王娜

摘要：隨著人們的生活水平的顯著提高，對居住環(huán)境的要求也越來越高，已經(jīng)不僅僅局限于傳統(tǒng)的“窗明幾凈”簡單的享受了，對自動服務(wù)型功能有了很大的需求。由此，借助大數(shù)據(jù)的時代背景，智能家居系統(tǒng)便悄然的誕生，給人們的生活帶來了前所未有的便利，開啟了現(xiàn)代家居的新體驗?zāi)Ｊ健Ｖ悄芗揖酉到y(tǒng)的自動化有兩部分組成，即自動化管理系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)。本文將對力控的智能自動化家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行分析。

Abstract： With the significant improvement of people's living standards， the requirements for living environment have become higher and higher. It is no longer limited to traditional simple enjoyment， and there is a great demand for automatic service-type functions. As a result， with the background of the era of big data， the smart home system was quietly born， bringing unprecedented convenience to people's lives and opening up a new experience mode for modern homes. The automation of the smart home system consists of two parts， namely the automation management system and the automation control system. This article will analyze the design and implementation of intelligent automated home system based on force control.

關(guān)鍵詞：力控;自動化;智能家居系統(tǒng);設(shè)計與實現(xiàn)

Key words： force control;automation;smart home system;design and implementation

中圖分類號：TU855? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）36-0218-02

0? 引言

隨著大數(shù)據(jù)發(fā)展的速度，人工智能成為社會生活的寵兒，各行各業(yè)對人工智能的應(yīng)用已經(jīng)很普遍，在這樣的背景下智能家居系統(tǒng)自動化誕生，在家居行業(yè)的發(fā)展帶來一場技術(shù)的革命。智能家居系統(tǒng)自動化技術(shù)是目前當(dāng)前家居行業(yè)最前沿的技術(shù)，與人們的生活現(xiàn)代化相匹配的。尤其是力控軟件下的智能家居系統(tǒng)自動化功能更具有獨特的功能，能夠自動完成應(yīng)用數(shù)據(jù)的采集、家居相關(guān)設(shè)備控制以及完成一些基礎(chǔ)的智能家居控制功能，能讓人真正享受到現(xiàn)代化生活的完美感受。

1? 力控的智能自動化家居系統(tǒng)發(fā)展趨勢

1.1 智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著人們生活的不斷提高和數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能自動化家居的模式受到人們的歡迎。為了讓這樣的科技成果服務(wù)于人們的生活，國家出臺了許多發(fā)展智能家居的政策，讓這個利民的新技術(shù)有了法規(guī)的支持。2006年召開的“國際智能家居高峰論壇”上，各路的學(xué)者對智能家居進(jìn)行了全面深刻的研討，確立了智能家居的核心理念：以住宅為平臺，以計算機(jī)技術(shù)為核心，通過通訊技術(shù)的支撐，對家居環(huán)境進(jìn)行一體化管理的發(fā)展方向。同時，國內(nèi)的樓市的不斷飆升也促進(jìn)了智能家居行業(yè)的發(fā)展。目前房地產(chǎn)開發(fā)商在力圖打造高端樓盤和精品樓盤的策略，而“全屋智能家居系統(tǒng)”的配置就成了房地產(chǎn)開發(fā)商最具科技感的亮點，吸引了年輕的購房者和富人的注意力?？梢姡悄芗揖訉ΜF(xiàn)代人的吸引力是極大的，也將成為現(xiàn)代化生活不可或缺的元素。

1.2 力控智能家居系統(tǒng)的總體構(gòu)架

智能家居的概念是明確的，就是以住宅以及相關(guān)的生活設(shè)施為依托，利用新興的數(shù)據(jù)技術(shù)、移動通信技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù)和自動化控制技術(shù)，將家居生活電器設(shè)備、安全防護(hù)設(shè)備以及通信設(shè)備實行集成，進(jìn)行本地或者異地遠(yuǎn)程監(jiān)控和有效控制的智能化系統(tǒng)。智能家居的所要達(dá)到的目的就是現(xiàn)代家庭生活的自動化和智能化。智能家居自動系統(tǒng)有多種模式，用戶可以選擇其中的情景式模式，對居室里的燈光照明進(jìn)行一鍵控制，對音樂設(shè)備和各種傳感器進(jìn)行有效監(jiān)控。例如：在家里沒人的時候開啟離家模式，便可以自動控制家中的安防系統(tǒng)。其中最典型的就是遠(yuǎn)程控制的功能，人不管離家多遠(yuǎn)都可以用手機(jī)的移動互聯(lián)網(wǎng)了解家里的情況，可以對家里的各種電器進(jìn)行控制。另外還有一個更實用的功能，例如：自動門窗的開合、溫濕度的掌握、火警和煤氣隱患的監(jiān)測等功能。整個系統(tǒng)的核心軟件是PLC控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，擴(kuò)展能力極強(qiáng)，編程卻是異常的簡單，更具備在線修改程序以及極強(qiáng)的抗干擾能力，這些科技含量高又操作簡單的特點，成為和智能家居行業(yè)首選的系統(tǒng)。其中可編程控制器就像一只巧手編制成一張無形的網(wǎng)，把家里所有可控制的電器進(jìn)行鏈接組成一個整體，通過這個功能強(qiáng)大的管理系統(tǒng)，用戶可以實時掌握家里的情況，對家里的電器進(jìn)行有效的控制。而力控軟件下的智能自動化家居更顯示出獨特的優(yōu)勢。組態(tài)軟件有超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力和圖表顯示能力，與PLC有機(jī)結(jié)合就是強(qiáng)強(qiáng)的聯(lián)合，具有無以比擬的優(yōu)勢。例如：傳感器可以實時對門窗以及家用電器等家用設(shè)備進(jìn)行檢測，可以得出動態(tài)的狀況和濕度溫度等數(shù)據(jù)狀況，把這些數(shù)據(jù)信息送到PLC系統(tǒng)中，而組態(tài)軟件可將PLC中的數(shù)據(jù)信息隨時收集到電腦上，而且可以用圖形的動態(tài)顯示出來，用戶可以查看。同時組態(tài)軟件可以把電腦中的按鈕數(shù)值傳輸給 PLC，開啟控制數(shù)據(jù)的收集分析。智能家居最強(qiáng)大的功能在于遠(yuǎn)在外地的用戶可以通過手機(jī)的移動互聯(lián)網(wǎng)實時查看家里的情況。

2? 基于力控的智能自動化家居系統(tǒng)設(shè)計

組態(tài)軟件是為自動控制系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)的平臺和運行環(huán)境，而且會把各種信息采集過來，把數(shù)據(jù)信息以最容易理解的方式發(fā)布，最主要的方式是把信息轉(zhuǎn)化為圖形，以此實現(xiàn)檢測和控制的終極目標(biāo)。 本文中所要分析的組態(tài)軟件為組態(tài)王。 組態(tài)王軟件由三個部分組成，即工程管理器、工程瀏覽器、畫面運行系統(tǒng)。監(jiān)控計算機(jī)是整個監(jiān)控的平臺，智能家居各系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)控都要在這上面完成。整個設(shè)計方案很清晰明了：首先PLC 系統(tǒng)把現(xiàn)場收集來的信息和信號傳遞給組態(tài)王，組態(tài)王把信息生成數(shù)據(jù)和畫面在 PC 控制界面清晰顯示，系統(tǒng)的運行狀態(tài)一目了然，然后通過上位機(jī)軟件實現(xiàn)實時的控制與監(jiān)控，如果被監(jiān)控的對象有異常，就可以做出故障報警、報表和曲線。智能自動家居系統(tǒng)與力控軟件結(jié)合，目標(biāo)功能有以下幾個。第一點，實時顯示功能，采集歸納用戶輸入的需要服務(wù)的設(shè)備的數(shù)據(jù)，比如燈光、家用電器、窗簾、房間以及電器的溫度和濕度的信息，通過對信息的分析實時顯示燈光明暗開關(guān)、窗簾是拉是合、溫度濕度的數(shù)據(jù)等。第二點，故障報警功能，當(dāng)家居的某個設(shè)備出現(xiàn)故障，系統(tǒng)就會顯示運行的異常，開始啟動報警功能，引起用戶的注意。第三點，數(shù)據(jù)報表查詢以及打印功能，實時對數(shù)據(jù)庫中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，準(zhǔn)確顯示目前的設(shè)備狀態(tài)。第四點，實時的歷史曲線生成功能，可以顯示實時的家居狀態(tài)，并且可以一目了然不同時間室內(nèi)溫度和濕度的不同變化。

2.1 智能自動化家居系統(tǒng)開發(fā)工程

開發(fā)工程并不復(fù)雜，第一步是打開“組態(tài)王”工程管理器，對工程進(jìn)行構(gòu)建，選擇需要的工程路徑，把工程的名稱輸進(jìn)去同時進(jìn)行任務(wù)的描述，點擊“完成”;第二步是進(jìn)入“組態(tài)王”工程瀏覽器，對人機(jī)界面進(jìn)行設(shè)計，具體步驟是這樣：首先對新畫面進(jìn)行定義，然后根據(jù)定義創(chuàng)建新畫面，緊接著是定義變量，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行構(gòu)造、鏈接動畫以及設(shè)置通信，最后調(diào)試運行功能。

2.2 智能自動化家居系統(tǒng)運行工程

把系統(tǒng)運行的界面打開，再進(jìn)入登錄界面，只有登錄成功后才可以下一步的操作，而系統(tǒng)的核心功能就是監(jiān)控的主界面，家居系統(tǒng)的實時顯示作用、參數(shù)的設(shè)定過程都必須通過主畫面來顯示的。系統(tǒng)運行的狀態(tài)都是通過一個指示燈來顯示的，通過這個燈顯示的顏色判斷設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。設(shè)備被打開就顯示綠燈，紅燈是表示設(shè)備已經(jīng)關(guān)閉了。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，報警指示燈馬上就會從綠色變成紅色;在對系統(tǒng)進(jìn)行檢查維護(hù)的時候，就必須將設(shè)備的自動控制轉(zhuǎn)換到手動控制。系統(tǒng)里有條實時趨勢線，這個功能是對室內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)控的，系統(tǒng)有設(shè)定值，當(dāng)溫度和濕度超出這個數(shù)值，就要及時啟動空調(diào)、加濕器或者空氣烘干器對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行調(diào)整。

2.3 智能自動化家居系統(tǒng)通信設(shè)置

通信運行的協(xié)調(diào)性是智能自動化系統(tǒng)高效運行的關(guān)鍵。具體要求是上位機(jī)的組態(tài)王要通過與下位機(jī) PLC進(jìn)行有效溝通才能完成任務(wù)，這個任務(wù)就是互相通信才可以采集參數(shù)并進(jìn)行顯示，并且要把用戶的需求信息輸?shù)?PLC系統(tǒng)，然后進(jìn)行自動控制。 力控的組態(tài)王不僅要與 PLC 進(jìn)行通訊，關(guān)鍵點是設(shè)置組態(tài)王的參數(shù)，使組態(tài)王通信參數(shù)與 PLC 的訊參數(shù)沒有任何差異。

3? 力控與移動互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)合下的能節(jié)能設(shè)計實現(xiàn)

不管是組態(tài)系統(tǒng)還是其他系統(tǒng)，在應(yīng)用到家居自動化系統(tǒng)的時候，都離不開移動互聯(lián)網(wǎng)的合作，這是家居自動化系統(tǒng)客戶需求最大的亮點，就是客戶在外對家居的管控必須用手機(jī)來實現(xiàn)的。移動應(yīng)用戶端的設(shè)計載體如果是 Android 系統(tǒng)，其優(yōu)勢是明顯的，會最大限度地提高移動應(yīng)用端處理數(shù)據(jù)的能力，徹底改變傳統(tǒng)智能家居的缺陷，而且android asynce http 的模式，有效降低了數(shù)據(jù)壓縮的壓力。以節(jié)能提醒為例進(jìn)行說明。在力控智能自動化的系統(tǒng)與移動互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的過程中，最節(jié)能的算法就是智能家居待機(jī)的規(guī)律掌握，也是在移動應(yīng)用端和節(jié)能提醒系統(tǒng)算法的關(guān)鍵技術(shù)。也就是說，制定待機(jī)時間的依據(jù)是 Android 系統(tǒng)客戶端傳來的數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息是經(jīng)過智能家電傳感器發(fā)送過來的，也就是所說的待機(jī)時間，單位是小時/h。例如：倘若設(shè)置星期一零點到三點的待機(jī)時間，那么在 0 點到 9 點這段時間里智能家電都是處在待機(jī)狀態(tài)，這時候的功率消耗特別的低，可以在記錄表中記錄為8，也就是說家電的待機(jī)時間是8個小時。以此類推，設(shè)立為1點開始就有七個小時的待機(jī)時間。而想要求標(biāo)準(zhǔn)差和方差，必須根據(jù)數(shù)據(jù)對點的決策樹進(jìn)行演算，得出這個時間點的 90% 置信區(qū)間為 Pr（c1≤μ≤c2）=1-α， 其詳細(xì)算法公式為：首先將決策樹預(yù)測準(zhǔn)確率（acc）標(biāo)準(zhǔn)化，可以得出公式1：Z=（acc-p）/（p*（1-p）/n）。另外，以時間的精準(zhǔn)度為根據(jù)選出置信水平的參考范圍，最后得出結(jié)論a/2和1-a/2的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計量為Za/2和Z1-a/2，這些都是常量，以此解決一下P的不等式。1點時候的待機(jī)功率置信區(qū)間是（5.93，16.34），這就表示這個禮拜中的時間在今后都會有 90% 以上的待機(jī)可能在（5.93，16.34）這兩個小時內(nèi)。如果用戶把待機(jī)長度高于這個數(shù)值，那樣客戶端就能進(jìn)入最佳的待機(jī)時間，然后根據(jù)此狀態(tài)提醒用戶進(jìn)行斷電。

4? 結(jié)束語

綜上所述，力控下的自動化智能家居系統(tǒng)，對居民的生活質(zhì)量提升、節(jié)約時間、提升工作效率有積極的促進(jìn)作用，是未來我國家居行業(yè)發(fā)展的趨勢。但我國自動化智能家居系統(tǒng)還在剛剛起步階段，與其他國家相比還有很大的差距，很多方面還需要完善和改進(jìn)，要求科技部門加大研發(fā)力度，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化的目標(biāo)，同時要加強(qiáng)對專業(yè)人員的培養(yǎng)，推動我國家居智能化的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李厚恩，張云翔，黃安子.智能家居節(jié)能提醒算法及系統(tǒng)設(shè)計[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（11）：133-134.

[2]莫太平，胡俊波，趙佩斯.基于 Android 的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) [J].自動化與儀表，2015，30（1）：33-36.

[3]易誠.基于 Cortex-M3 和 Android 的智能家居控制系統(tǒng)研究設(shè)計[D].南昌航空大學(xué)，2015.

[4]歐迪巧，銀奕淇.淺析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景下智能家居在室內(nèi)空間設(shè)計中的發(fā)展[J].價值工程，2017，36（36）：219-220.