張君磊

青島方川置業(yè)有限公司 山東青島 266000

1 智能家居系統(tǒng)中家居無線控制與組網(wǎng)技術的產(chǎn)生背景

隨著科學技術的高速發(fā)展，把不同的技術集合在一起進行應用是當今社會的發(fā)展趨勢。如今，隨著生活水平不斷提高，人們對自己在生活環(huán)境已經(jīng)開始越來越關注，特別是人們最在意的家居環(huán)境，已經(jīng)開始在傳統(tǒng)的家居環(huán)境上追求家居環(huán)境的舒適化、人性化。智能家居系統(tǒng)概念正是在人們對家居環(huán)境舒適化、人性化的不斷追求下孕育而生的。這些年隨著電腦技術，通信技術，控制技術的不斷發(fā)展，開始不斷出現(xiàn)智能化產(chǎn)品，如智能儀表，智能電器，智能機器人，智能汽車，智能化小區(qū)、智能化大廈、智能化城市等各種具有不同智能化程度的產(chǎn)品、設備、工具，并且呈現(xiàn)高速發(fā)展的狀態(tài)。人類社會正在向著人性化，智能化的社會發(fā)展。智能家居系統(tǒng)也開始經(jīng)常的出現(xiàn)在人們視野中，智能家居系統(tǒng)最早被定義于美國，把不同的家居設備，如通信設備、家居電器、安防裝置等通過電腦技術，通信技術，控制技術的綜合應用組成一個家居控制網(wǎng)絡，在這個家居控制網(wǎng)絡中協(xié)調(diào)工作。并且智能家居系統(tǒng)應具備與英特網(wǎng)，GPRS網(wǎng)絡互通的功能，通過這個網(wǎng)絡可以實現(xiàn)家居環(huán)境的遠程監(jiān)控，家居設備的遠程控制以及家居環(huán)境與家居設備的智能化聯(lián)動，實現(xiàn)家居環(huán)境的人性化，智能化。在傳統(tǒng)家居的基礎上，智能家居系統(tǒng)給予人們舒適化、節(jié)能化、以及人性化的居住環(huán)境；將一些家居環(huán)境中原本只能被動激活的家居設備轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄈ诵曰脑O備，提供與家居控制器通信功能，使家居環(huán)境和外部環(huán)境可以交互通信，方便人們的日常生活，便于充分的利用時間，使家居生活環(huán)境更加安全節(jié)能。

2 總體設計

如圖1所示，智能家居控制系統(tǒng)以LPC1768微處理器為中心，此后由藍牙無線模塊收集的家庭信息被處理并通過藍牙傳輸?shù)轿⑻幚砥骱诵腖PC1768，并在數(shù)據(jù)處理后直接輸出到LCD顯示器。同時，智能家居控制系統(tǒng)具有GSM無線通信模塊，用戶通過遠程手機終端查詢家庭信息，控制家電終端，并在異常情況下向預設號碼的手機卡發(fā)送信息可以傳輸。家庭系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程檢測和控制。

圖1 總體設計圖

家庭的每個功能模塊主要具有內(nèi)置在藍牙模塊中的藍牙模塊和主芯片LPC1768的藍牙模塊，并且每個模塊可以粗略地設置如下：

（1）家庭溫、濕度、氣體監(jiān)測LPC1768室內(nèi)溫度，濕度和氣體通過藍牙模塊周期性地檢測，空調(diào)比較該閾值，加熱，加濕器，并控制通風開關，超過閾值時，GSM模塊發(fā)送警告信息。您可以通過手機向中央控制器發(fā)送短信，查詢和控制實時環(huán)境參數(shù)。（2）安全和窗簾等自動化系統(tǒng)。安全系統(tǒng)和窗簾控制系統(tǒng)安裝在所述訪問控制和窗口，當報警發(fā)生時，一個報警消息經(jīng)由GSM模塊向用戶的移動設備發(fā)送的，則可以在移動電話上控制窗簾開關。（3）智能家電。它的主要功能是檢測器具的操作狀態(tài)經(jīng)由藍牙模塊第一設備LPC1768控制中心藍牙模塊通信所在，接下來通過GSM通信模塊的用戶我們用手機交換信息。家電無線控制

3 基于寬帶載波及藍牙技術的家居智能組網(wǎng)控制

3.1 上位機程序設計

上位機軟件采用LABVIEW編寫，程序包括老人照明控制模塊，窗簾電機控制模塊和紅外光源安全檢測模塊。

（1）上位機設計流程。編程過程如圖2所示。首先初始化程序變量，設置串口，設置波特率，數(shù)據(jù)位和其他參數(shù)。在主循環(huán)中接收串行數(shù)據(jù)，并對接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理功能。在另一個循環(huán)中檢測到鍵事件，并將按下的鍵的鍵值發(fā)送到ZigBee主控制器。

（2）上位機程序設計。智能家居系統(tǒng)包括串口程序，按鈕處理器模塊和馬桶信息處理模塊。串行端口程序包含最基本的串行端口設置，串行端口讀寫和串行端口關閉過程。將串口波特率設置為9600，將數(shù)據(jù)位設置為8。如圖2所示。

在按鈕處理程序中，設置將按鈕的值改變?yōu)槭录|發(fā)功能的時間，并且在每個相應的按鈕觸發(fā)時間通過串行端口發(fā)送命令數(shù)據(jù)。如圖3所示。

圖3 按鍵事件處理程序

在老人如廁的數(shù)據(jù)處理過程中，下面的計算機檢測到老人已進入廁所，將老人的數(shù)據(jù)發(fā)送到上述計算機，上位機開始計時，老人從廁所里抽出時間如果您沒有收到傳出信號，主機會發(fā)送警報并將數(shù)據(jù)發(fā)送到從屬計算機的主控制器。主控制器通過連接的GSM模塊通知老人的子女。

上位機程序如圖4和5所示。在這個過程中，主機接收老人的廁所數(shù)據(jù)的輸入，在老人進入廁所的人機界面上顯示，如果老人仍然在這一點，花費時間在主循環(huán)老人的廁所標志設置為TURE。標志位將舊標志設置為FLASE并清除時序。

圖4 老人如廁數(shù)據(jù)處理程序

（3）上位機人機界面設計。界面左側是燈光控制的虛擬按鈕，中間的一個是電子窗簾的控制按鈕，右側是老人廁所的馬桶時間。當超過設定的上限時，系統(tǒng)發(fā)出警告信息。

圖5 老人如廁計時程序

總之，隨著我國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，載波通信技術作為現(xiàn)階段電力電網(wǎng)系統(tǒng)中應用最廣泛的通信方式，也得到了顯著的提高。表明基于按鍵的廣播算法和采用NV保存數(shù)據(jù)的算法能夠有效的實現(xiàn)設備網(wǎng)絡之間的通信，并且大大的提高了節(jié)點組網(wǎng)的可操作性，在實際的智能家居應用過程中，能夠給用戶帶來更好智能體驗。但是在大型的網(wǎng)絡規(guī)模中，網(wǎng)絡的環(huán)境比較復雜，影響網(wǎng)絡的因素可能會增加，因此該算法還需要進一步的探討和改進。