◆余國偉

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基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智能家居遠程控制研究

◆余國偉

(福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院 福建 350000)

“互聯(lián)網(wǎng)+”是互聯(lián)網(wǎng)思維進一步深化的表現(xiàn)，互聯(lián)網(wǎng)+通俗來說就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個行業(yè)”，但它并非二者的簡單相加，它更多的是指利用先進的現(xiàn)代化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)平臺，有機地將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)進行整合，使傳統(tǒng)行業(yè)開辟出一條新的發(fā)展路徑。家居行業(yè)就是一個十分典型的傳統(tǒng)行業(yè)，將“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用其中，將會進一步滿足用戶的多樣化需求。主要就“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的智能家居遠程控制進行研究。

“互聯(lián)網(wǎng)+”；智能家居；遠程控制系統(tǒng)

0 前言

隨著生活水平的提高以及科技的發(fā)展，人們對于家居品質(zhì)有了更高的要求。在此背景下，智能家居出現(xiàn)在人們的視線中，它具有安全、便利、舒適以及智能的優(yōu)勢。此外，中國家庭小型化和核心化的趨勢加重，與此同時，光纖寬帶也進一步發(fā)展，普及的范圍更大，因此進行智能家居遠程控制具備一定的條件。另外我國極強的制造業(yè)，使得升級家庭消費和居住環(huán)境成為智能家居未來發(fā)展的重要項目，而且這個項目具有非常好的發(fā)展前景。在本文中，主要以“互聯(lián)網(wǎng)+”為背景，研究以單片機為核心，以各傳感器為輔助，可以進行人體感知變換燈光、行遠程監(jiān)測、調(diào)整室內(nèi)溫濕度等的現(xiàn)代智能家居遠程控制系統(tǒng)。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的背景下，智能家居的開發(fā)與實現(xiàn)，主要包括以下幾個方面。

1 總體方案設(shè)計

1.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

智能家居遠程控制系統(tǒng)的核心是單機片，單機片主要通過云服務(wù)器來將家居和智能終端連接在一起，通過云服務(wù)器進行有關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸和處理。在智能家居遠程控制系統(tǒng)中，配置了功能模塊，這樣就可以使用戶利用有關(guān)的功能模塊，十分便捷的監(jiān)控和調(diào)整家中的溫度、濕度等數(shù)據(jù)，而且這些數(shù)據(jù)將會在云服務(wù)器匯集，形成大數(shù)據(jù)。用戶可以通過實時的檢測追蹤對象在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，然后進行分析，探索其中規(guī)律性的問題，并提出相應(yīng)的解決方案[1]。除此之外，在主人同意的情況下，在主人允許時，可以根據(jù)數(shù)據(jù)對不同人群的家居設(shè)置特征進行分析。在本文的研究中，智能家居遠程控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)如下圖1所示。

圖1 智能家居遠程控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)

MCU是智能家居的核心，智能家居實現(xiàn)控制功能主要依靠MCU。當前，隨著互聯(lián)網(wǎng)的進一步發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”獲得了快速的發(fā)展，在此背景下，智能家居的設(shè)計總共包括三個重要的步驟：

第一，傳感器在家庭內(nèi)部的安裝，可以對有關(guān)的數(shù)據(jù)進行收集，使得能實時獲取室內(nèi)空氣質(zhì)量、溫度以及濕度等情況成為可能，傳感器利用無線技術(shù)實現(xiàn)與云端的連接，進而將收集的數(shù)據(jù)輸送至云端服務(wù)器。

第二，家用電器設(shè)備可以分項傳輸?shù)皆贫酥?，云端然后將這些家電設(shè)備的有關(guān)數(shù)據(jù)推送到用戶的智能終端，用戶使用智能終端就可以很好的對自己家中的電器運行情況進行監(jiān)控。上述過程實際上就是以各傳感器收集的數(shù)據(jù)為依據(jù)，進而觸發(fā)預(yù)設(shè)控制命令，除此之外，用戶也可以通過手動操作自行觸發(fā)預(yù)設(shè)控制命令，或者收回命令[2]。

第三，針對家中的紅外線家電，在進行有關(guān)的控制操作時，首先需要將控制信號傳輸至紅外線輸入模塊，然后再將控制信號進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為與此相對應(yīng)的紅外指令。

1.2系統(tǒng)功能模塊

智能家居遠程控制體系的構(gòu)成模塊有很多，具體來說主要包括以下幾個：EMW3162 wifi無線通信模塊、DHT11溫濕度檢測模塊、可變色led、單片機STM32 F103、智能空氣質(zhì)量檢測模塊TPM-300E。這些系統(tǒng)模塊的主要功能是：

第一，無線通信模塊?？梢詫崿F(xiàn)近距離通信，實現(xiàn)主模塊和分模塊之間的互動聯(lián)系。

第二，遠程手機控制。用戶可以利用智能終端進行一些具體控制命令的發(fā)布或者收回。

第三，無線紅外。利用它可以對家居系統(tǒng)狀態(tài)進行控制和調(diào)整，同時也可以進行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置[3]。

第四，單片機STM32 F103。單片機STM32 F103是智能家居遠程控制系統(tǒng)的主控芯片，其特征包括高性能、低成本、低功耗，在編程導(dǎo)入后，就可以控制設(shè)計所需要的功能。

第五，溫濕度模塊、空氣檢測模塊。這個模塊可以使用戶實時的對家中的情況進行了解，以此為基礎(chǔ)，決定是否進行命令決策的修改。

第六，可變色led。家中的每盞燈均與智能系統(tǒng)密切的聯(lián)系在一起，利用針對性的動態(tài)光，形成最佳的照明。

2 智能家居系統(tǒng)遠程系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計

2.1數(shù)據(jù)信息傳輸

互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)各種功能的重要支撐，傳感器將其收集到的有關(guān)信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)平臺，網(wǎng)絡(luò)平臺在對這些數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的分析和處理，轉(zhuǎn)換重要制定的信號，將其轉(zhuǎn)換為電信號，然后利用A/D單元，將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，將轉(zhuǎn)化的數(shù)字量輸送至MCU采集分析，分析的結(jié)果與Product key一起進行打包，傳輸至云端，云端在接受成功以后，將會對接收的數(shù)據(jù)進行分析、存儲和處理[4]。云端將會根據(jù)用戶的數(shù)據(jù)及時的調(diào)整室內(nèi)的溫濕度，對光照的強弱程度進行調(diào)整，使其能夠更為符合用戶的光線需求。另外，房中的空調(diào)如果長時間使用，不可避免的導(dǎo)致空氣的干燥，這時如果設(shè)置一鍵智能，就可以自動的進行濕度的調(diào)整，用戶使用智能終端調(diào)節(jié)溫濕度的數(shù)據(jù)也將一并傳輸至云端，以便在以后進行智能化調(diào)節(jié)時作為參考。

2.2遠程控制設(shè)計

遠程控制功能，通俗上來說，指的就是在用戶認同的情況下，向主模塊發(fā)送指令，然后進行各種操作，實現(xiàn)相應(yīng)的各種功能。遠程控制在設(shè)計的過程中，其設(shè)計的重點就是命令執(zhí)行系統(tǒng)和發(fā)射系統(tǒng)。首先，就命令發(fā)射系統(tǒng)來說，其主要的技術(shù)是傳感器，在有關(guān)數(shù)據(jù)的收集過程中，傳感器的作用十分重大，傳感器將會把收集來的有關(guān)數(shù)據(jù)傳送到云平臺，平臺以這些數(shù)據(jù)為支撐，結(jié)合用戶的設(shè)置條件進行自動化觸發(fā)。單機片是一個十分核心的構(gòu)件，它可以對有關(guān)的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，并且在監(jiān)控的過程中，可以對有關(guān)的操作進行判斷。為了進一步實現(xiàn)智能化的要求，遠程控制在進行設(shè)計時，選擇的中央處理器是STM32F1，與此同時，主控系統(tǒng)和智能控制端的連接是由EMW3162wifi無線通信模塊在wifi環(huán)境下實現(xiàn)的，進而實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞、互動控制等。在家居的內(nèi)部，家居和單機片之間的聯(lián)系可以通過繼電器實現(xiàn)，進而可以使用戶更為方便的進行電氣設(shè)備的控制[5]。

2.3系統(tǒng)實現(xiàn)

在Andriod studio集成開發(fā)環(huán)境下使用Java語言來編寫制作APP軟件，在這個APP軟件中，用戶可以十分簡單的進行賬號的注冊，在注冊成功之后，就可以添加有關(guān)設(shè)備[6]。值得注意的是，QLite在嵌入式設(shè)備中需要占用資源很少，這就使家居系統(tǒng)使用記錄、所有的用戶賬號信息都可以存放在SQLite中。就硬件方面的研究來說，最先是對家居系統(tǒng)的遙控器進行規(guī)劃改進，在進行這項工作時，我們經(jīng)常采用的核心控制器是帶有以太網(wǎng)模塊的STM32單片機，用它來進行移動終端發(fā)送的一所有請求。STM32單片機是安裝在wifi無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的，它在接收到有關(guān)的控制命令之后，就會通過芯片輸出1（高電平）、0（低電平）來對引腳進行控制，引腳不同，連接到的家電遙控器的按鍵也是不同的，進而可以實現(xiàn)一對一的控制。遙控器對家居開關(guān)進行控制時，采用的是物理方法，選擇模式，進行溫濕度升降的調(diào)整等。不可否認的是，隨著科學(xué)技術(shù)的進一步發(fā)展，直接將STM32嵌入到家居系統(tǒng)是十分有可能實現(xiàn)的，此時我們就可以通過遠程移動通信終端直接對家電本身進行遠程命令的發(fā)布，此時，遙控器就沒有任何的實效作用了，其所用的功能移動通信終端將可以完全的代替，遠程控制將更為便利。

3 結(jié)束語

綜上所述，在信息時代中，家居行業(yè)一定能發(fā)生巨大的變革和創(chuàng)新。智能家居的發(fā)展可以促使家庭生活邁入智能化水平，用戶不管何時何地，都可以對自己家中的情況進行監(jiān)控，并根據(jù)自己的需求進行一定的調(diào)整，這將極大程度的方便人們的生活，提升人們的生活品質(zhì)。當前，“互聯(lián)網(wǎng)+”已經(jīng)成為傳統(tǒng)行業(yè)變革自身發(fā)展模式的重要推力，家居行業(yè)也要能認清這種情勢，抓住重要的發(fā)展機遇。本文由整體到局部對智能家居遠程控制進行了全面的分析，以期為智能家居遠程控制系統(tǒng)的進一步發(fā)展帶來啟發(fā)。

[1]許冰昕，蔣馨荷，韓克軍等.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智能家居的遠程控制實現(xiàn)[J].智能計算機與應(yīng)用，2016.

[2]劉遠聰.物聯(lián)網(wǎng)智能家居遠程控制技術(shù)的研究[D].甘肅:蘭州交通大學(xué), 2015.

[3]梅樹奎.遠程智能家居管理系統(tǒng)研究及實現(xiàn)[D].中國科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院), 2013.

[4]王正豐.智能家居遠程控制安全通信研究[D].廣東:華南理工大學(xué)，2013.

[5]焦雙偉.基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的智能家居控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].江西:南昌航空大學(xué)，2012.

[6]邵鵬飛，王喆，張寶儒.面向移動互聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)研究[J].計算機測量與控制，2012.

2017年福建省中青年教師教育科研項目，項目編號：JAT170904。