朱書儀 劉慶全

摘要：智能家居產(chǎn)品已經(jīng)快速融入到我們生活中。智能家居綜合利用先進的各項混合智能技術(shù)，將與家居生活領(lǐng)域相關(guān)的家庭電器設(shè)備有機結(jié)合，將每一個電氣設(shè)備當(dāng)做一個子系統(tǒng)。該文選取開源硬件平臺進行智能家居系統(tǒng)設(shè)計，通過遠距離通信與近距離通信相結(jié)合，有線通信與無線通信相結(jié)合，使得手機隨時隨地能夠控制家電。該套智能家居控制管理系統(tǒng)，具有價格便宜、性能優(yōu)越等特點，具有非常大的市場規(guī)模與潛力。

關(guān)鍵詞： 智能家居；開源硬件平臺；計算機技術(shù)；家居電器

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）09-0303-02

1引言

智能家居產(chǎn)品已經(jīng)快速融入到我們生活中，比如早上可以被舒緩的音樂叫醒起床，比如可以隨心控制的智能燈光，中央控制，人到燈亮，人走燈滅的系統(tǒng)，智能門鎖、可視對講等，這些都在我們的生活發(fā)揮著重要的作用（如圖1所示）。智能家居通?？梢栽O(shè)定為一個綜合性的管理系統(tǒng)（如圖2所示），具有智能化、信息化、節(jié)能化以及人性化等特點。

當(dāng)下比較有名的智能家居系統(tǒng)有小米推出的米家系統(tǒng)（以小米制造的智能硬件與手機APP為中心），蘋果公司的HOMEKIT（授權(quán)第三方廠家生產(chǎn)兼容的智能硬件）等等。小米，蘋果等大型公司有著強大的技術(shù)優(yōu)勢，并且推出的智能家居產(chǎn)品已經(jīng)初步形成了一定的市場規(guī)模。近年來，網(wǎng)絡(luò)開源硬件領(lǐng)域也出現(xiàn)了大量針對控制家電的開源程序，利用自帶的類庫就可以開發(fā)出一個簡單的手機控制LED燈或是實現(xiàn)手機遙控空調(diào)；在智能家居社區(qū)論壇上有很多智能家居參考案例。但是其所采取的實現(xiàn)手段千差萬別，又比較零散。僅僅就通信方式來說，就有藍牙通信、WiFi通信、zigbee通信、串口通信等等。本文選取網(wǎng)絡(luò)硬件開源平臺，進而降低程序編寫的難度，快速實現(xiàn)了智能化的智能家居系統(tǒng)。

本文將專注于構(gòu)建一個家電控制平臺，采用開源的硬件平臺通過手機APP實現(xiàn)對室內(nèi)燈光，溫度，濕度等參數(shù)的控制。智能家居目前是一個具有發(fā)展?jié)摿Φ男律a(chǎn)業(yè)，今后隨著智能家居產(chǎn)品的推廣普及的進一步落實，消費需求愈發(fā)多樣化，智能化。因此，智能家居市場的消費潛力必然是巨大的，產(chǎn)業(yè)前景光明。

2 基于硬件開源平臺的智能家居控制系統(tǒng)

智能家居系統(tǒng)綜合各項常規(guī)技術(shù)（比如智能控制技術(shù)、線性系統(tǒng)技術(shù)、布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、音頻智能技術(shù)等）實施有機集成，不斷提高智能家居系統(tǒng)的簡潔方便。本文設(shè)計的基于硬件開源平臺的智能家居控制系統(tǒng)主要技術(shù)方案是首先完成網(wǎng)絡(luò)開源硬件平臺搭建，同時編寫開源控制程序與手機端的操控軟件。該系統(tǒng)的硬件構(gòu)成為：控制主板，傳感器模塊，家用電器，繼電器/無線開關(guān)/智能插座模塊（用于控制非紅外遙控家電），紅外信號發(fā)射模塊（用于控制紅外遙控家電），藍牙模塊（用于構(gòu)建藍牙內(nèi)網(wǎng)），傳感器模塊（收集室內(nèi)信息），WiFi模塊（連接外網(wǎng)）。硬件整體框架如圖3所示，整個產(chǎn)品的工作原理是：傳感器收集室內(nèi)信息傳給主板，通過外網(wǎng)與手機交互，返回指令信息，通過藍牙內(nèi)網(wǎng)傳遞信息給紅外信息發(fā)射模塊和繼電器/無線開關(guān)/智能插座模塊，從而控制家電。藍牙內(nèi)網(wǎng)由主板（上位機）、下位機、HC-05藍牙模塊組成。開源硬件平臺與藍牙模塊通過串口連接，藍牙模塊間進行無線通訊。軟件功能設(shè)計框架見圖4。程序發(fā)出的箭頭指向其要實現(xiàn)的功能。針對不同的功能，合理運用網(wǎng)絡(luò)上的開源類庫，開發(fā)手機端時將仔細(xì)研討人性化操作界面設(shè)計方案，盡可能讓軟件容易上手，較好的控制了軟硬件成本，易實現(xiàn)價格低廉、性能較為優(yōu)越的智能家居系統(tǒng)。

本文設(shè)計的基于開源硬件平臺的智能家居系統(tǒng)具有較多優(yōu)勢與特點，具體如下：1）利用網(wǎng)絡(luò)開源硬件開發(fā)平臺，成本更低，研發(fā)周期更短，程序修改調(diào)試更容易，新功能開發(fā)也比較便利，后期軟件維護難度較低。舉個例子，如果產(chǎn)品的開發(fā)硬件開源板出了故障，用戶甚至不需要電子技術(shù)基礎(chǔ)，按提示購入一塊新板并按指示燒寫程序到板上即可。2）遠距離通信與近距離通信相結(jié)合，有線通信與無線通信相結(jié)合，可以靈活調(diào)整下位機，上位機數(shù)量，改進室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。避免單一通信方式帶來的安全性問題。3）不需要購買昂貴的配套的智能家電，適應(yīng)性較強，大大降低了消費者的支出，尤其是住宅里電器較多的情況。不僅可以在手機端控制，也可以通過電腦訪問網(wǎng)站控制，比起米家系統(tǒng)還有HOMEKIT系統(tǒng)更加靈活方便。

3結(jié)語

本文設(shè)計了一套基于開源硬件平臺的智能家居系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實現(xiàn)全新家居生活體驗。根據(jù)國務(wù)院發(fā)布的新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃，到2020年底，中國在人工智能（AI，Artificial Intelligence）相關(guān)核心領(lǐng)域的主要產(chǎn)業(yè)值達到1萬億元，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過10萬億元。在這其中，家居作為與大眾日常生活聯(lián)系最緊密的產(chǎn)業(yè)之一，無疑是人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重點。智能家居產(chǎn)品現(xiàn)在已經(jīng)成為了家居行業(yè)的發(fā)展的重要趨勢，智能家居產(chǎn)品技術(shù)的水平的不斷提高，以及安裝工藝的不斷累積，可以讓更多的用戶看到智能產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)性能。

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