設計方案

智能家居控制系統(tǒng)上行與用戶交流采用網(wǎng)絡技術使用戶不受位置的束縛，無論是在公司還是在家中或在戶外只要有網(wǎng)絡就可以了解家庭環(huán)境的信息，還可在回家之前利用控制系統(tǒng)創(chuàng)造出滿足個人需求的環(huán)境。

這種智能家居控制系統(tǒng)主要分為用戶網(wǎng)絡訪問端和控制采集端構(gòu)成。用戶網(wǎng)絡訪問端由移動、PC終端和家庭路由器網(wǎng)關組成，用戶通過網(wǎng)頁或手機APP將操作命令通過網(wǎng)絡傳送給家庭路由器網(wǎng)關，控制系統(tǒng)由主機與數(shù)據(jù)采集的傳感器、安防監(jiān)控系統(tǒng)及家電控制系統(tǒng)組成，主要將家庭網(wǎng)關將控制信息傳入主機后，主機通過識別開啟或關閉相應的控制系統(tǒng)?？刂撇杉K端主要是通過繼電器控制家電的運行和實時采集家庭環(huán)境的溫濕度、光照強度等數(shù)據(jù)，用戶可通過網(wǎng)頁或APP下達指令，讓主機時時上傳傳感器及安防監(jiān)控數(shù)據(jù)使用戶能夠隨時了解家中環(huán)境情況。

3.3家庭網(wǎng)關的設計要點

家庭網(wǎng)關是起到聯(lián)接用戶與智能家居控制主機的作用，它把外部互聯(lián)網(wǎng)連接到家庭內(nèi)部的控制中心，反之亦可；它是一個承上起下的服務平臺，用戶可在此得到所需的各種家庭資源服務。本系統(tǒng)的家庭網(wǎng)關由一部智能路由器構(gòu)成，在智能路由器內(nèi)安裝配套的軟件，它將用戶的網(wǎng)絡訪問信息轉(zhuǎn)變成家電的控制命令，同時將采集終端的信息數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡送達用戶。

圖1　家庭網(wǎng)關的功能

從圖1中可知，上行數(shù)據(jù)的作用是用戶通過手機或者個人電腦的網(wǎng)絡設備向家庭網(wǎng)關模塊發(fā)送控制命令，控制指定家電設備的工作狀態(tài)；下行數(shù)據(jù)的作用則相反。

3.4控制采集終端的設計要點

控制采集終端主要是針對智能家居控制系統(tǒng)的控制單元、傳感器采集單元和安防單元進行設計。利用無線射頻模塊進行星型互聯(lián)，覆蓋到家庭的各個角落，控制采集終端的主機主要負責接收家庭網(wǎng)關發(fā)來的用戶控制命令，同時通過無線射頻模塊控制各個從機單元的工作，對家庭環(huán)境信息采集以及控制家電設備?？刂撇杉K端的從機設計了傳感器采集單元，控制單元和安防監(jiān)控單元三個部分：傳感器采集單元用來采集家庭中的溫濕度以及光照強度；控制單元通過控制繼電器閉合來控制家電設備的工作，步進電機可以控制百葉窗。安防系統(tǒng)是采用單片機為下位機主控制芯片，通過熱釋電傳感器、溫度傳感器、CO傳感器、煙霧傳感器等，監(jiān)測門、窗以及特殊環(huán)境的安全。如有異常情況則立即通過網(wǎng)關發(fā)送消息，提醒用戶解決。

3.5移動終端的軟件設計要點

智能手機及平板電腦隨著3G、4G的應用而普及，移動客戶終端應用能夠讓本系統(tǒng)更便捷，因為現(xiàn)代人花費在手機上的時間較多，手機是人們生活中的必需品了，這樣就更有利于智能家居系統(tǒng)的推廣。目前主流智能手機操作系統(tǒng)分別是iPhone OS系統(tǒng)、Android系統(tǒng)、Windows Phone系統(tǒng)、Symbian系統(tǒng)和RIM系統(tǒng)，而其中Android系統(tǒng)和iPhone OS系統(tǒng)占主導。所以，建議設計本系統(tǒng)的應用軟件選擇Andriod移動終端平臺。PhoneGap是一個開源的移動開發(fā)框架，使用標準的Web技術（HTML/CSS和Javascript）來進行跨平臺開發(fā)，無需使用移動平臺的原生開發(fā)語言，它是依靠平臺設備的API接口綁定來訪問平臺的硬件設備、應用數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡狀態(tài)。在開發(fā)時根據(jù)不同手機平臺，引用相應平臺jar包，調(diào)用相應的API接口，即可對平臺設備相應的功能進行訪問。

4　需要解決的問題

1)智能家居作為一個新興的產(chǎn)業(yè)，行業(yè)標準還未統(tǒng)一，各個科技公司像格力、小米、樂視等都在相關領域制造基于自身提供服務的智能設備，各廠家的系統(tǒng)僅兼容各自的產(chǎn)品，限制了用戶的選擇權，限制了市場的推廣。需促進市場競爭。

2)系統(tǒng)操作需簡化。

目前本系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和使用復雜，功能綜合型的就更加復雜，不利于普及。這主要是由于本系統(tǒng)的設計技能尚未成熟，系統(tǒng)的操作性及人性化等方面較弱，需要用戶體驗反饋來改善。

3)安全與可靠性技術需提升。

本系統(tǒng)收集了大量的私人數(shù)據(jù)，涉及家居安全個人隱私問題。多數(shù)產(chǎn)品的設計重點主要在功能上，對數(shù)據(jù)安全關注較少，同時軟硬件的后期維護和升級服務也較差。因此，帶來很大的安全隱患。所以，要加強安全與可靠性技術的提升。

參考文獻

[1]花鐵森.智能家居系統(tǒng)核心技術探討[J].智能建筑電氣技術,2009(01):92-98.

[2]楊堤.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電子世界,2012, (21):16-17.