汪雨涵，張文梟，王金迪，李 瑞

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150028)

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WIFI技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

汪雨涵，張文梟，王金迪，李 瑞

(哈爾濱商業(yè)大學(xué)，哈爾濱 150028)

本文在分析多種現(xiàn)有無線家居智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，闡述了中控智能家居系統(tǒng)的設(shè)計基礎(chǔ)、架構(gòu)和應(yīng)用。其采用無線傳輸技術(shù)，能夠自動采集家居相關(guān)數(shù)據(jù)信息及調(diào)控，傳感器與控制中心通過WiFi進行數(shù)據(jù)傳輸，將智能家居中的各個子系統(tǒng)有機融合在一起，應(yīng)用WiFi通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通。

WiFi；無線技術(shù)；智能家居

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展及城市化進程的加快，云計算、物聯(lián)網(wǎng)等的出現(xiàn)使智能家居的概念不斷出現(xiàn)在大眾的視野中。在我國，智能家居大概于十年前引進并推向市場。在經(jīng)濟增長和社會高速發(fā)展的這十年，人們對家居生活品質(zhì)的要求越來越高，對智能家居系統(tǒng)的需求也隨之增多。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展和軟件開發(fā)技術(shù)的迅速提升，各種通信方式在智能家居市場都有著較高的應(yīng)用。智能家居剛進入人們的生活時，最廣泛應(yīng)用的通信方式為Zigbee。與Zigbee共同競爭的有Z-wave標準，同時藍牙、WiFi等無線技術(shù)在智能家居市場也有著發(fā)展與應(yīng)用。但近幾年，無線局域網(wǎng)WiFi在家庭生活中的普遍使用率遠高于其他的無線通信方式。在未來的生活中，WiFi技術(shù)的發(fā)展很有可能成為智能家居系統(tǒng)中主要使用的通信方式。

1 WiFi技術(shù)的概述

WiFi，WirelessFidelity的縮寫，即無線局域網(wǎng)，稱為802.11標準。它的傳輸速度較高且有效距離很長，同時與DSSS設(shè)備的兼容性也很高?？梢栽谑艿礁蓴_與信號差時進行自動調(diào)整，保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性并且更加可靠，方便與目前的因特網(wǎng)整合連接，WiFi的頻段是免費開放的頻段，所以WLAN設(shè)備在全世界范圍內(nèi)都可用，價格低廉且具有數(shù)據(jù)帶寬極高的接口。有了WiFi可以在全世界范圍內(nèi)撥打電話、瀏覽網(wǎng)頁等，不需要擔(dān)心速度與花銷的問題。

WiFi在移動設(shè)備上越來越普及，智能手機是很典型的例子。與之前應(yīng)用于手機上的藍牙相比，WiFi具有更高的傳輸速率與更大的覆蓋范圍，所以WiFi手機成為了現(xiàn)在非常普遍的設(shè)備。多數(shù)人認為WiFi即是無線網(wǎng)絡(luò)，但事實上，WiFi并不完全是無線網(wǎng)絡(luò)，WiFi是可以將個人電腦、手持設(shè)備等終端用無線方式相互連接的技術(shù)。WiFi 技術(shù)已在越來越多的領(lǐng)域中發(fā)揮作用，智能家居中的WiFi也初具規(guī)模。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，WiFi 在物聯(lián)網(wǎng)中的作用越來越明顯。WiFi作為一種通用的無線傳輸技術(shù)，產(chǎn)品種類多，技術(shù)也很成熟。帶寬與傳輸速率較高都是其優(yōu)點。WiFi的無線電波覆蓋范圍廣，傳輸范圍可以達到100～300 m，并且傳輸速度快能達到11 Mbps，對于日常通信要求可輕松完成。抗干擾能力強，可以為家庭生活提供極其穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)。WiFi通過無線傳輸，免去布線的麻煩。

圖1 總系統(tǒng)圖Fig.1 Overall system diagram

如圖1所示,其采用無線傳輸技術(shù)能夠自動采集家居相關(guān)數(shù)據(jù)信息及調(diào)控，傳感器與控制中心通過WiFi進行數(shù)據(jù)傳輸，將智能家居中的各個子系統(tǒng)有機融合在一起，應(yīng)用WiFi通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通。

2 WiFi技術(shù)與智能家居

通信技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與人工智能技術(shù)的發(fā)展，促使人們希望家居變得更舒適與智能便捷。智能家居網(wǎng)絡(luò)是指在家庭內(nèi)部通過特定傳輸介質(zhì)將各種電氣設(shè)備與電氣子系統(tǒng)相互連接，采用相同的通信協(xié)議實現(xiàn)資源共享，并且可以與外部網(wǎng)進行信息交換。近幾年全世界都興起開發(fā)無線網(wǎng)絡(luò)，研究無線智能家居已經(jīng)成為熱點。無線技術(shù)擁有著很多優(yōu)勢，可以免去復(fù)雜的布線，輕松實現(xiàn)強弱電分離，對于設(shè)備的安放也更加方便。

在智能家居的整個體系中，智能家居控制系統(tǒng)是最核心的模塊，它有效控制著智能家居的各個環(huán)節(jié)，以用戶為中心，以家庭為單位，為用戶提供個性化、舒適化的居住服務(wù)。對家居環(huán)境進行實時監(jiān)測、跟蹤、報警、遠程控制、安全防范及遠程維護等,具有較強的服務(wù)和管理功能。物聯(lián)網(wǎng)智能家居產(chǎn)業(yè)也彰顯出其個性化、智能化、便捷化和高效化，對實現(xiàn)高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的一體化全新家居生活環(huán)境意義重大。

基于以單片機為核心的遠程智能家居控制系統(tǒng)的研究，提出基于WiFi網(wǎng)絡(luò)與GSM網(wǎng)絡(luò)的家居遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)方案，方便用戶通過手機短信和通話的方式對家居設(shè)備進行遠程監(jiān)視和控制。該系統(tǒng)針對家庭用戶設(shè)計，主要實現(xiàn)對室內(nèi)溫濕度的遠程測量、有害氣體的實時監(jiān)測以及家居安防的及時報警等功能。

圖2是由WiFi控制的智能家居系統(tǒng)，用戶作為主控中心，通過控制主控芯片實現(xiàn)對家居中各個傳感器測量節(jié)點的數(shù)據(jù)進行采集分析，發(fā)送給用戶且用戶可以通過gsm網(wǎng)絡(luò)進行控制，所有測量節(jié)點與控制節(jié)點均可通過WiFi與主控芯片進行局域網(wǎng)連接，方便信息傳輸。

此系統(tǒng)基于單片機為核心智能家居遠程控制系統(tǒng)的研究，提出基于GSM網(wǎng)絡(luò)的家居遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)方案，使用戶能夠通過手機短信及智能語音的方式對家居設(shè)備進行遠程監(jiān)看及控制。

圖2 模塊結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Modular structure diagram

主要包括的工作：a.以AT89S51單片機為主控芯片,以傳感器、WiFi模塊、GSM模塊等作為外部連接器件,構(gòu)成了家庭網(wǎng)關(guān)的硬件平臺。b.利用WiFi模塊實現(xiàn)傳感器與主控系統(tǒng)進行通信。c.利用傳感器實現(xiàn)各個數(shù)據(jù)的監(jiān)測,當(dāng)傳感器監(jiān)測的各個指標變化時,數(shù)據(jù)被反饋給主控。d.用戶與系統(tǒng)通過GSM模塊進行數(shù)據(jù)傳輸,通過GSM模塊的短信與電話功能實現(xiàn)智能家居的遠程監(jiān)控,若監(jiān)測指標達到預(yù)警規(guī)定值,主控芯片將發(fā)送信息給用戶。e.利用語音播報模塊及控制GSM模塊的相關(guān)指令實現(xiàn)移動電話接聽、播報，來與用戶進行信息交互。

對于智能家居而言，無線技術(shù)擁有著得天獨厚的優(yōu)勢，不管是從硬件方面還是軟件方面都讓智能家居更加智能，WiFi普及度廣直接就可應(yīng)用于家庭系統(tǒng)中避免了重新布線的麻煩，輕松實現(xiàn)強電弱電的分離，使得電器設(shè)備安裝更隨意。而智能家居與普通住宅相比提供了一個高效節(jié)能、便捷安全且人性化的家庭生活空間，使傳統(tǒng)的“靜止”家電變?yōu)榫哂幸欢ā爸腔邸钡目梢曰拥男碌募彝コ蓡T，為家庭信息和用戶間實時通暢的信息交流提供了安全保障。整合了人們的生活方式，在這個快生活的時代，幫助人們讓時間變得更有效，同時整體上也提高了家庭生活的安全性。

WiFi技術(shù)與智能家居相結(jié)合使得家居生活更加智能高效化，通過無線射頻模塊與各電器上的節(jié)點進行無線通信，通過手機APP或者Web網(wǎng)絡(luò)來進行控制，以實現(xiàn)遠程控制和監(jiān)察的功能。

3 結(jié)語

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，WiFi技術(shù)得到很大的普及，在家庭無線網(wǎng)絡(luò)中更是具有非常重要的意義，可以使用戶非常輕松地對家庭信息電器進行管理和控制，實現(xiàn)功能上的重組與資源上的完美配置。隨著網(wǎng)絡(luò)的逐漸普及，在家庭無線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用WiFi技術(shù)，將家庭無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成智能化、多功能的現(xiàn)代智能系統(tǒng)將逐漸成為新的大眾趨勢。WiFi控制的智能家居系統(tǒng)具有更好的可擴展性和移動性，進而可以將系統(tǒng)擴展到一棟樓、一個小區(qū)甚至更大的空間。

[1] 葉興貴，繆希仁.基于Zig Bee的智能家居物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2010，(09):46-48.

[2] 施葉玲，陳彬兵.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居中的應(yīng)用[J].機械與電子，2010，(S1).

The application of WIFI technology in smart home

WANG Yu-han, ZHANG Wen-xiao, WANG Jin-di, LI Rui

(Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China)

Based on the analysis of a variety of existing wireless home intelligent control system, this paper expounds the design foundation, architecture and application of smart home system. The use of wireless transmission technology can automatically collect home-related data and make data transmission through WiFi. The various subsystems are integrated in smart home, and interoperability can be achieved through the application of WiFi communication network.

WiFi; Wireless technology; Smart home

2017-01-10

本文是哈爾濱商業(yè)大學(xué)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目“基于單片機遠程智能家居控制系統(tǒng)”(201510240058)的階段性成果

汪雨涵(1995-)，女，在讀學(xué)生；張文梟(1996-)，男，在讀學(xué)生；王金迪(1995-)，男，在讀學(xué)生；李瑞(1995-)，男，在讀學(xué)生。

TN92

A

1674-8646(2017)04-0021-02

指導(dǎo)教師：金浩。