楊少歌

河南正陽建設(shè)工程有限公司

智能家居系統(tǒng)中情景感知技術(shù)的研究與應(yīng)用

楊少歌

河南正陽建設(shè)工程有限公司

近年來，智能家居已經(jīng)受到人們的關(guān)注，而大量的智能家居產(chǎn)品也隨之產(chǎn)生，逐漸滲入人們的生活。例如，智能空調(diào)系統(tǒng)能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)的選擇其工作模式，使得室內(nèi)溫度能夠保持在讓人感覺到舒適的恒溫狀態(tài)；智能燈光控制可以根據(jù)人的行為習(xí)慣自動(dòng)的進(jìn)行調(diào)控，當(dāng)有人出現(xiàn)時(shí)自動(dòng)變亮，而沒有人時(shí)則始終保持在關(guān)閉的狀態(tài)，從而在滿足人生活需求的前提下達(dá)到節(jié)省電量的目的；智能安防系統(tǒng)能夠根據(jù)指紋或者人臉識(shí)別自動(dòng)判斷來人是否為非法闖入，當(dāng)有人入侵房屋時(shí)進(jìn)行報(bào)警。

智能家居系統(tǒng)；情景感知技術(shù)；研究與應(yīng)用

1 引言

按GB50314—2015《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，智能家居是以住宅家居為平臺(tái)，基于對(duì)各類智能化信息的綜合應(yīng)用，集架構(gòu)、系統(tǒng)、應(yīng)用、管理及優(yōu)化組合為一體，具有感知、傳輸、記憶、推理、判斷和決策的綜合智慧能力，形成人、建筑、環(huán)境互為協(xié)調(diào)的整合體，提供安全、高效、便利及可持續(xù)發(fā)展的家居產(chǎn)品。

2 整體設(shè)計(jì)方案

智能家居安全防護(hù)系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的三層體系結(jié)構(gòu)為依據(jù)，感知層通過人體探測器、煙霧探測器、可燃?xì)怏w探測器、門磁探測器、溫度傳感器等傳感器實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)信息的實(shí)時(shí)采集，采取ZigBee技術(shù)構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)層通過嵌入式網(wǎng)關(guān)與感知層相連，通信網(wǎng)絡(luò)包括寬帶無線網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)和蜂窩網(wǎng)絡(luò)，本層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換與通信，將大量感知信息傳輸給應(yīng)用層；應(yīng)用層提供家居安全防護(hù)管理平臺(tái)和運(yùn)行平臺(tái)，用戶可以在PC機(jī)或手機(jī)端實(shí)時(shí)查看家居安全狀況，在出現(xiàn)安全問題時(shí)，安防系統(tǒng)會(huì)及時(shí)報(bào)警，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)通知用戶，用戶可以通過PC機(jī)或手機(jī)端對(duì)傳感設(shè)備進(jìn)行開關(guān)控制。將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)布設(shè)在家居環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)無需人為干預(yù)、自動(dòng)檢測數(shù)據(jù)并根據(jù)信息處理情況進(jìn)行預(yù)/報(bào)警的智能家居安防系統(tǒng)。

3 傳感器技術(shù)

3.1 溫度傳感器

溫度傳感器技術(shù)目前已經(jīng)相當(dāng)成熟，在人們的生活中得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)溫度變化時(shí)，傳感器中的敏感元件感受到這一變化，并產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行輸出，隨著溫度的不同，輸出的信號(hào)大小也互不相同，從而可以得到溫度的測量值。根據(jù)它對(duì)溫度測量方式的不同，溫度傳感器包括接觸式和非接觸式兩種，在使用過程中按照具體的使用場景進(jìn)行合理的選擇。雖然絕大多數(shù)空調(diào)都有測溫功能，但是由于其體積的限制，一般測得的只是排風(fēng)口近距離的溫度，所以需要另外安裝溫度傳感器。傳感器將室內(nèi)溫度上傳到家庭網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)測家庭溫度狀況。開啟溫度自動(dòng)控制的時(shí)候，只需要將空調(diào)設(shè)定的溫度值上傳到家庭網(wǎng)關(guān)中與傳感器測得的實(shí)際溫度相比較，從而進(jìn)一步控制空調(diào)的制冷制熱，保證家居環(huán)境保持在適宜溫度，達(dá)到家居溫度的智能化控制。其中，數(shù)字溫度傳感器能夠?qū)囟绒D(zhuǎn)化為方便計(jì)算機(jī)處理的數(shù)字量，處理速率快且接線簡單方便，因此適合用于智能家居中。

3.2 氣敏傳感器

氣敏傳感器能夠利用相應(yīng)的敏感元件檢測特定的氣體，并輸出相應(yīng)的電信號(hào)，該電信號(hào)的強(qiáng)弱由氣體含量的不同來決定。因此，氣敏傳感器能夠測得氣體在空氣中所占的比例大小，達(dá)到檢測某種氣體、監(jiān)控其濃度的目的。

家居作為人們最多接觸、也是最信賴的生活方面，更加要求安全化，這也是對(duì)于智能家居的一個(gè)要求。氣敏傳感器可以對(duì)環(huán)境中的有害氣體含量進(jìn)行檢測，當(dāng)濃度高于一定值的時(shí)候，迅速的進(jìn)行報(bào)警并且及時(shí)的做出相應(yīng)的應(yīng)急措施，盡量的使危害降到最低。氣敏傳感器包括多種類型。其中，固體電解質(zhì)傳感器可檢測氣體太少，常見的二氧化碳?xì)怏w和甲烷都不能檢測，而電化學(xué)傳感器不能檢測一氧化碳和甲烷，因此兩者均不適合用在智能家居中。經(jīng)過對(duì)比，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體氣敏傳感器檢測范圍廣，優(yōu)點(diǎn)更加突出。它利用的是當(dāng)待測的氣體與半導(dǎo)體表面發(fā)生接觸時(shí)，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過檢測這一變化就可以測得氣體的濃度。因此，在智能家居設(shè)計(jì)中可采用半導(dǎo)體氣敏傳感器作為氣體信息采集部分的核心。

3.3 紅外傳感器

紅外傳感器主要運(yùn)用于家居安防系統(tǒng)，防止非法入侵，可以在家庭的窗戶、陽臺(tái)等地設(shè)置多個(gè)紅外傳感器，當(dāng)客戶外出設(shè)防后，有人非法入侵就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)并燈光照明、視頻監(jiān)控系統(tǒng)拍攝等。同時(shí)還可以通過無線網(wǎng)絡(luò)向手機(jī)、物業(yè)公司發(fā)出報(bào)警指令等。

3.4 光照傳感器

光照傳感器主要用來監(jiān)測室內(nèi)的光照強(qiáng)度，當(dāng)光照強(qiáng)度大的時(shí)候，能根據(jù)設(shè)定值或者客戶根據(jù)自己的需求通過手機(jī)APP自動(dòng)關(guān)閉百葉窗或者是窗簾，達(dá)到人體最舒適的狀態(tài)?？蛻暨€可以通過手機(jī)APP設(shè)置各種燈光模式，符合人體的需求。

3.5 安全系統(tǒng)

安全系統(tǒng)包括火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、訪客對(duì)講系統(tǒng)。智能安防報(bào)警系統(tǒng)協(xié)同各種安防傳感器、探測器、視頻攝像機(jī)、防區(qū)設(shè)置鍵盤及執(zhí)行器共同組成家庭的安防體系，是家居安防的核心。安全報(bào)警功能包括防火、防盜、煤氣泄露報(bào)警及緊急求助等功能，報(bào)警系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)上述意外事故的自動(dòng)報(bào)警。

戶內(nèi)每個(gè)門窗都應(yīng)安裝感應(yīng)性門窗磁和紅外幕簾，聲光報(bào)警系統(tǒng)安裝在戶內(nèi)和戶外。設(shè)置安防日程管理模式，布防后若以上任意防區(qū)出現(xiàn)情況都會(huì)立即報(bào)警，觸動(dòng)所有聲光報(bào)警裝置，阻止非法入侵，讓保安迅速找到闖入者。

智能煙感和煤氣感應(yīng)探測器反應(yīng)靈敏，在發(fā)生火災(zāi)和煤氣泄漏時(shí)會(huì)立即報(bào)警，自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)忾y。防漏水報(bào)警裝置在水管破裂等情況時(shí)，就會(huì)立即報(bào)警，并自動(dòng)關(guān)閉水閥。

4 結(jié)束語

隨著傳感器技術(shù)的成熟發(fā)展，它在智能家居中占據(jù)著越來越重要的地位，利用各種類型的傳感器進(jìn)行智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠提高系統(tǒng)的安全性、舒適性，為智能家居的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[3]王園,劉寶霞.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居安防系統(tǒng)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(20):46.