楊強(qiáng)

摘 要：隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)生活逐漸朝著智能化的方向發(fā)展?；谖锫?lián)網(wǎng)所設(shè)計(jì)的智能家居控制系統(tǒng)，為住宅居民提供了更加舒適的家居環(huán)境，充分滿足人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求。智能家居控制系統(tǒng)主要應(yīng)用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和音視頻處理技術(shù)，具有信號(hào)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能，讓智能家居控制系統(tǒng)更好的為人們的生活服務(wù)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；控制系統(tǒng)

前言

智能家居是利用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及布線技術(shù)將家居生活中瑣碎、繁雜的內(nèi)容有序的組織起來，應(yīng)用智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行管理。在智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠有效解決布線麻煩、安裝困難等問題，應(yīng)用Zigbee技術(shù)、GSM/GPRS 及太網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無線通信，使智能家居控制系統(tǒng)更為完善，促進(jìn)現(xiàn)代住宅建筑智能化的發(fā)展。

一、智能家居控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

家居智能控制模塊、圖像處理單元、ARM中央控制平臺(tái)、Zigbee無線傳輸模塊及無線通信和互聯(lián)網(wǎng)通信等組成了智能家居控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。家居智能控制模塊主要具有安防報(bào)警、照明控制及空調(diào)遠(yuǎn)程控制等功能，并與Zigbee模塊和ARM中央控制平臺(tái)聯(lián)接。在家庭智能控制網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，利用USB攝像頭進(jìn)行家庭環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。與此同時(shí)，利用GPRS技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將ARM中央控制平臺(tái)與外部終端設(shè)備相連，使居民出門在外能夠了解家居環(huán)境的情況，并進(jìn)行有效的控制。

在智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用視頻處理技術(shù)和語音識(shí)別技術(shù)，提升了智能家居系統(tǒng)的人機(jī)交互能力，通過網(wǎng)路可以隨時(shí)進(jìn)行訪問。智能感知傳感器可以對(duì)光照、溫度、濕度和室內(nèi)空氣進(jìn)行檢測(cè)檢測(cè)，并得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，更加方便快捷的進(jìn)行傳輸。智能控制空調(diào)、卷簾、電飯煲等電器，利用遠(yuǎn)程人機(jī)交互對(duì)家居狀態(tài)予以反饋。與此同時(shí)，在智能家居控制系統(tǒng)中增加用戶登錄身份驗(yàn)證，進(jìn)行數(shù)據(jù)加密，以有效預(yù)防非法入侵，提升了智能家居控制系統(tǒng)的安全性[1]。

二、智能家居控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（一）家居環(huán)境檢測(cè)

家居環(huán)境檢測(cè)主要利用光傳感器（ON9668）、溫度傳感器和濕度傳感器（SHT11），利用Zigbee采集子節(jié)點(diǎn)對(duì)家居環(huán)境當(dāng)中的光照、溫度、濕度進(jìn)行檢測(cè)，利用煙霧（MQ-6）和氣敏傳感器（TGS813）對(duì)家居環(huán)境內(nèi)的有害氣體進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)由ZigBee無線通信模塊進(jìn)行傳輸，經(jīng)由手機(jī)移動(dòng)終端進(jìn)行處理，最終傳輸至服務(wù)器。在家居室內(nèi)安裝紅外傳感器（LH-912E），能夠?qū)Ψ欠ㄈ肭值犬惓Ｇ闆r進(jìn)行報(bào)警，在很大程度上保證了家居環(huán)境的安全[2]。

（二）智能控制

在家居環(huán)境當(dāng)中存在著燈具、空調(diào)、冰箱及門窗等設(shè)備，用戶能夠通過智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行智能化操作和控制。聯(lián)接智能家居控制系統(tǒng)和智能移動(dòng)終端，用戶可以利用收集進(jìn)行控制，更加方便快捷。將光敏電阻、熱釋電傳感器和繼電器驅(qū)動(dòng)連接家用電器，與 AT89C52共同組成家居控制系統(tǒng)，有效采集家居電器的信息，利用ZigBee 無線收發(fā)模塊傳輸至手機(jī)，可以進(jìn)行燈光、空調(diào)、門窗的控制。利用 HBS 總線通信模塊MM1192 ，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能操控，即使出門在外，同樣能夠?qū)揖迎h(huán)境進(jìn)行了解和控制，使用戶更加滿意和放心。

（三）無線通信和GSM/GPRS 通訊

ZigBee 組網(wǎng)通信實(shí)現(xiàn)了智能家居控制系統(tǒng)的無線信息傳輸，基于CC2530 無線微型控制器，利用ZigBee 技術(shù)，CC2530連接 STM32 處理器，高效進(jìn)行信息傳輸，通信機(jī)制更加穩(wěn)定、快速，保證數(shù)據(jù)收發(fā)的穩(wěn)定，順利進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，提升通信信號(hào)強(qiáng)度。結(jié)合射頻技術(shù)、無線傳感組網(wǎng)技術(shù)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)，設(shè)計(jì)和研發(fā)Zigbee技術(shù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)。 ZigBee 組網(wǎng)通信模塊具有網(wǎng)絡(luò)容量大的特點(diǎn)，組網(wǎng)靈活，5 通道 DMA使無線通信功能更加完善和強(qiáng)大，同時(shí)能夠降低能耗，操作控制簡(jiǎn)單便捷，有效保證無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定傳輸[3]。

GSM/GPRS 雙頻模塊（MC35i，Siemens公司第一代產(chǎn)品）集成了基帶處理器和射頻電路，異步串行收發(fā)器與微處理器之間實(shí)現(xiàn)交互，連接外接天線并自帶 SIM 接口，與MC35i之間實(shí)現(xiàn)硬件連接。

三、智能家居控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，除了硬件設(shè)計(jì)之外，軟件設(shè)計(jì)也是十分關(guān)鍵的內(nèi)容。智能家居控制系統(tǒng)軟件的編程設(shè)計(jì)主要包括主程序、 終端采集子程序、ZigBee 無線通信子程序以及RS232 通信子程序等內(nèi)容。分析當(dāng)前狀態(tài)，判斷各部分子程序是否正常執(zhí)行。當(dāng)智能家居控制系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)，軟件系統(tǒng)自動(dòng)打開 GSM/GPRS 通訊模塊，技術(shù)進(jìn)行報(bào)警。模塊式智能家居控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)，這與ARM 嵌入式的開發(fā)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有關(guān)。利用Zigbee 協(xié)調(diào)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)，根據(jù)實(shí)際情況選擇正確且合適的信息，組建智能家居控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。ARM中央控制器連接串口，采集和匯聚信息，并及時(shí)向下發(fā)放用戶命令，利用Zigbee 協(xié)調(diào)器進(jìn)行調(diào)節(jié)。Zigbee協(xié)調(diào)器軟件流程包括Zigbee協(xié)議棧的初始化、網(wǎng)絡(luò)PAN ID的設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)PAN Co-ordinator短地址、選擇射頻頻率通道等一系列程序，并啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，加入其它設(shè)備，開始數(shù)據(jù)傳輸，充分發(fā)揮Zigbee 協(xié)調(diào)器的功能作用，進(jìn)而完成智能家居控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)[4]。

結(jié)論

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為智能家居控制提供了硬件和軟件基礎(chǔ)，用戶能夠?qū)崟r(shí)和控制家居環(huán)境，進(jìn)行照明、溫度、濕度的控制，進(jìn)而保證家居生活環(huán)境的舒適、便捷和安全，為人們提供了更加優(yōu)質(zhì)的居家服務(wù)。隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，智能化是未來家居生活的必然趨勢(shì)，隨著監(jiān)測(cè)效率高、覆蓋范圍大、實(shí)時(shí)性好的智能家居控制系統(tǒng)被設(shè)計(jì)和研發(fā)，對(duì)智能化家居的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄧昀 程小輝.面向物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（02）：259-264.

[2] 楊堤.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子世界，2012（21）：16-17.

[3] 張慧穎.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2013（21）：25-27.

[4] 吳立華.基于ZIGBEE的物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].硅谷，2013（17）：32+23.